repository.unpas.ac.idrepository.unpas.ac.id/32052/1/bab v.docx · web viewtanah disekitar intake...

BAB VDASAR-DASAR PERENCANAAN, PERHITUNGAN DESAIN

INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM

5.1 Umum

Suatu sistem pengolahan air minum harus dirancang sedemikian rupa dengan

suatu standar dan kriteria desain yang dapat memenuhi kebutuhan para konsumen.

Dari sistem yang dirancang tersebut diharapkan dapat mengolah air baku menjadi

air minum yang memiliki kualitas dan kuantitas yang sangat baik. Keberhasilan

dari pengolahan air tersebut ditentukan dari kriteria berikut :

Sebuah sistem harus dapat menghasilkan air minum yang memiliki

kualitas air yang sesuai dengan batasan standar yang ditetapkan oleh

Menteri Kesehatan

Sebuah sistem pengolahan harus dapat memproduksi air minum dengan

kapasitas yang sesuai dengan kebutuhan pelayanan air minum serta

fluktuasi pemakaian

Dan sebuah sistem harus bisa mendistribusikan air minum kepada

konsumen dengan harga pasaran yang dapat terjangkau

Setelah melalui pertimbangan-pertimbangan secara teknis, non teknis, serta

hal-hal lainnya, maka seperti yang telah dikemukakan pada Bab IV, perencanaan

sistem pengolahan air minum dilakukan sesuai dengan alternatif terpilih.

Adapun unit - unit pengolahan untuk alternatif terpilih adalah sebagai berikut :

1. Intake

2. Koagulasi Hidrolic Jump (terjunan)

3. Flokulasi Baffle Chanel Vertikal

4. Sedimentasi (Plate Settler)

5. Filtrasi (Saringan Pasir Cepat)

6. Pembubuhan Desinfektan

7. Reservoar

V-1

V-2

5.2 Perhitungan Desain Unit

5.2.1 Intake

Intake merupakan bangunan yang diletakkan di sumber air yang fungsinya

untuk menangkap air baku untuk kemudian dialirkan melalui pipa transmisi

menuju bangunan pengolahan. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam

membangun sistem intake ini adalah :

Ditempatkan pada tempat yang tidak ada arus/aliran yang merusak,

sehingga tidak akan terjadi gangguan dalam penyediaan air baku dan

sedekat mungkin dengan instalasi pengolahan.

Tanah disekitar intake harus stabil, diharapkan tidak akan terkena erosi

akibat arus pada sungai, jika intake diletakkan dekat belokan sungai,

bagian terbaik untuk meletakkannya adalah di lengkungan sungai di

bagian luar, bila intake diletakkan di lengkungan bagian dalam maka

dinding sungai akan tergerus oleh air sehingga ketinggian air akan

berkurang, banyak terdapat pasir dan tumpukan sampah.

Tersedianya jalan yang bebas rintangan menuju intake

Mulut intake harus berada di bawah muka air sungai guna mencegah

masuknya bahan-bahan terbawanya pasir atau endapan kasar

Mempunyai jarak dari pinggir sungai guna mencegah terjadinya

kontaminasi tercampurnya padatan (tanah) dengan air yang akan ditangkap

Intake harus diletakan di hulu sungai

Dipasang saringan untuk menahan sampah dan plastik

Harus mudah dibersihkan, misalnya pengambilan lumut dan endapan pasir

Menurut Susumu Kawamura, 1991, pemilihan lokasi intake harus

berdasarkan pada :

Mendapatkan air dengan kualitas terbaik setelah melewati prosedur-

prosedur tertentu guna menghindari pencemaran sumber air

Perkiraan kemungkinan perubahan yang terjadi

Minimisasi efek-efek yang diakibatkan oleh banjir dan sampah

Memungkinkan terjadinya pertumbuhan fasilitas dimasa mendatang

V-3

Minimisasi efek keberadaan sistem intake terhadap kehidupan akuatik yang

ada

Mendapatkan kondisi geologi yang baik

Peletakan intake tidak boleh mengganggu atau menimbulkan konflik

program-program peningkatan sungai dikemudian hari.

Pada pereancanaan intake perlu diperhatikan karakteristik air seperti

fluktuasi muka air maksimum dan minimum, materi tersuspensi dan

banyaknya kotoran yang mengapung. Kecepatan aliran perlu diperhatikan

agar tidak terjadi pengendapan pasir. Kecepatan aliran yang dianjurkan

untuk saluran intake adalah 0,6-1,5 m/dtk dengan waktu tinggal dalam

intake 20 menit (Al-Layla,1978).

Penentuan dimensi didasarkan pada persamaan kontinuitas dan Manning,

yaitu :

Q=A x V (5.1)

V=1n

x R23 xS

12 (5.2)

Dimana :

Q = debit air (m3/detik)

A = luas penampang saluran (m3)

V = kecepatan aliran pada saluran pembawa (m/detik)

N = koefisien kekasaran Manning

R = jari-jari hidrolis (m)

S = slope/kemiringan (m/m)

Letak yang baik

Letak yang kurang baik

Perletakan Intake

V-4

Gambar 5.1 Perletakkan Intake

Unit intake terdiri dari beberapa bagian yaitu :

a. Pintu Air

b. Bar Screen

c. Saluran Pembawa

d. Bak Pengumpul

a. Pintu Air

Pintu air dalam saluran intake diperlukan:

- Untuk mengatur jumlah aliran air yang akan masuk ke saluran pipa

pembawa

- Muka air pada sumber mengalami fluktuasi sedangkan pengaliran yang

berlebihan dapat memperlambat aliran sehingga perlu dilakukan

pembukaan pintu air agar dicapai debit pengaliran yang diinginkan

Kriteria Desain:

Debit pengolahan = 200 L/dtk = 0,2 m3/detik

Tinggi maksimum muka air = 2 m

Kecepatan aliran = 0,3 - 0,6 m/detik

Direncanakan :

Kecepatan aliran = 0,4 m/detik

V-5

Perhitungan :

Luas penampang saluran (A sal)

A sal=Qv

=0,2 m3 /dtk0,4 m /dtk

=0,5 m2

Lebar saluran (L sal)

Saluran tegak hidrolis optimum d = 0,5 L

Ac=d x L=2 d2

0,5 m2=2d2

d=( 0,5 m2 )

0,5

d (Y )=0,5 m

Maka, Lsal=2 xd=1m

b. Bar Screen

Bar Screen berfungsi untuk menyisihkan benda-benda kasar yang melayang,

sehingga tidak mengganggu pengoperasian unit pengolahan selanjutnya.

Banyaknya kotoran yang tertahan pada bar screen akan meningkatkan

kehilangan tekanan sehingga perlu dibersihkan.pembersihan dapat dilakukan

secara manual maupun mekanis. Pemilihan tergantung dari beban yang

diterima, jika beban berat dapat menggunakan peralatan mekanis yang bekerja

secara otomatis, sedangkan beban yang relatif ringan dapat dilakukan secara

manual.

Kriteria desain untuk bar screen adalah :

Tinggi dan kemiringan screen harus memenuhi pada saat tinggi air

maksimum dan tinggi air minimum dengan head loss ≤ 15 cm (Al-

Layla, 1978)

Bukaan antara screen/jarak antar kisi : 25 – 50 mm (Babbit, 1967)

Sudut antara kisi-kisi dengan bidang horizontal (α) : 45o – 60o

Lebar penampang batang (w) : 5 – 15 mm

Kecepatan aliran air (Vs) : 0,3 – 0,6 m/dtk

V-6

Lebar saluran pembawa : 75 cm

Panjang penampang batang (p) : 25 – 75 mm

Kecepatan melalui bar screen (Vs) : 0,9 m/dtk

Faktor Kirschmer

Tabel 5.1 Faktor Kirschmer

No Keterangan Kriteria Desain1 Faktor Kirshmer (β)

- Bentuk bulat lingkaran 1,79- Persegi dgn sisi depan (upstream) dan belakang (downstream) setengah lingkaran

1.67

- Persegi dengan sisi depan (upstream) setengah lingkaran

1.83

- Persegi 2.42- Bulat telur 10,76

Sumber : Syed.R.Qasim, 1985

Rumus yang digunakan :

Jumlah batang (n)

L=n x w+( n+1 ) xb (5.3)

Dimana :

L = lebar saluran intake (m)

N = jumlah kisi yang digunakan dalam bar screen

w = lebar batang/diameter (m)

b = jarak antar bukaan batang (m)

Kehilangan tekanan melalui kisi

Hv=Vs2

2g (5.4)

Kehilangan tekanan di kisi-kisi

Hs=β (wb )

43 hv sin Ө (5.5)

Dimana :

Β = sudut kemiringan batang

Ө = faktor kirschmer/faktor bentuk dari batang

V-7

Direncanakan :

Saringan halus dengan pembersihan secara manual

Debit pengolahan = 200 L/dtk = 0,2 m3/dtk

Lebar saluran intake (L) = 1,15 m

Kecepatan aliran (v1) = 0,5 m/dtk

Kisi berbentuk bulat lingkaran (β) = 1,79

Diameter yang direncanakan (w) = 15 mm = 0,015 m

Jarak bukaan antar batang (b) = 50 mm = 0,05 m

Kemiringan kisi (α) = 60

Gravitasi (g) = 9,81

Sloope (S) = 0,00008

Gambar 5.2 Sketsa Barscreen

Perhitungan :

Kedalaman sebelum screen (Y 1)

Q x n

S12

=Y 1

53

(2Y 1+1 )53

0,2 m3/dtk x 0,013

(0,00008)12

=Y 1

53

(2Y 1+1 )53

0,29=Y 1

53

(2Y 1+1 )53

Dengan melakukan trial and error diperoleh nilai Y1=0,669 m

V-8

Kecepatan sebelum screen (v 1)

v1=Q

L xY 1= 0,2 m3 /dtk

1,15 m x0,660 m=0,259 m

dtk

Jumlah batang (n)

L=n x w+[ (n+1 ) x b ]1,15 m=n x0,015 m+[ (n+1 ) x0,05 m ]1,15 m=0,015 n+0,05 n+0,05

1,10=0,065 n

n=17 batang

Jumlah batang yang akan direncanakan = 17 batang

Jumlah bukaan (s)

s=n+1=17+1=18bukaan

Lebar bukaan total (Lt)

Lt=b x s=50 mm x 18bukaan=899,77 mm=0,899 m

Kedalaman batang (bar terendam/Y b)

Y b=Y 1

sin α=0,669 m

sin 60o =0,78 m

Kecepatan di screen (v b)

vb=Q

Lt x Y 1= 0,2 m3/dtk

0,899 m x0,669 m=0,33 m

dtk

Kehilangan tekanan melalui screen (hv)

h v=vb

2

2 g=

(0,33 m /dtk)2

2x 9,81 m /dtk2 =0,01 m

Headloss bar

V-9

Persamaan Kirschmer

HL=β x ( wb )

43 xhv x sin α

HL=1,79 x ( 0,015 m0,05 m )

43 x 0,01 m x sin 60°=0,0017 m=0,17 cm

Ketinggian air setelah bar (Y 2)

Y 2=Y 1−HL=0,669 m−0,0017 m=0,667 m

Kecepatan setelah melewati screen (v 2)

v2=Q

L xY 2= 0,2 m3 /dtk

1,15 m x0,667 m=0,260 m

dtk

c. Saluran Pembawa

Saluran pembawa dibuat untuk membawa air baku dari pintu air menuju ke

bak pengumpul.

Direncanakan :

Saluran pembawa terbuat dari beton

Koefisien Manning (n) = 0,013

Kecepatan sadap (vsadap) = 0,3 m/dtk

Debit pengolahan (Qsal) = 200 L/dtk = 0,2 m3/dtk

Panjang saluran (Psal) = 2 meter

Tinggi muka air rata-rata (AWL) = 1 meter

Sketsa saluran pembawa dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

V-10

Gambar 5.3 Denah Saluran Pembawa

Perhitungan :

Persamaan kontinuitas

Q=A x v

A=Q sal

vsadap

A=0,2 m3/dtk0,3 m /dtk

=0,67 m2

Lebar saluran=2x tinggimuka air

¿2 xh=b

A=b xh

A=2h x h=2 h2

h=√ 0,67m2

2=0,58 m

b=2h=2 x0,58 m

Persamaan Manning

V=1n

x R23 xS

12

Jari-jari Hidrolis (R)

V-11

R= b xhb+2h

= 1,15 m x 0,58 m1,15+(2 x0,58 m )

=0,289 m

Kemiringan Saluran (Sloope)

S=( v sal xn

R23 )

2

=( 0,3 m /dtk x 0,013

0,289 m23 )

2

=0,00008

Jadi Dimensi Saluran

Lebar Saluran (Lsal) = 1,15 m

Panjang Saluran (Psal) = 4 m

Kedalaman Saluran = 0,58 m+fb (20 % )

¿0,58 m+0,12=0,7 m

Head loss pada saluran pembawa (Hl)

Hl=S x Psal=0,00008 m /m x 4m=0,000319 m

d. Bak Pengumpul

Bak pengumpul adalat tempat yang diperuntukkan untuk mengumpulkan air

yang telah disadap oleh unit intake sebelum dialirakan melalui pipa transmisi.


Volume bak pengumpul

V bak=Q xTd (5.6)

Luas bak pengumpul

Abak=V bak

hbak (5.7)

Kriteria Desain :

Waktu detensi air dalam sumuran (Td) = maks. 20 menit

Tebal dinding saluran minimum = 20 cm

Sumber : Al-Layla,1978

Direncanakan :

V-12

Bak pengumpul berbentuk persegi panjang

Debit pengolahan (Q) = 0,2 m3/dtk

Waktu detensi (tdbak) = 15 menit = 900 detik

Percepatan gravitasi (g) = 9,81 m/dtk2

Diameter pipa peluap (ø peluap) = 12 inch

Diameter pipa penguras (øpenguras)= 12 inch

Panjang : Lebar (P : L) = 2 : 1

Tinggi bak pengumpul (hbak) = 5 m

Perhitungan :

Volume bak pengumpul (V bak)

V bak=Q xtd bak=0,2m3/dtk x 900 dtk=180 m3

Luas bak pengumpul (A bak)

Abak=V bak

hbak=180 m3

5m=36 m2

Dimensi bak pengumpul

Perbandingan antara panjang dan lebar adalah :

P : L = 2 : 1

Lebar bak pengumpul (L bak)

Abak=Pbak x Lbak → Pbak=2Lbak

Abak=2 Lbak x Lbak

Lbak=[ Abak

2 ]0,5

=[36 m2

2 ]0,5

=4 m

Panjang bak pengumpul (P bak)

Pbak=Abak

Lbak=36 m2

4m=9 m

V-13

Kedalaman freeboard (hfreeboard) direncanakan 20% dari

kedalaman bak yang direncanakan, maka :

h freeboard=20% xhbak

h freeboard=20 % x5m=1 m

Maka tinggi bak pengumpul :

hbak=5 m+1 m=6 m

Jadi dimensi bak pengumpul adalah :

o Lebar = 4 m

o Panjang = 9 m

o Tinggi = 5 m

Check volume bak pengumpul (V bak)

V bak=Pbak x Lbak xhbak

V bak=9 m x 4 m x 5 m=180m3

Check waktu detensi bak pengumpul (td bak)

tdba k=V bak

Q= 180 m3

0,2m3 /dtk=900 dtk x 60 dtk /mnt=15 mnt

5.2.2 Saluran Transmisi

Menurut Kawamura.Susumu, 1999, air baku dapat dialirakan secara

gravitasi maupun dengan bantuan pompa menuju ke instalasi pengolahan air

bersih. Saluran yang mengalirkan air baku disebut saluran transmisi.

Saluran transmisi dapat berupa saluran terbuka ataupun saluran tertutup

berupa pipa berdiameter tertentu. Rumus yang akan dipergunakan :

Rumus Manning untuk saluran terbuka

V=1n

x R23 xS

12 (5.8)

Dimana :

V = kecepatan aliran (m/dtk)

R = jari-jari hidrolis (m)

S = kemiringan saluran

V-14

n = koefisien kekasaran Manning dinding saluran

Sumber : Chom,1959

Rumus Darcy Weisbach untuk saluran tertutup

V= Q14

π x d2 (5.9)

Dimana :

Q = debit harian maksimum

d = diameter pipa (m)

V = kecepatan aliran

Sistem pengaliran air baku yang digunakan yaitu secara gravitasi. Dengan

kondisi kontur (perbedaan ketinggian) intake berada pada +927 m dpl dan unit

instalasi berada pada ketinggian +748 m dpl, dikarenakan kondisi tersebut dan

mengupayakan untuk mencegah kebocoran maka pipa yang digunakan yaitu pipa

Galvanis Iron Pipe dengan diameter 14 inch.

Kriteria desain :

Kecepatan aliran melalui pipa transmisi (v) = 0,3 – 6 m/dtk

Kapasitas pipa transmisi adalah kapasitas maksimum satu hari (Qm)

Direncanakan :

Kapasitas pipa saluran transmisi (Qm) = 200 L/dtk = 0,2 m3/dtk

Kecepatan dalam pipa (v) = 1,5 m/dtk

Jenis pipa yang digunakan adalah pipa besi dengan nilai koefisien Hazen

William (C) = 100

Panjang pipa transmisi = 31 Km = 31000 m

Aksesories pipa yang digunakan untuk pipa Galvanis Iron Pipe :

Gate valve = 20 buah ; kf = 0,39

Bend 45o = 15 buah ; kf = 0,2

Bend 90o = 5 buah ; kf = 0,3

Air valve = 8 buah ; kf = 0,12

Fleksibel joint = 20 buah ; kf = 0,026

V-15

Perhitungan :

Luas penampang pipa (A)

A=Qv=0,2 m3 /dtk

1,5 m /dtk=0,13 m2

Diameter pipa (d)

d=√ 4 Aπ

=√ 4 x0,13 m2

3,14=0,412 m=41,21 cm=16,2 inc h=18 inc h=0,5m

Check kecepatan aliran dalam pipa (v aktual)

vaktual=QA

= Q1

4 π d2

= 0,2 m3/dtk1

4 x3,14 x 0,5 m2

=1,2 mdtk

Kemiringan (S)

S=( Q0,2785 xC x d2,63 )

10,54

S=( 0,2 m3/dtk0,2785 x 100 x0,5 m2,63 )

10,54=0,005

Kehilangan tekan melalui pipa transmisi (ΔH mayor)

∆ Hmayor=S x L=0,005 x31000m=157,70 m

Kehilangan tekan melalui aksesories pipa (ΔH minor)

∆ Hminor=kx( v2

2 g )

Contoh perhitungan untuk ΔH Gate Valve

∆ HGate Valve=20x 0,39 x( 1,52

2 x9,81 )=0,89

Untuk perhitungan kehilangan tekan pada aksesories lainnya dapat dilihat

pada tabel berikut :

Tabel 5.2 Kehilangan Tekan Pada Aksesories Pipa

Aksesories kf ΔHminor

Gate Valve 0,39 0,89

V-16

Air Valve 0,12 0,11Bend 45o 0,2 0,34Bend 90o 0,3 0,17

Fleksibel joint 0,026 0,06TOTAL 1,58

Sumber : Hasil Perhitungan

Kehilangan tekan melalui sistem transmisi (ΔH)

∆ H=∆ Hmayor+∆ H minor

∆ H=157,70+1,58=159,28 m

Pada jalur pipa transmisi ditambahkan unit Bak Pelepas Tekan (BPT) yang

digunakan untuk mengurangi tekanan pada pipa yang diakibatkan perbedaan

ketinggian yang cukup besar antara intake dengan lkasi instalasi pengolahan air

minum. Bak Pelepas Tekan ini akan dipasang pada jalur pipa di ketinggian +850

m dpl. Waktu detensi yang akan direncanakan pada Bak Pelepas Tekan yaitu

selama 30 detik.

Volume BPT (V BPT)

V bak=Q x Td=0,2 m3/dtk x30 dtk=6 m3

Luas BPT (A BPT)

ABPT=V BPT

hBPT= 6m3

1,5 m=4 m2

Dimensi BPT

Perbandingan antara panjang dan lebar adalah :

P : L = 2 : 1

Lebar BPT (L BPT)

ABPT=PBPT x LBPT → PBPT=2 LBPT

ABPT=PBPT x LBPT

LBPT=[ ABPT

2 ]0,5

=[ 4 m2

2 ]0,5

=1,41 m

Panjang BPT (P BPT)

V-17

PBPT=2x LBPT

PBPT=2x 1,41 m=2,83 m

Kedalaman freeboard (hfreeboard) direncanakan 20% dari kedalaman bak

yang direncanakan, maka :

h freeboard=20 % xhBPT

h freeboard=20 % x1,5 m=0,3m

Maka tinggi BPT adalah :

hBPT=1,5m+0,3 m=1,8m

Dimensi BPT adalah:

o Lebar : 1,4 m

o Panjang : 3 m

o Tinggi : 2 m

Check volume BPT (V BPT)

V BPT=PBPT x LBPT x hBPT

V BPT=3 m x 1,4 m x 2m=8,4 m3

Check waktu detensi BPT (td BPT)

tdBPT=V BPT

Q= 6 m3

0,2 m3 /dtk=30 detik

Hasil rancangan :

Pintu Air

Lebar pintu air = 0,8 meter

Lebar saluran = 1 meter

Tinggi maks.muka air = 2 meter

Kehilangan tekanan = 0,4 m/dtk

Screen

Lebar saluran = 1 meter

Kisi bentuk bulat lingkaran

Diameter batang = 0,015 meter

Jarak bukaan batang = 0,05 meter

V-18

Kemiringan = 60˚

Kedalaman sebelum screen = 0,669 meter

Jumlah batang = 15 batang

Jumlah bukaan = 16 bukaan

Kedalaman batang terendam = 0,78 meter

Headloss Krischmer = 0,0023 meter

Saluran Pembawa

Panjang saluran = 4 meter

Lebar saluran = 1,15 meter

Kedalaman saluran = 0,7 meter

Headloss saluran pembawa = 0,000319 meter

Bak Pengumpul

Volume bak pengumpul = 180 m3/dtk

Luas bak pengumpul = 36 m2

Lebar bak pengumpul = 4 meter

Panjang bak pengumpul = 9 meter

Tinggi bak pengumpul = 5 meter

Diameter pipa peluap = 12 (inch)

Diameter pipa penguras = 12 (inch)

Saluran Transmisi

Luas penampang pipa = 0,13 m2

Diameter pipa = 0,5 meter = 18 (inch)

Headloss pada pipa = 157,70 meter

Headloss melalui sistem transmisi = 159,28 meter

Headloss pada aksesories = 1,58 meter

BPT

Lebar BPT = 1,41 meter

Panjang BPT = 2,83 meter

Tinggi BPT = 1,8 meter

V-22

5.2.3 Koagulasi

Koagulasi adalah proses destabilisasi partikel koloid dengan cara

penambahan senyawa kimia yang disebut koagulan.

Destabilisasi merupakan proses dimana partikel-partikel koloid bersatu

dengan koagulan dan menjadi besar. Koagulan yang digunakan berfungsi untuk

membantu proses flokulasi agar flok dapat terbentuk lebih cepat. Parikel koloid

adalah hampir sama dengan padatan tersuspensi hanya saja mempunyai ukuran

yang lebih kecil yakni kurang dari 1µm (mikron), dengan kecepatan pengendapan

yang sangat rendah sekali. Partikel koloid ini juga yang menyebabkan timbulnya

kekeruhan. Dengan demikian partikel-partikel koloid yang pada awalnya sukar

dipisahkan dari air, setelah proses koagulasi akan menjadi kumpulan partikel yang

lebih besar sehingga mudah dipisahkan dengan cara sedimentasi, filtrasi atau

proses pemisahan lainnya yang lebih mudah. (Idaman.Said Nusa,2005:153)

Jenis koagulasi yang dapat digunakan adalah jenis hidrolis dan jenis

mekanis. Kedua jenis koagulasi tersebut mempunyai karakteristik sebagai

berikut :

a. Hidrolis

- Tingkat turbulensinya sangat dipengaruhi pada energi yang tersedia

- Besarnya air yang akan diolah

Contoh : terjunan, pipa aliran turbulen

b. Mekanis

- Tingkat turbulensinya sangat tergantung pada jenis peralatan dan fungsi

dari energi yang diberikan

- Tidak terpengaruh oleh besarnya kapasitas air yang akan diolah

Contoh : paddle dan propeller, pencampur statis


Ketinggian muka air di V-Notch

Hp=( Q2 , 63 xcd )

23 (5.10)

Dimana :

Hp = ketinggian muka air di V-Notch

V-23

Q = debit aliran air (m3/detik)

Cd = koefisien limpasan

Gradien kecepatan

G=√ ρ x g xQ xhμ xT

(5.11)

h=G2 x μ x tρ x g

=G2 x v x tg

(5.12)

Dimana :

G = gradien kecepatan pengadukan (dtk-1)

ρ = massa jenis cairan sesuai dengan temperatur (997.99 kg/m.dtk)

µ = kekentalan/viskositas (kg/m3)

h = headloss (m)

t = waktu detensi (detik)

Waktu yang diperlukan untuk jatuh

t tjn=√ 2hg

(5.13)

Dimana :

ttjn = waktu yang diperlukan untuk jatuh

g = percepatan gravitasi (9,81 m/dtk2)

h = tinggi atau ketinggian pelimpah (m)

Kriteria perencanaan :

Gradien kecepatan = 200 – 1000 det-1

Waktu detensi = 20 - 60 detik (40 detik)

Viskositas kinematik (v) pada 25ºC = 0,9055 x 10-6 m2/det

Viskositas dinamik (µ) pada 25 ºC = 0,903 x 10-3 Nd/m2

Rapat massa pada 25 ºC = 996,95 Kg/m3

Koefisien Discharge (Limpasan) = 0,62

Gtd = 104 - 105

Bilangan Reynold (Nre) = > 2000

Bilangan Froude (NFr) = > 10-5

V-24

Perbandingan P : L = 2 : 1

Direncanakan 2 bak koagulasi, sehingga

Sketsa Gambar Bak Koagulasi dapat di lihat pada gambar dibawah ini,

Gambar 5.7 Sketsa Bak Koagulasi

1. Sistem Inlet

Saluran inlet berbentuk segi empat yang merupakan saluran yang menyalurkan air

baku pipa transmisi ke V-Notch, dimana :

Kriteria desain :

Debit yang masuk ke inlet ¿ 0,2 m3/dtk2

=0,1 m3 /dtk

Lebar saluran inlet (w) = 0,6 m

Panjang saluran inlet ( Linlet) = 1,5 m

V-25

Perhitungan :

Ketinggian air dalam saluran inlet (h air)

hair=( Qinlet

1 , 38×winlet)2

3

hair=( 0,1 m3/dt1 , 38×0,6 m )

23

hair=0 ,244 m

Ketinggian freeboard (h freeboard)

h freeboard=(hair×20 % )h freeboard=(0 , 244 m×20 % )

h freeboard=0 ,049 m

Ketinggian saluran inlet (h saluran)

hsaluran=hair+hfreeboard

hsaluran=0 , 244 m+0 , 049 m

hsaluran=0 , 293 m

Kecepatan aliran dalam saluran inlet (v inlet)

vinlet=Qinlet

hair×w inlet

vinlet=0,1 m3 /dt

0 , 244 m×0,6 mvinlet=0 ,682 m /dt

Jari-jari hidrolis saluran inlet (R inlet)

Rinlet=hair×winlet

(2×hair )+winlet

Rinlet=0 ,244 m×0,6 m

(2×0 , 244 m)+0,6 m

Rinlet=0 , 135 m

V-26

Kemiringan saluran inlet (S inlet)

vinlet=1n×R

23×S

12

Sinlet=( v inlet×nR

inlet

23 )

2

Sinlet=( 0 ,682 m /s×0 ,013

0 , 135 m2

3 )2

Sinlet=0 ,0011 mm

Kehilangan tekanan pada saluran inlet (hl inlet)

hlinlet=Sinlet×Linlet

hlinlet=0 ,0011×1,5 m

hlinlet=0 , 0017 m

2. Pelimpah (V-Notch)

Terjunan (Pelimpah) untuk unit koagulasi menggunakan V-Notch.

Gambar 5.8 V-Notch

Tinggi muka air pada V-Notch (h v-notch)

Untuk α = 90, maka

h v−notch=[ Q8

15⋅Cd (2 g⋅tan α /2 ) ]2

5=[ 0,1 m3 /dt8

15⋅0 , 62 (2⋅9 , 81⋅tan(90/2 )) ]2

5

V-27

h v−notch=0 , 188 m

Lebar muka air pada V-Notch (B v-notch)

B v−notch=2 H tan α2

B v−notch=2( 0 ,188 ) tan 902

B v−notch=0 ,38 m

Luas V-Notch (A v-notch)

AV −Notch=12×hV−Notch×BV− Notch

AV −Notch=12×0 ,188 m×0 ,38 m

AV −Notch=0 ,036 m2

Kecepatan awal di ambang (v o)

v0=Q in

AV −Notch

v0=0,1 m3 /dt0 ,036 m2

v0=2,8 m /dt

3. Dimensi Bak

Volume Bak (V bak)

Dengan waktu detensi sesuai dengan kriteria perencanaan (40 detik),

maka volume bak dapat dihitung sebagai berikut,

V bak=Qbak×td

V bak=0,1 m3/ s×40 dt

V bak=4 m3

Dimensi Bak

V-28

P : L = 2 : 1

P = 2L

V=P×L×T (asumsi T = 1,5 m)

V=2 L×L×T

4 m3=2 L2×1,5 m

L=√ 4 m3

2×1,5 m

L=1 , 15 m Maka,

P= VL .T

= 4 m3

1,15 m x1,5 m=2,3m

Tinggi bak hidrolis (Terjunan )

hterjunan=T+hV−Notch

hterjunan=1,5 m+0 , 188 m

hterjunan=1 ,69 m

Kedalaman freeboard (h freeboard)

h freeboard=(20 %×h terjunan)

h freeboard=(20 %×1 ,69 m)

h freeboard=0 ,34 m

Tinggi Bak hidrolis (h bak)

hbak=hterjunan+hfreeboard

hbak=1 ,69 + 0 , 34 m

hbak=2 , 03 m

Jadi dimensi bak koagulasi adalah :

Lebar (Lbak ) : 1,15 m ≈ 115 cm

V-29

Panjang (Pbak ) : 2,3 m ≈ 230 cm

Tinggi (hbak ) : 2,0 m ≈ 200 cm

Waktu terjun ke bak koagulasi (t terjunan)

t terjun=√ 2h terjunan

g=√ 2(1 , 69)

9 ,81=0 , 59 det

Kecepatan terjun ke bak koagulasi (v terjun)

v terjun=hterjunan / tterjunan

v terjun=1 , 69 m /0 ,59 dt

v terjun=2 , 88 m /dt

Cek nilai gradient kecepatan (G)

G=( ρ x g x Q x hterjunan

μ x V bak)0,5

G=(996 , 95 Kg /m3 x 9 ,81 m /dtk2 x 0,1 m3/dtk x 1 ,69 m0 , 903 x10−3 Kg /m .dtk x 4 m3 )

0,5

G=676 ,14det−1 (memenuhi kriteria desain.)

Gtd

Gtd=G×td

Gtd=676 , 14×40 det

Gtd=27045 , 8

4. Kontrol Aliran

Jari-jari hidrolis (R)

R =

Lbak×Pbak

2 x ( Lbak+Pbak)

R=

1 ,15 m×2, 31 m2 x (1 , 15 m+2, 31 m)

V-30

R = 0 ,38 m

Bilangan Reynold (N re)

Nre=v terjun×R

υ

Nre= 2 ,88×0 , 380 , 9055×10−6

Nre=1 , 22×106 > 2000 (memenuhi syarat )Dari hasil perhitungan bilangan Reynold yang didapat telah memenuhi

syarat yaitu lebih besar nilainya dari 2000.

Bilangan Froude (N Fr)

NFr= v2

gR

NFr= (2, 88 )2

9 ,81×0 , 38

NFr=2 ,19 > 10−5 ( memenuhi syarat )Dari hasil perhitungan bilangan Froude yang didapat telah memenuhi

syarat yaitu lebih besar nilainya dari 10-5.

5. Sistem Outlet

Saluran outlet berbentuk segi empat, dimana :

Debit outlet = 0,1 m3/dt

Lebar saluran outlet (w) = 0,5 m

Panjang saluran outlet (L) = 1,5 m

Perhitungan :

Ketinggian air dalam saluran outlet (h air)

V-31

hair=( Qinlet

1 ,38×woutlet)2

3

hair=( 0,1 m3 /dt1 , 38×0,5 m)

23

hair=0 , 28 m

Ketinggian freeboard (h freeboard)

h freeboard=(hair×20 % )h freeboard=(0 , 28 m×20 % )

h freeboard=0 , 055 m

Ketinggian saluran outlet (h saluran)

hsaluran=hair+hfreeboard

hsaluran=0 , 28 m+0 , 055 m

hsaluran=0 ,33 m

Kecepatan aliran dalam saluran outlet (v outlet)

voutlet=Qoutlet

hair×woutlett

voutlet=0,1 m3/dt

0 , 28 m×0,5 mvoutlet=0 , 72 m /dt

Jari-jari hidrolis saluran outlet (R outlet)

Routlett=hair×woutlet

(2×hair )+woutlett

Routlett=0 , 28 m×0,5 m

(2×0 ,28 m )+0,5 m

Routlett=0 , 131 m

Kemiringan saluran outlet (S outlet)

voutlet=1n×R

23×S

12

V-32

Soutlet=( voutlet×nR

outlet

23 )

2

Soutlet=( 0 , 72 m /s×0 ,013

0 , 131 m2

3 )2

Soutlet=0 ,0013 mm

Kehilangan tekanan pada saluran outlet (hl outlet)

hloutlet=Soutlet×Loutlet

hloutlet=0 ,0013×1,5 m

hloutlet=0 , 002 m

Hasil Rancangan :

Sistem Inlet

Lebar saluran inlet (Linlet) = 0,6 meter

Panjang saluran inlet (Pinlet) = 1,5 meter

Ketinggian air dalam sal.inlet (Tinlet) = 0,244 meter

Ketinggian saluran inlet (hsaluran) = 0,293 meter

HL inlet = 0,0017 meter

Pelimpah (V-Notch)

Tinggi muka air pada V-Notch = 0,188 meter

Lebar muka air pada V-Notch = 0,38 meter

Luas V-Notch = 0,036 m2

Dimensi Bak

Volume bak (Vbak) = 4 m3

Lebar bak (Lbak) = 1,15 meter

Panjang bak (Pbak) = 2,3 meter

Tinggi bak (Tbak) = 2,0 meter

Kontrol Aliran

Jari-jari hidrolis (R) = 0,38 meter

Bilangan Reynold (NRe) = 1,22 x 105

Bilangan Froude (NFr) = 2,19

V-33

Sistem Outlet

Lebar saluran outlet (Loutlet) = 0,5 meter

Panjang saluran outlet (Poutlet) = 1,5 meter

Ketinggian air dalam sal.outlet (hair) = 0,28 meter

Ketinggian saluran outlet (hsaluran) = 0,33 meter

HL outlet = 0,002 meter

5.2.4 Flokulasi

Menurut Reynolds (1982:556), flokulasi adalah pengadukan lambat dari air

yang telah ditambahkan koagulan untuk mengumpulkan partikel yang sudah di

destabilisasi sehingga dapat membentuk flok. Terbentuknya flok-flok menjadi

lebih besar sehingga berat jenisnya lebih daripada air, maka flok-flok tersebut

akan lebih mudah mengendap di unit sedimentasi.

Pengadukan lambat dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain :

a. Pengadukan mekanis

Merupakan metoda pengadukan menggunakan peralatan mekanis yang terdiri

atas motor, poros pengaduk (shaft), dan alat pengaduk (impeller).

b. Pengadukan hidrolis

Merupakan metoda pengadukan yang memanfaatkan aliran air sebagai tenaga

pengadukan. Tenaga pengadukan ini dihasilkan dari energi hidrolik yang

dihasilkan dari suatu aliran hidrolik. Energi hidrolik dapat berupa energi

gesek, energi potensial (jatuhan) atau adanya lompatan hidrolik dalam suatu

aliran. Contoh pengadukan hidrolis untuk pengadukan lambat adalah kanal

bersekat (baffle channel), perforated wall,loncatan hidrolik, gravel bed dan

sebagainya.

Secara spesifik, nilai G dan waktu detensi untuk proses flokulasi adalah

sebagai berikut :

Untuk air sungai :

Td = minimum 20 menit

G = 10 – 50 detik-1

Untuk air waduk :

Td= 30 menit

G = 10 – 75 detik-1

V-34

Untuk air keruh :

Tddan G lebih rendah

Bila menggunakan garam besi sebagai koagulan :

G tidak lebih dari 50 detik-1

Untuk penurunan kesadahan (pelarut kapur/soda) :

Td= minimum 30 menit

G = 10 – 50 detik-1

Untuk presipitasi kimia (penurunan fosfat, logam berat, dan lain-lain) :

Td= 15 – 30 menit

G = 20 – 75 detik-1

Gtd = 10.000 – 100.000

Kriteria perencanaan :

Gradien kecepatan (air sungai) = 10 – 50 dtk-1

G x td = 104 - 105

Waktu detensi (td total) = minimum 20 menit

Viskositas kinematis (ʋ) pada 25˚C = 0,9055 x 10-6 m2/dtk

Viskositas dinamik (µ) pada 25˚C = 0,903 x 10-3 kg/m.dtk

Rapat massa (ρ) pada 25˚C = 996,95 L/dtk

Debit pengolahan (Q) = 200 L/dtk = 0,2 m3/dtk

Direncanakan :

Flokulasi baffle channel = 6 tahap

Tahap I : td = 200 dtk (G = 50 dtk-1)

Tahap II : td = 200 dtk (G = 45 dtk-1)

Tahap III : td = 200 dtk (G = 40 dtk-1)

Tahap IV : td = 200 dtk (G = 35 dtk-1)

Tahap V : td = 200 dtk (G = 30 dtk-1)

Tahap VI : td = 200 dtk (G = 25 dtk-1)


Jumlah baffle dalam flokulator aliran vertikal

V-35

G=[ Q x HlV x H x A ]

12 (5.14)

V= QB x H (5.15)

Sketsa Bak Flokulasi dapat dilihat pada gambar dibawah ini,

Gambar 5.9 Sketsa Bak Flokulasi

Perhitungan :

1. Tahap Flokulator

Contoh perhitungan Tahap 1 :

Direncanakan :

Tinggi air (H1) = 4 m

Lebar dasar baffle (B1 = L1) = 1 m

Luas dasar (A1) = 2 m2

Gradien kecepatan (G) = 50 detik-1

Waktu detensi (td) = 200 detik

Perhitungan :

Debit pengolahan tiap bak (q bak)

V-36

qbak=Q

nbak=0,2 m3 /dtk

4 bak=0,05 m3/dtk

Kecepatan Tahap 1 (v)

v=qbak

(H 1 x B1)=0,05 m3 /dtk

(4 m x1m)=0,013 m

dtk

G x td

G xtd=50 dtk−1 x200 dtk=10000

Kehilangan tekanan Tahap 1

Hl1=G2 x v x H x A

qbak= (50 dtk−1 )2 x0,9055 x10−6 x 4 m x2m2

0,05 m3 /dtk=0,4 m

Ketinggian air pada Tahap II

H 2=H 1 x Hl1=4 m x0,4 m=3,6m

2. Dimensi Unit Flokulasi

Tinggi freeboard bak (h freeboard)

Direncanakan tinggi freeboard bak dari Tahap I sampai IV adalah

sebesar 20% dari tinggi air tiap tahap.

Contoh perhitungan untuk Tahap I :

h freeboard=20 % x H 1=20 % x 4m=0,8 m

Maka tinggi bak untuk Tahap I adalah :

hbak=hfreeboard+H 1=0,8 m+4m=4,8 m

Panjang bak (P bak)

Pbak= jumla h tahap x B Pbak=6 tah ap x 1 m=6 m

Lebar bak (L bak)

Lbak=A1

B1=2 m2

1m=2m

V-37

Untuk perhitungan Tahap II sampai VI dapat dilihat pada tabel

berikut :

Tabel 5.3 Perhitungan Unit Flokulasi Baffle Channel Vertikal

TahapWaktu Detensi

(td)

Gradien Kecepatan (G)

Lebar Dasar Baffle (B1 = L1)

Luas Dasar

(A)

Tinggi Air (H)

Tahap 1 200 dtk 50 detik-1 1 m 2 m2 4 mTahap 2 200 dtk 45 detik-1 1 m 2 m2 3.6 mTahap 3 200 dtk 40 detik-1 1 m 2 m2 3.4 mTahap 4 200 dtk 35 detik-1 1 m 2 m2 3.2 mTahap 5 200 dtk 30 detik-1 1 m 2 m2 3.0 mTahap 6 200 dtk 25 detik-1 1 m 2 m2 2.9 m


3. Sistem Inlet Flokulasi

Direncanakan :

Saluran penampang berbentuk = persegi panjang

Lebar saluran (Linlet) = Lebar bakjumlah bak

= 2 m4 bak

=0,5 m

Debit pada saluran inlet (Qinlet) = 0,05 m3/dtk (setiap bak)

Tinggi air (hair inlet) = 0,5 m

Lebar flokulasi (Lflokulasi) = 2 m

Lebar dinding (ldinding) = 0,2 m

Perhitungan :

Tinggi saluran inlet (H inlet)

H inlet=hairinlet+(20 % x hair inlet )

H inlet=0,5 m+(20 % x 0,5 m)

H inlet=0,6 m

Panjang saluran inlet pada setiap bak (P bak inlet)

V-38

Pinlet=(Lflokulasi+(12

ldinding))Pinlet=(2 m+(1

2x0,2 m))

Pinlet=2,1 m

Luas saluran inlet (A inlet)

Ainlet=Linlet xhair inlet=0,5 m x0,5 m=0,25 m

Kecepatan aliran pada saluran inlet (v inlet)

vinlet=Qinlet

Ainlet=

0,05 m3

dtk0,25 m

=0,2m/dtk

Jari-jari hidrolis (R inlet)

Rinlet=hair inlet x Linlet

(2 xhairinlet )+Linlet= 0,5 m x 0,5 m

(2 x0,5 m )+0,5 m=0,2 m

Kemiringan saluran inlet (S inlet)

Sinlet=[ v inlet xn

( R inlet )23 ]

2

=[ 0,2m x0,013

(0,2 m )23 ]

2

=0,00007 m/m

Kehilangan tekanan pada saluran inlet di setiap bak (hl inlet)

h linlet=Pinlet x S inlet=2,1 m x0,00007 m/m=0,0002m

4. Pintu Air

Direncanakan :

Debit pintu air (QPA = Qbak) = 0,05 m3/dtk

Kecepatan aliran air pada pintu air (vPA) = 0,6 m/dtk

Perhitungan :

Luas pintu air (A PA)

V-39

APA=QPA

v PA=

0,05 m3

dtk

0,6 mdtk

=0,08 m2

Direncanakan tinggi bukaan pintu air (dPA) = 0,5 LP

APA=d PA x LPA LPA=2 dPA

d PA=( APA

2 )0,5

=( 0,08 m2 )

0,5

=0,2 m

Maka lebar pintu air adalah :

APA=d PA x LPA

LPA=APA

d PA=0,08 m

0,2 m=0,4 m

Kehilangan tekanan pada pintu air (Hl PA)

HlPA=( QPA

2,476 x LPA xd PA)

2

HlP A=( 0,05 m3

dtk2,476 x0,4 m x 0,2m )

2

=0,06 m

5. Sistem Outlet Flokulasi

Direncanakan :

Saluran penampang berbentuk = Persegi panjang

Lebar saluran (Loutlet) = 1 m

Panjang saluran outlet (Poutlet) = 1,5 m

Kecepatan air di saluran otlet (voutlet) = 0,5 m/dtk

Perhitungan :

Luas saluran outlet (A outlet)

V-40

Aoutlet=Q

v outlet=

0,05 m3

dtk

0,5 mdtk

=0,1m2

Tinggi air pada saluran oulet (h air)

hairoutlet=Aoutlet

Loutlet=0,1m2

1m=0,1 m

Tinggi freeboard (h freeborad)

h freeboard=hair x 20%=0,1 m x20 %=0,02m

Tinggi air pada saluran outlet (h outlet)

houtlet=hair outlet+h freeboard=0,1 m+0,02m=0,12m

Jari-jari hidrolis saluran outlet (R outlet)

Routlet=hair outlet x Loutlet

(2 xhairoutlet )+Loutlet= 0,1 m x1 m

(2 x0,1 m )+1m=1,01 m

Kemiringan saluran outlet (S outlet)

Soutlet=[ voutlet xn

( Routlet )23 ]

2

=[ 0,5 m x0,013

(1,01 m )23 ]

2

=0,00003 m/m

Kehilangan tekanan saluran outlet (Hl outlet)

h loutlet=Poutlet x Soutlet=1,5 m x 0,00003m /m=0,00004 m

Hasil Rancangan :

Debit pengolahan (Q) = 200 L/dtk = 0,2 m3/dtk

Flokulasi baffel channel = 6 tahap

Tahap I

Tinggi air (H1) = 4 meter

Lebar dasar baffle (B1 = L1) = 1 meter

V-41

Luas dasar (A1) = 2 meter



Headloss (Hl1) = 0,4 meter

G x td = 10000

Kecepatan air (v1) = 0,013 m/dtk

Tahap II

Tinggi air (H2) = 3,6 meter






G x td = 9000


Tahap III







G x td = 8000


Tahap IV







G x td = 7000

V-42


Tahap V







G x td = 6000


Tahap VI







G x td = 5000


Panjang bak flokulasi (Pbak) = 6 meter

Lebar bak flokulasi (Lbak) = 2 meter

Sistem Inlet

Luas saluran inlet (Sinlet) = 0,25 meter2

Lebar saluran inlet (Linlet) = 0,5 meter

l dinding = 0,2 meter

Tinggi saluran inlet (hinlet) = 0,6 meter

Panjang saluran inlet (Pinlet) = 2,1 meter

Kemiringan saluran inlet (Sinlet) = 0,00007 m/m

Headloss saluran inlet (Hlinlet) = 0,0002 meter

Pintu Air

Luas pintu air (APA) = 0,08 meter2

V-43

Lebar pintu air (LPA) = 0,4 meter

Tinggi bukaan pintu air (dPA) = 0,2 meter

Headloss pintu air (HlPA) = 0,06 meter

Sistem Outlet

Luas saluran outlet (Soutlet) = 0,1 meter2

Lebar saluran outlet (Loutlet) = 1 meter

Panjang saluran outlet (Poutlet) = 1,5 meter

Kemiringan saluran outlet (Soutlet) = 0,00003 m/m

Headloss (Hloutlet) = 0,00004 meter

V-45

5.2.5 Sedimentasi

Sedimentasi atau pengendapan adalah suatu unit operasi untuk

menghilangkan materi tersuspensi atau flok kimia secara gravitasi. Proses

sedimentasi pada pengolahan air bersih umumnya untuk menghilangkan padatan

tersuspensi sebelum dilakukan proses pengolahan selanjutnya.

(Said.Nusa.Idaman,2005).

Jenis pengendapan partikel pada sedimentasi dapat dibedakan menjadi 2

jenis pengendapan, yaitu :

1. Pengendapan partikel Discrete, pengendapan yang terjadi akibat gaya

gravitasi dan mempunyai kecepatan pengendapan yang relatif konstan

tanpa dipengaruhi oleh adanya perubahan partikel dan berat jenis.

2. Pengendapan partikel Flocculant, yaitu pengendapan yang terjadi akibat

gaya gravitasi dan mempunyai percepatan pengendap per satuan waktu

sesuai dengan pertambahan ukuran pertikel flocculant.

Beberapa kriteria desain untuk bak sedimentasi adalah sebagai berikut :

Kriteria Desain :

Jarak antar plate (w) = (5 – 10) cm

Bilangan Reynold (NRe) = < 2000

Bilangan Froud (NFr) = > 10-5

Efisiensi penyisihan = (90 – 95) %

Kecepatan mengendap awal untuk mendapatkan flok (vo)

= (0,2 – 0,9) mm/dtk = ( 0,002 – 0,009) m/dtk

Sudut kemiringan plate settler (α) = (45 – 75)˚

Ratio panjang : lebar = (4 – 6) : 1

Ratio lebar : tinggi = (3 – 6) : 1

Lebar zone inlet = 25% panjang zone pengendapan

Beban pelimpah = (250 – 500) m3/m2/hari

Waktu detensi (td) dalam plate settler = minimum 4 menit

V-46

Direncankan :


Kecepatan mengendap (v0) = 0,002 m/dtk

(sumber : Hasil pengukuran pada Laboratorium Unpas, 2011)

Efisinsi bak = 95 % (0,95)

Kondisi performance bak (n) = 1/3 (Good Performance)

Panjang : Lebar (P : L) = 5 : 1

Jarak antar plat (W) = 8 cm (0,08 m)

Tebal plat (t plat ) = 0,5 cm (0,005 m)

Lebar plat settler (w plat ) = 100 cm (1,0 m)

Jumlah bak (nbak ) = 2 buah

Jarak antara plat settler dengan ruang lumpur adalah 1,2 meter (lPS−RU )

Panjang plat settler (P plat ) =Lebar zona pengendapan (Lzona pengendapan )

Gambar 5.11 Potongan Plate Settler

Perhitungan,

1. Dimensi Bak Sedimentasi

Direncanakan akan dibangun 2 buah bak sedimentasi, sehingga debit tiap bak

adalah :

qbak=Q

nbak→

n = Jumlah bak,

V-47

Maka :

qbak=0,2 m3 /dtk

2=0,1 m3 /dtk

Kecepatan mengendap partikel desain (vs )

Hubungan antara Efisiensi pengendapan dengan kinerja (Good

Performance), dimana efisiensi pengendapan 95% dan n 1/3 maka dapat

dilihat pada grafik dibawah ini.

Gambar 5.12 Grafik Hubungan Antara Efisiensi Penyisihan Dengan Kinerja

Dari grafik pada Gambar 5.12 didapat :

v0

( QA )

=4,8

v0=4,8 x (QA )→v s=

QA

Maka,

v0=4,8 x vs

vs=v0

4,8

vs=0 ,002 m /dtk

4,8=0 , 000417 m /dtk

V-48

Luas permukaan bak ( A s )

A s=0,1 m3 /dtk

0 , 000417 m /dtk=240 m2

2. Dimensi Zona Pengendapan

Tinggi plate settler dalam bak ( H )

H=wplat x sin α

H=100 cm x sin 600=86 cm

Tinggi Free board ( H Free board )

Tinggi Free board direncanakan 20 % dari tinggi plate settler, maka :

H Free board=H x 2000

H Free board=86 cm x 20 00=17 , 2 cm

Tinggi zona pengendap ( H zona pengendap )

H zona pengendapan=H + HFree board

H zona pengendapan=86 cm + 17 , 2 cm=103 , 2 cm=1 ,032 m

Panjang diagonal antar plat ( LAB )

LAB=[ Hsin α ]+[ w

tan α ]LAB=[86 cm

sin 600 ]+[ 8 cmtan 600 ]=105 cm

Jarak horizontal antar plat ( w AE )

w AE=w

sin α

w AE=8 cm

sin 600=9,3 cm

Zona pengendapan

V-49

Luas zona pengendapan (A)

vs=( QA zp )x ( w

h cos α + w cos2 α )0 , 000417 m /dtk=( 0,1 m3 /dtk

Azp)x ( 0 , 08 m

1,0 m cos600 + 0 , 08 cm cos2 600 )A zp=36 m2

Dimensi zona pengendapan

Lebar zona pengendapan ( L zp )

P zp : Lzp=5 :1

Azp=Pzp x Lzp→A=5 x Lzp2

Maka ;

Lzp=[ A zp

5 ]0 .5

Lzp=[36 m2

5 ]0.5

=2,7 m

Panjang zona pengendapan ( P zp )

Pzp=5 x Lzp

P zp=5 x 2,7 m=13 ,5 m

Tinggi jatuhnya partikel ( LCD=h )

h= wcos α

h= 8 cmcos 600

=16 cm=0 , 16 m

Waktu detensi (td)

td= hvs

td= 0 ,16 m( 0 ,000417 m/dtk x 60 dtk /mnt )

=6,4 menit

Jumlah plate settler ( n plat )

V-50

n plat=[ (P zp x sin α )w ] +1

n plat=[ (13 , 5 m x sin 600)0 ,08 m ] +1=146 ,13≈146 buah

Koreksi Terhadap Panjang( K )

K=nplat xt plat

sin α

K=144 x 0 , 005sin 60

K=0 , 84 m

Panjang Zona Pengendap sebenarnya ( P zp )

Pzp=13 ,5 m +0 , 84 mPzp=14 ,34 m=14 ,5 m

Debit masing-masing plat settler (Qplat )

Qplate=qbak

(n plate − 1 )

Qplate=0,1 m3/dtk(146 − 1 )

=0 , 00069 m3/dtk

Kecepatan aliran dalam plat (va )

Panjang plat (Pplat=Lzp ) = 2,7 m

v a =Q plate

A sin α→A=P plat x w

A=2,7 m x 0 ,08 m=0 ,21 m2

v a =0 ,00070 m3 /dtk0 ,21 m2 sin 600 =0 ,0038 m/dtk

Kontrol aliran

Jari-jari hidrolis (R)

V-51

R=w plat x w

2 x (w plat+w )

R= 1,0 m x 0 ,08 m2 x (1,0 m + 0 , 08 m )

=0 ,037 m

Bilangan Reynold ( NRe )

Viskositas kinematis pada 25 0C (υ) : 0,9055 x 10-6 m2/dtk

Percepatan gravitasi (g) : 9,81 m/dtk2

NRe=va×R

υ

NRe=0 ,0038 m /dtk x 0 , 037 m

0 , 9055 x 10−6 m2 /dtkNRe=155 ,540 < 2000 (Memenuhi Syarat)

Bilangan Froude ( N Fr )

N Fr=v

a2

g×R

N Fr=(0 ,0038 m/dtk )2

9 , 81 m /dtk 2 x 0 ,037 m

N Fr=3 , 98 x 10−5> 10-5 (Memenuhi Syarat)

3. Sistem Inlet Bak Sedimentasi

Sistem inlet pada bak sedimentasi terdiri dari saluran inlet dan zona inlet.

Saluran Inlet

Saluran inlet pada sedimentasi juga berfungsi sebagai outlet pada unit

flokulasi, maka saluran ini telah dibahas pada saluran outlet pada perhitungan unit

flokulasi.

4. Zona Inlet

Direncanakan,

V-52

Lebar zona inlet = lebar zona pengendapan (LZI=LZP ) = 2,7 m

Tinggi zona inlet = tinggi zona pengendapan (hZI=hZP ) = 1,032m

Perhitungan,

Panjang zona inlet ( PZI )

PZP=(12x hZP) + (hZP x cos60 )

PZP=(1 2x 1 ,032 m) + (1 , 032 x cos 60 )=103 m

5. Zona outlet

Perhitungan sistem outlet pada bak sedimentasi terdiri dari perhitungan

gutter, pelimpah.

Pelimpah

Direncanakan,

Pelimpah pada gutter merupakan weir bergerigi (V-notch)

Sudut V-notch = 900

Panjang pelimpah = Panjang zona pengendap = 13,3 m

Cd = 0,6

Beban maks pelimpah(hpelimpah) = (3,85-15) m3/m.jam (7 m3/m.jam)

Lebar V-Notch :=10 cm = 0,1 m

Gambar 5.13 Sketsa Pelimpah V-Notch

Perhitungan,

V-53

Panjang pelimpah (P pelimpah)

Ppe lim pah=( Qhpe lim pah )

Ppe lim pah=( 0,1 m3/dtk7 m3 /m . jam )x 3600 dtk / jam

Ppe lim pah=51 , 4 m

Jumlah pelimpah (n pelimpah)

nPe lim pah=(P pe lim pah

PZP)

nPe lim pah=(51 , 4 m13 ,3 m )

nPe lim pah=3,8 buah≈4 buah

Debit tiap pelimpah ( q pe lim pah )

q pe lim pah=qbak

npe lim pah

q pe lim pah=0,1 m3 /dtk

4=0 ,025 m3 /dtk

Cek beban pelimpah (h pelimpah)

h pe lim pah=( Qpe lim pah

Ppe lim pah)

h pe lim pah=( 0 , 025 m3/dtk13 ,5 m ) x 3600 dtk / jam

h pelim pah=7 m3 /m . jam (Memenuhi Syarat)

Jumlah V-notch tiap saluran ( nV −notch)

V-54

nV −notch=( Ppe lim pah

wv−notch)−2

nV −notch=(13 , 5 m0,1 m )−2

nV −notch=133 buah

Debit yang melalui V-notch

QV−notch=( Qpe lim pah

nv−notch)

QV−notch=( 0 ,026 m3/dtk133 buah )

QV−notch=0 ,0002 m3 /dtk

Ketinggian air pada V-notch (h air)

hair=( QV−notch

815

xCdx√2 .g x tan 600

2 )25

hair=( 0 ,0002 m3 /dtk8

15x 0,6 x√2. 9 ,81 x tan 600

2 )25

hair=0 ,036 m≈3,6 cm

Tinggi freeboard pada V-notch (h freeboard)

h freeboard=hair x 20 %

h freeboard=0 , 036 m x 20 %

h freeboard=0 , 0071 m

Tinggi V-notch ( hV −notch)

V-55

hV −notch=hair+h freeboard

hV −notch=0 , 036 m+0 , 0071 m

hV −notch=0 , 0429 m≈0 , 043 m

Gutter

Direncanakan,

Bentuk gutter = Persegi panjang

Lebar gutter (Lgutter ) = 0,3 m

Panjang gutter (Pgutter=P zp) = 13,5 m

1 gutter = 2 pelimpah

Perhitungan,

Jumlah gutter ( ngutter )

ngutter=( npe lim pah

2 )=( 42 )=2 buah

Debit tiap gutter ( qgutter )

qgutter=Qbak

ngutter /bak

qgutter=0,1 m3 /dtk

2=0 , 052 m3 /dtk

Ketinggian air pada gutter ( hair )

hair=( qgutter

1 , 38 x Lgutter)2/3

hair=( 0 , 052 m3 /dtk1, 38 x 0,3 m )2/3

=0 , 25 m

Ketinggian freeboard ( h freeboard )

V-56

h freeboard=20 % x hair

h freeboard=0,2 x 0 ,25 m=0 ,05 m

Tinggi gutter ( hgutter )

hgutter=hair + h freeboard

hgutter=(0 , 25 + 0 , 05 ) m=0,3 m

Jari-jari hidrolis gutter ( Rgutter )

Rgutter=hair x Lgutter

(2 x hair ) + Lgutter

Rgutter=0 ,25 m x 0,3 m

(2 x 0 ,25 m ) + 0,3 m=0,1 m

Luas basah gutter ( Agutter )

Agutter=Lgutter x hair

Agutter=0,3 m x 0 ,25 m=0 ,075 m2

Slope gutter ( Sgutter )

Sgutter=( qgutter x n

Agutter x (Rgutter )2/3)2

Sgutter=( 0 , 052 m3 /dtk x 0 ,0130 , 075 m2 x (0,1 m2)2/3 )

2=0 , 0019 m /m

Headloss pada gutter ( Hlgutter )

Hlgutter=Pgutter x Sgutter

Hlgutter=13 , 3 m x 0 , 0019 m /m=0 ,025 m

6. Zona lumpur

V-57

Direncankan,

Bentuk limas segitiga terpancung

Debit bak sedimentasi (Qbak ) = 0,1 m3/dtk

Lumpur yang dihasilkan (Ss ) = 5000 cm3/m3 (Laboratorium)

Periode pengurasan (td) = 1 hari

Jumlah kompartemen lumpur (n) = 4 buah

Panjang ruang lumpur (PRL=PZP ) = 13,5 m

Lebar ruang lumpur (LRL=Lzp ) = 2,67 m

Gambar 5.14 Sketsa Ruang Lumpur

Perhitungan,

Debit tiap kompartemen ( qkompartemen )

qkompartemen=Q

nkompartemen

qkompartemen=0,1 m3/dtk

4=0 , 025 m3/dtk

Volume lumpur untuk 1 hari tiap komparten ( V lumpur )

V lumpur=qkompartemen x td x Ss

V lumpur=0 , 025 m3/dtk x (1 hr x 86400 dtk1 hr ) x 5000 cm3 /m3

V lumpur=10 , 8 m3

Tinggi ruang lumpur tiap kompartemen ( hRL )

V-58

V RL=13 (PRL x LRL x hRL)

hRL=3V RL

PRL x LRL

hRL=3 x 10 , 8 m3

(13 ,32 ) m x ( 2 ,67

2 ) m=3,6 m

7. Sistem Pengurasan

Direncanakan,

Lama pengurasan (td pengurasan) = 1 hari

Cd = 0,6

Diameter pipa (φ pengurasan ) = 250 mm (0,25 m) =10” (inch)

Volume lumpur (V lumpur ) = 10,8 m3

Jarak antara plat settler dengan ruang lumpur adalah 1 meter (l PS−RL )

Perhitungan,

Tinggi total air dalam bak ( htotal air )

htotal air=hzona pengendapan + hruang lumpur + lPS−RL

htotal air=103 , 2 cm + 364 , 5 cm + 100 cm=567 ,7 cm≈5,6 m

Luas penampang pipa penguras ( Apenguras )

Apenguras=14

πD2

Apenguras=14

x 3 , 14 x (0 , 25 m )2=0 , 049 m2

Debit pengurasan ( Qpengurasan )

V-59

Qpengurasan=Cd x A penguras x (2 ghtotal air )1/2

Qpengurasan=0,6 x 0 , 049 m2 x (2 x 9 ,81 m /dtk2 x 5,6 m )1/2

Qpengurasan=0 , 311 m3 /dtk

Lama bukaan pipa pembuangan tiap pengurasan (t)

t=V lumpur

Qpengurasan

t=10 , 8 m3

0 , 311 m3/dtk=34 , 76 dtk≈0 ,58 mnt

Hasil Rancangan :

Kondisi performa bak (n) = 1/3 (Good Performance)

Plat Settler

Jarak antar plat settler (W) = 8 cm = 0,08 meter

Tebal plat settler (tplat) = 0,5 cm = 0,005 meter

Lebar plat settler (wplat) = 100 cm = 1 meter

Jumlah bak = 2 bak

Kecepatan mengendap (vo) = 0,002 m/dtk

Dimensi bak sedimentasi

Debit pengolahan tiap bak (qbak) = 0,1 m3/dtk

Kecepatan (vs)

Luas permukaan bak sedimentasi (As) = 240 m2

Dimensi zona pengendapan

Tinggi plat settler dalam bak (H) = 86 cm

Tinggi zona pengendapan (hZP) = 1,032 meter

Panjang diagonal antar plat settler (LAB) = 105 cm

Panjang horizontal antar plat settler (wap) = 9,30 cm

Luas zona pengendapan (Azp) = 36 m2

Lebar zona pengendapan (Lzp) = 2,7 meter

Panjang zona pengendapan (Pzp) = 13,5 meter

Panjang zona pengendapan sebenarnya (Pzp real) = 14,5 meter

V-60

Jumlah plat settler (nplat) = 146 buah

Kontrol aliran

Bilngan Reynold (NRe) = 155,540

Bilangan Froude (NFr) = 3,98 x 10-5

Zona Inlet

Lebar zona inlet (Lzi) = 2,67 meter

Panjang zona inlet (Pzi) = 1,03 meter

Tinggi zona inlet (hzi) = 1,03 meter

Zona outlet (Pelimpah)

Lebar V-Notch (wV-Notch) = 0,1 meter

Panjang pelimpah (Ppelimpah) = 51,4 meter

Jumlah pelimpah (npelimpah) = 4 buah

Jumlah V-Notch tiap saluran (nV-Notch) = 131 buah

Tinggi V-Notch (hV_Notch) = 0,0429 meter

Gutter

Lebar gutter (n) = 2 pelimpah

Panjang gutter (Pgutter) = 13,5 meter

Lebar gutter (Lgutter) = 0,3 meter

Tinggi gutter (hgutter) = 0,3 meter

Luas basah gutter (Agutter) = 0,075 m2

Slope gutter (Sgutter) = 0,0019 m/m

Headloss gutter (hlgutter) = 0,026 meter

Zona Lumpur

Jumlah kompartemen lumpur (n) = 4 bak

Panjang ruang lumpur (Pzp) = 13,5 meter

Lebar ruang lumpur (Lzp) = 2,67 meter

Debit tiap kompartemen (qkompartemen) = 0,025 m3/dtk

Tinggi ruang lumpur tiap kompartemen (hkompartemen) = 3,64 meter

Sistem penguras

Tinggi total air dalam bak (htotal air) = 5,67 meter

Luas penampang pipa penguras (Apenguras) = 0,049 m2

Debit pengurasan (Qpenguras) = 0,311 m3/dtk

V-61

Lama bukaan pipa pembuangan tiap pengurasan (t) = 0,58 menit

V-64

5.2.6 Filtrasi

Ada beberapa definisi filtrasi dikaitkan dengan hasil akhir dari filtrasi

yaitu :

a. Pemisahan air dengan kotoran yang tersuspensi

b. Pemisahan air dengan koloidal yang dikandungnya

Saringan Pasir Cepat (SPC)

Tujuan penyaringan adalah untuk memisahkan padatan tersuspensi dari

dalam air yang diolah. Pada penerapannya filtrasi digunakan untuk

menghilangkan sisa padatan tersuspensi yang tidak terendapkan pada proses

sedimentasi. (Said.Nusa.Idaman,2005)

Keunggulan saringan pasir cepat dibanding saringan pasir lambat :

- Digunakan untuk penyaringan dengan kecepatan 40 kali lebih besar.

- Dapat menghasilkan air yang jernih dalam jumlah besar dandalam waktu

yang singkat.

Pencucian media kerikil dan pasir menggunakan sistem backwash, yaitu

dengan mengalirkan air secara vertikal, sehingga kotoran yang menyumbat

media keluar dan kemudian dibuang melalui saluran pembuangan.

Media yang dapat digunakan selain pasir adalah antrasit, gelas, kaca,

beton, plastik, dan tempurung kelapa. Untuk bangunan pengolahan air minum

biasanya digunakan pasir kwarsa.

Kriteria desain :


Dimensi bak dan media filter

Kecepatan filtrasi (vf) = 5 – 7,5 m/jam

Kecepatan backwash (vbw) = 4 – 30 L/dtk/m2

Luas permukaan filter (A) = 10 – 20 m2

Ukuran media

Ukuran pasir efektif (Es) d10 = 0,5 – 0,65 mm

Ukuran pasir efektif (Es) d60 = 0,15 – 0,75 mm

Koefisien uniformitas (Uc) = 1,4 – 1,7

V-65

Tebal media penyaring = 0,45 – 1 m

Tebal media penyangga = 0,15 – 0,65 m

Underdrain

Area orifice : area filter = 1,5 – 0,005 : 1

Area lateral : area orifice = 2 – 4 : 1

Area manifold : area lateral = 1,5 – 3 : 1

Diameter orifice = 0,25 – 0,75 inch

Jarak antar pusat orifice terdekat = 3 -12 inch

Jarak antar lateral terdekat = 3 -12 inch

Pengaturan aliran

Kecepatan dalam saluran inlet (Vinlet) = 0,6 – 1,8 m/dtk

Kecepatan dalam saluran outlet (Voutlet) = 0,9 – 1,8 m/dtk

Kecepatan dalam saluran pencuci (Vp) = 1,5 – 3,7 m/dtk

Kecepatan dalam saluran pembuang (Vb) = 1,2 – 2,5 m/dtk

Headloss backwash = 10 m

Ketinggian freeboard = > 0,2 m


Jumlah minimum filter yang dibutuhkan (n)

n=12√Q ( 5.14)

Dimana :

Q = kapasitas pengolahan (m3/dtk)

Luas permukaan filter (A)

Atotal bak=Qf

v f( 5.15)

Dimana :

Qf = debit aliran yang melalui filter (m3/dtk)

Vf = kecepatan filtrasi (m/dt)

Penentuan tebal lapisan penyangga (l)

L=K ¿ (5.16)

V-66

Dimana :

L = tebal lapisan penyangga (inch)

K = konstanta (10 – 14), diambil K = 12

d = diameter butir (inch)

Kehilangan tekanan pada media penyaring (hlsaring)

hlsaring=Kg

x v x v f x (1−f )2

f 3 x ( 6ω )

2

x∑i=1

n pi

d i2 x Li (5.17)

Dimana :

H = kehilangan tekanan (cm)

Li = tebal lapisan media filter (cm)

k = koefisien permeabilitas (filtrasi awal k=5)

g = percepatan gravitasi (981 cm/dtk2)

ʋ = viskositas kinematis pada T = 25˚C = 0,9055 x 10-2 cm2/dtk

Ψ = faktor bentuk (0,98 = hampir bulat)

f = porositas pasir (0,38 = hampir bulat)

di = diameter rata-rata antata dua butir yang berurutan (d1-d2)0,5

pi = % berat butir yang berdiameter di

vf = kecepatan filtrasi (cm/dtk)

Kehilangan tekanan pada media penyangga (hlp)

hl p=Kg

x v x v f x (1−f )2

f 3 x ( 6ω )

2

x∑i=1

n pi

d i2 x∑ Li (5.18)

Dimana :

H = kehilangan tekanan (cm)

Li = tebal lapisan media filter (cm)

k = koefisien permeabilitas (filtrasi awal k = 5)

g = percepatan gravitasi (981 cm/dtk2)

ʋ = viskositas kinematis pada T = 25˚C = 0,9055 x 10-2 cm2/dtk

Ψ = faktor bentuk (0,98 = hampir bulat)

f = porositas pasir (0,38 = hampir bulat)

V-67

di = diameter rata-rata antata dua butir yang berurutan (d1-d2)0,5

pi = % berat butir yang berdiameter di

vf = kecepatan filtrasi (cm/dtk)

Kontrol ekspansi

fe3

(1−fe)= k

gx vb xϑ x

ρw

(ρs−ρw)x ( 6

Ψ x d i ) (5.19)

Dimana :

fe = porositas media terekspansi

k = konstatnta ekspansi (4)

g = percepatan gravitasi (981 cm/det2)

vbw = kecepatan pencucian (1.11 cm/dtk)

ρw = kerapatan air (0,99695 gr/cm3)

ρs = kerapatan media (pasir = 2,65 gr/cm3)

Tebal media yang terekspansi (Le)

Le=Li x(1−f )(1−f e)

(5.20)

Dimana :

Le = tebal media yang terekspansi (cm)

Li = tebal media sebelum pencucian (cm)

fe = porositas media terekspansi

f = porositas awal

Kehilangan tekanan pada media penyaring yang terekspansi (hlsar-eks)

hlsar−eks=Le−(1−f e) x (ρs−1) (5.21)

Dimana :

Le = tebal media yang terekspansi (cm)

fe = porositas saat ekspansi (0,4)

ρs = kerapatan media (gr/cm3)

Kehilangan tekanan pada media penyangga saat pencucian (hlbw)

V-68

hlbw=Kg

x v xv f x (1−f )2

f 3 x( 6Ψ )

2

x∑i=1

n Ld i

2 (5.22)

Dimana :

hbw = kehilangan tekanan pada media penyangga pada saat backwash

L = tebal lapisan penyangga

Berikut adalah sketsa dari denah Filtrasi dan Bak Ekualisasi,

Gambar 5.18 Sketsa Denah Filtrasi dan Bak Ekualisasi

Perhitungan,

1. Dimensi Bak Filtrasi

Kriteria Perencanaan :

Kecepatan filtrasi (v f ) : 10 m/jam (0,00278 m/dtk)

Panjang : Lebar (P : L) : 2 : 1

Jumlah bak filtrasi (n)

V-69

n=12 (Q )0 . 5→Q Dalam m3 /dtk

n=12 ( 0,2 m3 /dtk )0.5=5 ,12 buah≈6 buah

Debit tiap bak ( qbak )

qbak=Qn

qbak=0,2 m3 dtk

6=0 , 031 m3 /dtk

Luas bak filter ( Abak )

Luas total bak filter ( Atotal bak )

Atotal bak=Qv f

Atotal bak=0,2 m3/dtk

0 ,00278 m /dtk=72 m2

Luas masing-masing bak filtrasi ( Abak )

Abak=A total bak

n

Abak=72 m3

6=11,31 m2

Dimensi bak filtrasi,

Pbak : Lbak=2 : 1→Pbak=2 Lbak

Abak=Pbak x Lbak

Abak=2 Lbak x Lbak→ A=2(Lbak2)

Lebar bak filtrasi ( Lbak )

Lbak=( Abak

2 )0. 5

V-70

Lbak=(11 , 31 m2

2 )0. 5

=2 m

Panjang bak filtrasi ( Pbak )

Pbak=( Abak

Lbak)=(11 ,31 m2

2m )=5 m

2. Media Filtrasi

Jenis media filtrasi yang akan digunakan untuk saringan pasir cepat ini

dibagi dalam dua jenis, yaitu :

Media penyaring

Media penyangga

a. Media Penyaring

Direncanakan media penyaring yang akan digunakan adalah pasir

dengan stratifikasi diameter terkecil terdapat pada bagian atas.

Distribusi lapisan media penyaring

Direncanakan :

Jumlah Lapisan = 4 Lapisan

Ketebalan Pasir = 80 cm

Tabel 5.4 Distribusi Tebal Lapisan Media Penyaring

Diameter Pasir (cm)

Tebal Lapisan

(cm)

% Fraksi Berat

% Kumulatif

Keterangan

0,045 – 0,055 20 26,67 26,67 d 100,055 – 0,065 20 26,67 53,340,065 – 0,075 15 20,00 73 d 600075 – 0,085 10 13,33 86,670,085 – 0,1 10 13,33 100

Jumlah 75 100 Sumber : Hasil Perhitungan

Hasil perhitungan distribusi lapisan media penyaring dapat dilihat pada

Tabel 5.4

V-71

Contoh perhitungan :

% Fraksi berat Baris 1 (0,045 – 0,055):

% Fraksi berat=( Tebal LapisanΣTebal Lapisan ) x 100 %

% Fraksi berat =(2075 ) x 100 %=26 ,67 %

% Kumulatif lapisan 2

% Kumulatif = 26,67 % + 26,67 %

% Kumulatif = 53,34 %

Efective Size, ES (0,5 – 0,65 mm) :

E . S=d10→φ=0 ,045−0 , 055 cm

E . S=√0 , 045 x 0 ,055=0 , 05 cm≈0,5 mm (memenuhi syarat)

Uniformity Coeficient, UC (1,4 – 1,7) :

d10 = ES = 0,5 mm

UC=d60

d10

d 60=√0 , 065 x 0 , 075=0 , 07 cm≈0,7 mm

UC=0,70,5

=1,4 (memenuh syarat)

a. Media Penyangga

Media penyangga yang digunakan adalah kerikil. Stratifikasi media

yang direncanakan adalah sebagai berikut :

Kriteria Perencanaan,

Ukuran media penyangga : (0,1-2,5) inchi

Koefisien faktor : 12

Tabel 5.5 Perhitungan Tebal Lapisan Media Penyangga

Lapisan (d)Kumulatif Tebal

Lapisan Tebal Lapisan (cm)

inch cm inch cm

V-72

0,1 0,25 4,8 12,19 12,190,2 0,48 8,1 20,55 8,360,4 0,95 11,7 29,69 9,140,6 1,59 14,4 36,45 6,761,5 3,81 18,9 48,04 11,592,5 6,35 21,6 54,80 6,76

Jumlah 54,80 Sumber : Hasil Perhitungan

Contoh perhitungan :

Kumulatif tebal lapisan (L)

L=k (Log d+1,4 )

L=12 ( Log 0,1+1,4 )

L=4,8 inch ≈ 12 , 19 cm Tebal lapisan

Untuk Lapisan 1 = 12,19 cm

Untuk Lapisan 2 = 20,55 cm – 12,19 cm = 8,36 cm

3. Dimensi Bak Filter

i. Tebal media Penyaring = 75 cm

ii. Tebal media Penyangga = 54,8 cm

4. Sistem Underdrain

Sistem pengumpul air bersih yang telah melewati media filtrasi

direncanakan menggunakan pipa berlubang (Perporated Pipe) yang

terdiri dari :

Orifice

Pipa lateral

Pipa manifold

V-73

Gambar 5.19 Sketsa Perpipaan Bak Filtrasi

Direncanakan,

Aorifice : A filter = 0,003 : 1

Alateral : Aorifice = 2 : 1

Amanifold : A lateral = 3 : 1

Luas filter ( A filter ) = 11,31 m2

Panjang pipa manifold (Pmanifold=Pbak ) = 5 m (500 cm)

Jarak antar pipa lateral terdekat (llateral ) = 10 ” ¿ 25,4 cm

Diameter orifice (dorifice ) = 0,8” ¿ 2,0 cm

Jarak antar orifice (lorifice ) = 10 cm (0,1 m)

Perhitungan,

Sistem pengumpul filtrat

Orifice

Luas total orifice ( AT . orifice )

AT .orifice=(0 , 003 ) x A filter

AT . orifice=(0 , 003 ) x 11 ,31 m2

AT .orifice=0 , 03 m2

V-74

Luas masing-masing orifice ( Aorifice )

Aorifice=14

π (dorifice )2

Aorifice=14

x 3 ,14 x (2,0 cm )2

Aorifice=3,2 cm2

Jumlah orifice ( norifice )

norifice=

AT .orifice

Aorifice

norifice=339 cm2

3,2 cm2 =105 buah

Pipa lateral

Luas total pipa lateral ( AT . lateral )

AT . lateral=2 x AT . orifice

AT . lateral=2 x 339 cm2=679 cm2

Jumlah pipa lateral ( nlateral )

nlateral=[( Pbak

llateral )− 2] x 2

nlateral=[(500 cm25 ,4 cm )− 2] x 2=35 buah

Luas pipa lateral ( Alateral )

Alateral=AT . lateral

nlateral

Alateral=679 cm2

35=19 ,2 cm2

Diameter pipa lateral ( d lateral )

Alateral=1

4x π x (d lateral )2

V-75

d lateral=( 4 x A lateral

π )0 .5

d lateral=( 4 x 19 ,2 cm2

3 ,14 )0. 5

=4,9 cm≈2} {¿

Diameter pipa lateral yang dipakai adalah 2 ” ¿ 5,08 cm

Luas pipa lateral perencanaan ( A 'lateral )

A 'lateral=1

4x π x (d lateral )2

A 'lateral=1

4x 3 ,14 x (5 , 08 cm )2=20 ,3 cm2

Luas total pipa lateral perencanaan ( A 'T . total )

A 'T . lateral=A ' lateral x nlateral

A 'T . lateral=20 , 3 cm2 x 35=709 cm2

Jumlah orifice tiap pipa lateral ( norifice

¿lateral )

norifice¿lateral=

norifice

nlateral

norifice¿lateral

=10535

=3 buah

Jumlah total orifice ( n 'T −orifice )

n 'T −orifice=norifice¿lateral

x nlateral

n 'T −orifice=3 x 35=105 buah

Total luas orifice perencanaan ( A 'T . orifice )

A 'T . orifice=Aorifice x n 'T .orifice

A 'T . orifice=3,2 cm2 x 105=340 ,33 cm2≈0 , 034 m2

Mengecek rasio ( A 'T . orifice : A filter )

A 'T . orifice : A filter=( A 'T . orifice

A filter) : ( A filter

A filter)

V-76

A 'T .orifice : A filter=( 0 , 034 m2

11 , 31 m2 ) : (11 , 31 m2

11 , 31 m2 )A 'T .orifice : A filter= (0 ,0030 ) : 1 (Memenuhi syarat)

Mengecek rasio ( A 'T . lateral : A 'T orifice )

A 'T . lateral : A 'orifice=( A 'T . lateral

A 'T . orifice) : ( A 'T . orifice

A 'T . orifice)

A 'T . lateral : A 'T orifice=(709 cm2

340 ,33 cm2 ) : (340 ,33 cm2

340 ,33 cm2 )A 'T . lateral : A ' T orifice=(2 ,08 ) : 1 (Memenuhi syarat)

Debit yang melalui pipa lateral ( Qlateral )

Qlateral=Q filter

nlateral

Qlateral=0 , 031 m3 /dtk35

=0 , 001m3 /dtk

Kecepatan aliran dalam pipa lateral ( vlateral )

vlateral=Qlateral

A 'lateral

vlateral=0 , 001 m3/dtk0 ,00203 m2 =0 , 443 m /dtk

Debit yang melalui orifice ( Qorifice )

Qorifice=Qfilter

n' orifice

Qorifice=0 ,031 m3 /dtk105

=0 , 000299 m3 /dtk

Kecepatan aliran pada orifice ( vorifice )

vorifice=Qorifife

Aorifice

V-77

vorifice=0 ,000299 m3/dtk

0 , 00032 m2 =1 m /dtk

Pipa manifold

Luas total pipa lateral perencanaan (A 'T . lateral ) = 709 cm2

Debit pada pipa manifold (Qmanifold=Qbak ) = 0,031 m3/dtk

= 31414 cm3/dt

Lebar bak filtrasi (Lbak ) = 2 m (200 cm)

Jarak antar pipa lateral (llateral ) = 10 ” (25,4 cm)

Jarak antar orifice (lorifice ) = 10 cm

Panjang pipa manifold (Pmanifold=Pbak ) = 5 m (500 cm)

Perhitungan,

Luas pipa manifold ( Amanifold )

Amanifold=2 x A 'T . lateral

Amanifold=2 x 709 cm2=1418 , 06 cm2

Diameter pipa manifold ( dmanifold )

dmanifold=[ 4 x Amanifold

π ]0 .5

dmanifold=[ 4 x 1418 , 06 cm2

3 ,14 ]0 . 5

=42 ,50 cm

dmanifold=42, 50 cm≈18 } {¿

Diameter pipa manifold perencanaan adalah 18 ” ¿ 45,72 cm

Luas pipa manifold perencanaan ( A 'manifold )

A 'manifold=1

4x π x (dmanifold )2

A 'manifold=1

4x 3 ,14 x (45 ,72 cm )2=1640 ,90 cm

Mengecek rasio ( A 'T . manifold : A lateral )

V-78

Amanifold : A 'T . lateral=( Amanifold

A 'T . lateral) : ( A 'T .lateral

A 'T .lateral)

Amanifold : A 'T . lateral=(1418 , 06 cm2

709 cm2 ) : (709 cm2

709 cm2 )Amanifold : A 'T . lateral=2 : 1 (Memenuhi syarat)

Kecepatan aliran pada pipa manifold ( vmanifold )

vmanifold=Qmanifold

A 'manifold

vmanifold=31414 cm3 /dtk1640 ,90 cm2 =19 ,14 cm /dtk≈0 ,19 m /dtk

Perhitungan jarak penempatan sistem underdrain

Panjang pipa lateral ( Plateral )

Plateral=( Lbak − dmanifold

2 ) − llateral

Plateral=(200 cm − 42 ,50 cm2 ) − 25 ,4 cm=201 ,74 cm

Jarak antar orifice perencanaan ( l 'orifice )

l 'orifice=Plateral − (2 x lorifice )

norifice¿lateral

− 1

l 'orifice=201 ,74 cm − (2 x 10 cm )

3 − 1=90 ,87 cm

5. Kehilangan Tekanan Pada Saat Filtrasi

Kehilangan tekanan terjadi pada beberapa segmen, yaitu :

Media filtrasi (Pasir)

Media Penyangga (Kerikil)

Sistem Underdrain (Orifice, Lateral, Manifold)

Kehilangan tekanan karena perubahan kecepatan

V-79

Perhitungan :

Media filtrasi (Pasir)


Tebal Media Penyaring = 75 cm

Viskositas kinematik = 0,009055 cm2/s

Faktor bentuk (ψ) = 0,98 (bulat)

Porositas (f) = 0,38 (bulat)

Kecepatan filtrasi = 10 m/jam = 0,3 cm/s

Koefisien (k) = 5

Perhitungan headloss pada media penyaring menggunakan persamaan

sebagai berikut,

h= kg×μ×v× (1−f )2

f 3 ×( 6Ψ )

2×∑

i=1

n Pidi 2×L

Tabel 5.6 Perhitungan Headloss Pada Media PenyaringUkuran Pasir (cm) Di (cm) di2 Pi (%) Pi/di2

0,045 - 0,055 0,050 0,0025 26,67 1,070,055 - 0,065 0,060 0,0036 26,67 0,740,065 - 0,075 0,070 0,0049 20,00 0,410,075 - 0,085 0,080 0,0064 13,33 0,210,085 – 0,1 0,093 0,093 13,33 0,16

Jumlah 2,58Sumber : Hasil Perhitungan

Maka, headloss media penyaring adalah sebagai berikut :

h= kg×μ×v× (1−f )2

f 3 ×( 6Ψ )

2×∑

i=1

n Pidi 2×L

h= 5981

×0 ,009055×0,3×(1−0 ,38 )2

0 , 383 ×( 60 ,98 )

2×258×75

h=70 ,34 cm

Media penyangga (Kerikil)

V-80


Faktor bentuk (ψ) = 0,94 (bulat)

Porositas (f) = 0,5 (bulat)

Kecepatan filtrasi = 10 m/jam = 0,3 cm/s

Koefisien (k) = 5

Perhitungan :

Perhitungan headloss pada media penyangga menggunakan persamaan

sebagai berikut,

h= kg×μ×v× (1−f )2

f 3 ×( 6Ψ )

2×∑

i=1

n Pidi 2×L

Tabel 5.7 Perhitungan Headloss Pada Media PenyanggaUkuran Kerikil (cm) di2 Li (cm) Li/di2 (cm)

0,254 0,06 12,19 188,980,478 0,23 8,36 36,650,953 0,91 9,14 10,071,588 2,52 6,76 2,683,810 14,52 11,59 0,806,350 40,32 6,76 0,17


Maka, headloss media penyangga adalah sebagai berikut :

h= kg×μ×v× (1−f )2

f 3 ×( 6Ψ )

2×∑

i=1

n Pidi 2×L

h= 5981

×0 , 009055×0,3×(1−0,5 )2

0,53 ×( 60 , 94 )

2×239 , 95×54 , 80

h=0 ,27 cm

Kehilangan Tekanan Pada Sistem Underdrain

Kehilangan tekanan pada orifice (hl orifice)

Qorifice = 0,000299 m3/dtk

V-81

Aorifice = 0,00032 m2 (3,2 cm2)

vorifice = 1 m/dtk

C = 0,6

Perhitungan :

Q=C x A x √2 ghf , maka ;

hf orifice=Q

orifice2

C2 x Aorifice2 x 2 g

hf orifice=(0 ,000299 m3 /dtk )2

0,62 x (0 , 00032 m2)2 x (2 x 9 ,81 m /dtk2 )

hf orifice=0 , 12 m≈12 cm

Kehilangan tekanan pada pipa lateral (hl lateral)

Qlateral = 0,001 m3/dtk

vlateral = 0,443 m/dtk

Plateral = 201,74 cm (2,02 m)

d lateral = 5,08 cm (2”) = 0,0508 m

f = 0,04

Perhitungan,

hllateral=13

x f xPlateral

d lateralx v2

2 g

hllateral=13

x 0 , 04 x ( 2 , 02 m0 , 0508 m ) x [ (0 ,443 m /dtk )2

(2 x 9 , 81 m /dtk 2) ]hllateral=0 ,0053 m≈0 ,530 cm

Kehilangan tekanan pada pipa manifold (hl manifold)

vmanifold = 19 cm/dtk (0,19 m/dtk)

Pmanifold = 500 cm (5 m)

V-82

dmanifold = 46 cm (0,46 m)

f = 0,04

Perhitungan,

hlmanifold=

13

x f xPmanifold

dmanifoldx

vmanifold2

2 g

hlmanifold=

13

x 0 , 04 x 5 m0 , 46 m

x (0 , 19 m /dtk )2

(2 x 9 , 81 )

hlmanifold=0 ,0003 m≈0,3 cm

Kehilangan tekanan karena perubahan kecepatan pada pipa

lateral dan orifice (hlorifice-lateral)

vorifice = 1 m/dtk


Perhitungan,

hlorifice−lateral=(vOrifice )2−(v Lateral)

2

2 g

hlorifice−lateral=(1 m /dtk )2−(0 ,443 m /dtk )2

2 x 9 ,81 m/dtk 2

hlorifice−lateral=0 ,03 m≈3 cm


lateral dan pipa manifold (hllateral-manifold)


vmanifold = 0,19 m/dtk

Perhitungan,

V-83

hllateral−manifold=(v Lateral)

2−(v Manifold )2

2 g

hllateral−manifold=(0 , 443 m /dtk )2−(0 , 19 m /dtk )2

2 x 9 , 81 m /dtk 2

hllateral−manifold=0 ,00814 m≈0 ,814 cm

Kehilangan tekanan total pada sistem underdrain (hl total underdrain)

hf orifice = 12 cm

hf lateral = 0,530cm

hf manifold = 0,030 cm

hf orifice−lateral = 3 cm

hf lateral−manifold = 0,814 cm

Perhitungan,

hltotal underdrain=(12+0 , 530+0 , 03+3+0 ,814 ) cm

hltotal underdrain=17 cm

Kehilangan tekanan pada perpipaan outlet air bersih

Pada saat bak filtrasi beroperasi, air yang telah melewati saringan

filter akan dikumpulkan pada saluran underdrain yang selanjutnya di

salurkan pada bak ekualisasi dengan melewati perpipaan outlet. Bak

ekualisasi ini digunakan dengan tujuan untuk menjaga agar tinggi

muka air pada filter konstan.

Air yang melalui sistem perpipaan tersebut adalah air dari tiap bak

filtrasi dengan debit 0,031 m3/dtk.

Adapun perlengkapan perpipaan outlet sebagai berikut :

1 buah reducer

1 buah gate valve

1 buah tee

I buah elbow

V-84

Gambar 5.20 Perlengkapan Perpipaan Outlet Air Bersih

Direncanakan :

Panjang pipa outlet dari filtrasi ke bak ekualisasi adalah 3

meter

Diameter pipa outlet dari filter ke bak ekualisasi adalah 12 inch

(0,3048 m)

Perhitungan,

Perhitungan headloss pada reducer 22” x 12 ” (Hf red )

Kecepatan pada reducer ( vred )

vred=Qoutlet

Ared−8} } } } } { ¿ ¿¿¿¿

vred=0 ,031 m3/dtk

14 x 3 ,14 x (0 , 3048 m)2

=0 ,43 m /dtk

Headloss pada reducer ( hlred )

hlred=K red x ( vred2

2g )→K red=0 ,08

V-85

hlred=0 ,08 x ( (0 , 43 m /dtk )2

2 x 9 ,81 m /dtk2 )=0 ,001 m

Perhitungan headloss pada gate valve

Kecepatan pada gate valve sama dengan kecepatan pada reducer

yaitu 0,43 m/dtk, sehingga besarnya headloss pada gate valve

adalah,

hlG. valve=K G . valve x ( v

G . valve2

2g )→KG . valve=0 , 39

hlG .valve=0 ,39 x ( (0 ,43 m /dtk )2

2 x 9 ,81 m /dtk2 )=0 , 004 m

Perhitungan headloss pada tee

Kecepatan pada tee sama dengan kecepatan pada reducer yaitu

0,43 m/dtk, sehingga besarnya headloss pada tee adalah,

hltee=K tee x ( v

tee2

2g )→K tee=1,2

hltee=1,2 x ( (0 ,43 m/dtk )2

2 x 9 ,81 m /dtk2 )=0 ,011 m

Perhitungaan Headloss pada pipa outlet filter-bak ekualisasi (

Hf filter−ekual )

Diketahui,

Panjang pipa outlet filter- bak ekualisasi (Poutlet ) = 3 m

Diameter pipa outlet filter- bak ekualisasi (doutlet ) = 12”

(0,3048 m)

Debit pada pipa outlet (Qoutlet ) = 0,031 m3/dtk

C = 120

Perhitungan,

Kemiringan pipa outlet (S outlet)

V-86

Soutlet=( Qoutlet

0 , 2785 x C x (doutlet )2 .63 )1 /0 .54

Soutlet=( 0 ,031 m2 /dtk0 ,2785 x 120 x (0 , 3048 m )2 . 63 )

1/0.54

=0 ,001 m /m

Kehilangan tekanan pada pipa outlet ( hl filter−ekual )

Panjang ekivalen pipa outlet (PEki . outlet )

PEki . putlet=Poutlet + (10 % x Poutlet )→Poutlet=3 m

PEki . putlet=3 m + (0,1 x 3 m )=3,3 m

hl filter−ekual=0 ,001 m/m x 3,3 m=0 , 018 m

Total kehilangan tekanan pada sistem perpipaan outlet filter-

ekualisasi (hlT . filter−ekual )

hlT . filter−ekual=hlred + hlG. valve+hltee+ hlfilter−ekual

hlT . filter−ekual=(0 , 001 + 0 , 004 + 0 , 011+0 ,003 ) m=0 ,018 m≈1,8 cm

Total kehilangan tekanan saat filtrasi

Diketahui,

hlmedia penyaring = 70,34 cm

hlmedia penyangga = 0,27 cm

hlunderdrain = 17 cm

hlT . filter−ekual = 1,8 cm

Perhitungan,

hlTotal=hlmedia penyaring+hlmedia penyangga+hlunderdrain + hlT . filter−ekual

hlTotal=(70 ,34+0 ,27+17 + 1,8 ) cm

hlTotal=89 , 23 cm

6. Dimensi bak filtrasi

Diketahui,

V-87

Tebal media penyaring = 75 cm

Tebal media penyangga = 54,80 cm

Kehilangan tekanan saat filtrasi = 89,23 cm

Freeboard = 50 cm

Tinggi air air diatas filter = 200 cm

Perhitungan,

Hair filtrasi=H pasir+H ker ikil+hltotal+hair

H air filtrasi=(75+54 , 80+89 ,23+200 ) cm

Hair filtrasi=419 , 04 cm ,

Maka tinggi bak filtrasi adalah :

H filtrasi=419 , 04 cm + 50 cm=469 , 04 cm≈4 ,69 m≈5 m

7. Sistem Pencucian

Pencucian filter dilakukan dengan cara backwash atau dengan

membalikkan aliran air pada bak filtrasi. Dalam melakukan backwsh ini

dibutuhkan suatu tekanan yang cukup tinggi.

Untuk mendapatkan tekanan yang cukup besar dalam pencucian

filter ini maka air yang digunakan untuk backwash diambil dari menara

reservoar, ketinggian menara reservoar disesuaikan dengan tekanan yang

di butuhkan pada saat backwash. Proses backwash dilakukan secara

bergantian pada setiap bak filtrasi.

Direncanakan,

Lama pencucian = (4-6 )menit = 4 menit

Luas permukaan filter = 11,31 m2

Kecepatan backwash = 0,67 m/mnt = 1,11 cm/dtk = 0,011

m/dtk

V-88

Perhitungan,

Kebutuhan air pencucian tiap filter (V air pencuci)

V air pencuci=vbackwash x A filter x tdbackwash

V air pencuci=0 , 011 m /dtk x 11 ,31 m2 x (4 mnt x 60 dtk1 mnt )

V air pencuci=30 ,2 m3

Debit pencucian (Q backwash)

Qbackwash=V air pencuci

tdbackwash

Qbackwash=30 ,2 m3

4 mnt x 60 dtk1 mnt

Qbackwash=0 ,13 m3 /dtk≈1 , 25 x 105 cm3 /dtk

Kecepatan air dalam pipa pencucian

Kecepatan aliran pencuci pada pipa manifold ( vbw−manifold )

Qbw−manifold=Qbw ( backwash ) = 1,25 x 105 cm3/dtk

A 'manifold = 1640,9 cm2

Perhitungan,

vbw−manifold=Qbackwash

A 'manifold

vbw−manifold=1 ,25 x 105 cm3 /dtk1640 , 9 cm2 =76 , 6 cm/dtk

Lateral

Perhitungan,

V-89

Qbw−lateral=Qbackwash

n lateral

Qbw−lateral=1,25 x 105 cm3/dtk35

=3592 cm3 /dtk

A 'lateral = 20,3 cm

vbw−lateral=Qbw−lateral

A 'lateral

vbw−lateral=3592 cm3/dtk20 ,3 cm2 =177 ,3 cm /dtk

Orifice

Perhitungan,

Qbw−orifice=Qbackwash

nT . orifice

Qbw−orifice=1 ,25 x 105 cm /dtk105

=1197 , 3 cm3 /dtk

Aorifice = 3,2 cm2

vbw−orificee=Qbw−orifice

AOrifice

vbw−orificee=1197 ,3 cm3/dtk

3,2 cm2 =369 ,40 cm /dtk

Ketinggian Media Terekspansi Saat Pencucian

Media Penyaring (Pasir)

Untuk mengetahui besarnya ketinggian media terekspansi pada saat

backwash, digunakan persamaan berikut ;

fe3

(1− fe )= k

gx vbackwash x υ x [ ρw

(ρ s−ρw ) ] x [ 6Ψ x di ]

2

Tebal media terekspansi

V-90

Le= 1− f1−fe

×Li

Ekspansi,

Le−LL

×100 %

Nilai fe dan Ψ dapat dilihat pada Tabel 5.8 dan Tabel 5.9 sebagai

berikut ;

Tabel 5.8 Spherisitas, Faktor bentuk butir, dan Porositas dalam Media Berlapis Pada Saringan Pasir Cepat

Bentuk Media Spherisitas (Ψ)

Faktor Bentuk (s)

Porositas (f)

Bulat (bola) 1.00 6.0 0.38Hampir Bulat 0.98 6.1 0.38Agak Bulat 0.94 6.4 0.39Bulat Lonjong 0.81 7.4 0.40Bersegi-segi 0.78 7.7 0.43Pecah-pecah 0.70 8.5 0.48

Sumber : Fair & Geyer, 1967

Tabel 5.9 Nilai (1/(1-fe)) Terhadap Media Pasir yang Terekspansi Saat

Pencucian

fe3/(1-fe) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90 0.00 1.62 1.89 2.10 2.28 2.44 2.59 2.74 2.88 3.011 3.14 3.27 3.40 3.52 3.65 3.78 3.89 4.01 4.13 4.242 4.35 4.47 4.58 4.70 4.81 4.93 5.05 6.16 5.27 5.383 5.49 5.60 5.71 5.82 5.92 6.03 6.14 6.24 6.35 6.464 6.57 6.68 6.78 6.88 6.99 7.10 7.20 7.31 7.41 7.525 7.62 7.73 7.83 7.94 8.04 8.15 8.25 8.35 8.46 8.566 8.67 9.77 8.88 8.98 9.08 9.18 9.29 9.39 9.49 9.607 9.70 9.81 9.91 10.01 1011 10.21 10.32 10.42 10.52 10.628 10.72 10.83 10.93 11.03 11.14 11.24 11.35 11.45 11.56 11.669 11.76 11.86 11.96 12.06 12.16 12.27 12.37 12.47 12.58 12.68

Sumber : Fair & Geyer, 1967

Ekspansi pada media penyaring

Kriteria Desain :

V-91

ρs (rapat massa pasir) = 2,65 gr/cm3

ρw (rapat massa air) =0,99695 gr/cm3 (Pada 25ºC)

f (porositas) = 0,38

ψ (faktor bentuk) = 0,98

k = 4

µ (kecepatan kinematik) = 0,9055 x 10-2 cm2/s

Kecepatan pencucian = 0,0011 m/s

Tabel 5.10 Hasil Perhitungan Tebal Media Yang TerekspansiUkuran Pasir

(cm)di (cm) fe

3/1-fe 1/1-fe fe f Keterangan Li (cm) Le (cm)

0,045 - 0,055 0.049 0.4 2.28 0.56 0.44 terekspansi 20 25.60,055 - 0,065 0.060 0.3 2.1 0.52 0.48 terekpansi 20 220,065 - 0,075 0.070 0.2 1.89 0.47 0.53 tt 15 13.350,075 - 0,085 0.080 0.1 1.62 0.38 0.62 tt 10 6.20,085 - 0,1 0.0925 0.1 1.62 0.38 0.62 tt 10 6.2


Contoh Perhitungan :

Besarnya ekspansi

fe3

(1−fe )= 4

981×1 ,11×0 ,009055× 0 ,99695

2,65−0 ,99695×[ 6

0 ,98×0 ,049 ]2

fe3

(1− fe )=0,4

Dari tabel

Maka,

11− fe

=2, 28

fe

11− fe

=2, 28

V-92

fe=2, 28−12 ,28

=0 ,56

Keterangan

Karena f < fe maka, lapisan ini terekspansi

Tebal lapisan

Li = 20 cm

Tebal Terekpansi

Le= 1− f1−fe

×Li

Le=1−0 , 441−0 , 56

×20 cm

Le=25 , 6 cm

Media Penyangga (Kerikil)

Pada media penyangga diharapkan tidak terjadi ekspansi, untuk itu

perlu kontrol ekspansi terhadap butir terkecil dari media penyangga

dengan diameter terkecil = 0,25 cm

Kriteria Desain:

ρs (rapat massa kerikil) = 2,65 gr/cm3

ρw (rapat massa air) = 0,99695 gr/cm3 (Pada 25ºC)

f (porositas) = 0,5

ψ (faktor bentuk) = 0,94

k = 4

µ (kecepatan kinematik) = 0,9055 x 10-2 cm2/s

Kecepatan pencucian = 0,0011 m/s

Perhitungan :

fe3

(1− fe )= 4

981×1 , 11×0 ,009055× 0 ,99695

2, 65−0 ,99695×[ 6

0 , 94×0 ,25 ]2

V-93

fe3

(1− fe )=0 ,01

Dari tabel maka nilai

11− fe

=0

Nilai fe < f , maka media penyangga untuk semua lapisan tidak

terekspansi.

Kehilangan Tekanan Saat Backwash

Pada saat pencucian dilakukan, seluruh media penyaring diharapkan

dapat bergerak terangkat keatas tetapi untuk media penyangga tidak akan

terangkat keatas, hal ini terjadi karena kecepatan mengendap media

penyangga lebih besar dari kecepatan backwash yang direncanakan.

Kehilangan tekanan saat backwash terjadi pada :

1. Media Penyaring

2. Media Penyangga

3. Sistem Underdrain

Media Penyaring

Kehilangan tekanan pada media filtrasi yang terekspansi dapat

dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

hl=Le×(1− fe)×( ρs−1 )

Tabel 5.11 Hasil Perhitungan Kehilangan Tekanan Saat Pencucian Media Terekspansi

Ukuran Pasir (cm) Le (cm) fe ρs (gr/cm3) hf (cm)0,005 - 0,007 25,6 0,56 2,65 18,50,055 - 0,065 22 0,52 2,65 17,3


Contoh Perhitungan (Lapisan 1)

V-94

hl=Le×(1− fe)×( ρs−1 )

hl=25 ,6 cm×(1−0 ,56 )×(2 ,65−1)

hl = 18,5 cm

Untuk perhitungan Lapisan 2 dapat dihitung dengan cara yang

sama. Dari hasil perhitungan tabel diatas, maka total kehilangan

tekanan pada media filtrasi yang terekspansi adalah 35,8 cm.

Kehilangan tekanan pada media filtrasi yang tidak terekspansi

dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

hf = kg×μ×vb×

(1− f )2

f 3 ×( 6Ψ )

2×(Σ( 1

di )2×Li)

Tabel 5.12 Hasil Perhitungan Kehilangan Tekanan Saat Pencucian Media Tidak Terekspansi

Ukuran Pasir (cm) di (cm) Li (cm) (1/di)2 x Li0,065 - 0,075 0.070 15 3061.20,075 - 0,085 0.080 10 1562.50,085 - 0,1 0.093 10 1168.7

Jumlah 5792.5Sumber : Hasil Perhitungan

hf = kg×μ×vb×

(1− f )2

f 3 ×( 6Ψ )

2×(Σ( 1

di )2×Li)

hf = 4981

×0 ,9055×10−2×0 , 62× (1−0,4 )2

0,43 ×( 60 , 98 )

2×(5792 ,5 )

hf =50 ,1 cm

Total headloss pada media penyaring adalah,

hf =hf media terekspansi+hf media tidak terekspansihf =35 ,8 cm+50 ,1 cmhf =68 ,7 cm

Media Penyangga

V-95

Pada seluruh lapisan media penyangga tidak terekspansi, maka

perhitungan kehilangan tekanan dapat dihitung dengan persamaan

berikut :

hf = k

g×μ×vb×

(1−f )2

f 3 ×( 6Ψ )

2×∑

i=1

n Lidi2

hf = 4981

×0 ,009055×1 ,11×(1−0,5 )2

0,53 ×( 60 , 94 )

2×239 ,35

hf =0,8 cm

Sistem Underdrain

Orifice

Qbw−orifice = 1197,3 cm3/dtk = 0,0012 m3/dtk

Aorifice = 3,2 cm2 = 0,00032 m2

C = 0,6

Perhitungan,

hlbw−orifice=[ (Qbw−orifice )2

Aorifice2 x C2 x 2 g ]

hlbw−orifice=[ (1197 ,3 cm3/dtk )2

3,2 cm2 x 0,62 x (2 x 981 cm/dtk2 ) ]hlbw−orifice=626 , 19 cm=6 , 26m

Pipa Lateral

Diketahui,

Qbw−lateral = 3592 cm3/dtk

vbw−lateral = 177,3 cm/dtk

V-96

Plateral = 201,74 cm

d lateral = 5,08 cm

f = 0,04

Perhitungan,

hlbw−lateral=[13

x f xPlateral

d lateralx ( v

bw−lateral2

2 g )]hlbw−lateral=[1

3x 0 , 04 x 201 ,74 cm

5 ,08 cmx (177 ,3 cm /dtk 2

2 x 981 )]hlbw−lateral=8,5 cm=0 , 085 m

Pipa Manifold

Qbw−manifold = 1,25 x 105 cm3/dtk

vbw−manifold = 76,6 cm/dtk

Pmanifold = 500 cm

dmanifold = 45,72 cm

f = 0,04

Perhitungan,

hlbw−manifold=[ 13

x f xPmanifold

dmanifoldx ( v

bw−manifold2

2 g )]hlbw−manifold=[1

3x 0 ,04 x 500 cm

45 ,72 cmx (76 ,6 cm /dtk2

2 x 981 cm /dtk2 )]hlbw−manifold=0 ,44 cm


lateral dan orifice.

vbw−orifice = 369,4 cm/dtk

V-97


Perhitungan,

hlbw−orifice−lateral=[ (vbw−orifice )2−(vbw−lateral )2

2 g ]hlbw−orifice−lateral=[ (369 , 4 cm /dtk )2−(177 , 3 cm /dtk )2

2 x 981 cm /dtk 2 ]hlbw−orifice−lateral=53 , 53 cm

Kehilangan tekanan kerena perubahan kecepatan pada pipa

lateral dan pipa manifold.


vbw−manifold = 76,6 cm/dtk

Perhitungan,

hlbw−lateral−manifold=[ (vbw−lateral )2−(vbw−manifold )2

2 g ]hlbw−lateral−manifold=[ (177 ,3 cm /dtk )2−(76 , 6 cm /dtk )2

2 x 981 m /dtk 2 ]hlbw−lateral−manifold=13 ,03 cm

Total kehilangan tekanan pada sistem underdrain

Hf bw−underdrain=hf bw−ori+hf bw−lat+hf bw−man+hf bw−or−lat+hf bw−lat −man

Hf bw−underdrain= (626 ,19+8,5+0 , 44+53 ,53+13 , 03 ) cm

Hf bw−underdrain=702 cm≈7 , 02 m

Kehilangan tekanan pada sistem perpipaan backwash

Perhitungan kehilangan tekanan untuk perlengkapan perpipaan

pada saat backwash ini hanya menghitung pipa dan

perlengkapannya yang dilewati air pada saat backwash saja.

V-98

Direncanakan :

Panjang pipa dari menara operasional dengan bak filter

terjauh adalah 20 meter.

Debit backwash (Qbw ) adalah 0,13 m3/dtk.

Diameter pipa (d filter−RO ) adalah 0,3048 meter (12”)

Perlengkapan pipa :

Tabel 5.13 Perlengkapan Pipa (Saat Backwash)

Perlengkapan PipaJumlah Tiap

FilterUkuran(inch)

Ukuran(cm)

reducer 1 14 2.54Gate Valve 1 14 2.54

Tee 1 14 2.54elbow 1 14 2.54pipa 14 2.54

Sumber : Hasil Perencanaan

Perhitungan,

Panjang ekivalen pipa dari filtrasi ke reservoar menara (

Peki . filtrasi−Res )

Peki . filtrasi−Re s=Pfiltrasi−Re s + ( Pfiltrasi−res x 10 % )Peki . filtrasi−Re s=20 m + (20 m x 0,1 )=22 m

Kemiringan pipa (S filtrasi-Res)

S filtrasi−Re s=( Qbw

0 , 2785 x C x (d filtrasi−Re s )2.63 )1/0 .54

→C=120

S filtrasi−Re s=( 0 ,11 m3 /dtk0 , 2785 x 120 x (0 ,3048 m)2 .63 )

1 /0 . 54

S filtrasi−Re s=0 , 002 m/m

Kehilangan tekanan pada pipa dari filtrasi ke reservoar

menara (hl filtrasi−Re s )

V-99

hl filtrasi−Re s=S filtrasi−Re s x Pfiltrasi−Re s

hl filtrasi−Re s= (0 ,002 m /mx 22 m )=0,1 m

Kehilangan tekanan pada reducer Ø 22” x 12” ( hlred )

dmanifold : 0,4572 m (20”)

d filtrasi−Cw : 0,3048 m (12”)

Perhitungan kecepatan pada reducer (vred )

vred=( Qbw

1/4 x π x ( d filtrasi−Res)2 )vred=( 0 , 13 m3/dtk

1/4 x 3 ,14 x (0 ,3048 m )2 )=1 ,27 m /dtk

Perhitungan keh ilangan tekanan pada reducer ( hlred )

hlred=K red x ( vred2

2g ) →K red=0 ,08

hlred=0 ,08 x ( (1 ,27 m /dtk )2

2 x 9 ,81 m /dtk 2 )=0 ,02 m

Kehilangan tekanan pada gate valve ( hlG . valve )

vG . valve=vred=1 ,27 m /dtk , maka ;

hlG.valve=K G . valve x ( vG . valve2

2 g ) x nG .valve→KG . valve=0,2

hlG . valve

= 0,2 x ( (1 ,27 m /dtk )2

2 x 9 ,81 m /dtk 2 ) x1=0 ,016 m

Kehilangan tekanan pada Elbow ( hlElbow )

vElbow=vred=1 ,27 m /dtk , maka ;

V-100

hlElbow= K Elbow x ( vElbow2

2 g ) x nElbow→K Elbow=0,3

hlElbow= 0,3 x ( (1 , 27 m /dtk )2

2 x 9 ,81 m /dtk2 ) x1=0 ,025 m

Kehilangan tekanan pada Tee ( hlTee )

vTee=vred=1 ,27 m /dtk , maka ;

hlTee=KTee x ( vTee2

2g ) →KTee=1,2

hlTee=1,2 x ( (1 , 27 m /dtk )2

2 x 9 , 81 m /dtk2 )=0 ,11 m

Kemiringan pipa outlet (S pipa lurus-bw)

Spipalurus−bw=( Qfilter

0,2785 x C x ( d fil−ekual )2,63 )

10,54

Spipalurus−bw=( 31414 cm3

dtk0,2785 x 120 x (30,48 cm )2,63 )

10,54

Spipalurus−bw=0,03 cmcm

=0,0003 mm

Total kehilangan tekanan pada sistem perpipaan saat

backwash (hlbw−Perpipaan)

hlbw−Perpipaan=hl filtrasi−Re s + hlred + hlG . valve+hlElbow+hlTee

hlbw− Perpipaan=(0,1 + 0 , 02 + 0 , 016+0 , 025+0 , 11 ) m

hlbw−Perpipaan=5,6 m≈561 cm

Total Kehilangan Tekanan Saat Backwash (hl backwash)

hlbackwash=hl pasir + hlker ikil +hlbw−underdrain + hl bw− perpipaan

hlbackwash=(70 ,34 + 0 ,27 +17 + 561 ) cm

V-101

hlbackwash=648 cm≈6 , 48 m

8. Sistem Outlet Bak Filtrasi

Sistem outlet pada saat backwash

Untuk sistem outlet saat backwash, air yang dialirkan adalah air

kotor hasil dari pencucian media filter. Perhitungan sistem media

filter meliputi perhitungan saluran pelimpah (gutter), pengumpul,

pipa penguras air pencuci.

Air pencuci yang telah melewati media filter dialirkan kedalam

gutter kemudian menuju pengumpul untuk selanjutnya di buang

kesaluran pembuangan melalui pipa penguras.

Gutter

Direncanakan,

Gutter berbentuk segi empat

Jumlah gutter (ngutter ) = 2 buah/bak

Lebar gutter (Lgutter ) = 0,4 m

Panjang gutter (Pgutter=Pfilter ) = 6 meter

Tebal dinding antar filter = 30 cm (0,3 m)

Total bak filter (n filter ) = 6 buah

Debit backwash (Qbackwash ) = 0,13 m3/dtk

Perhitungan,

Debit yang melalui gutter saat backwash ( Qbw− gutter )

Qbw− gutter=Qbackwash

ngutter

Qbw−gutter=0 ,13 m3 /dtk

2=0 ,063 m3 /dtk

Ketinggian air dalam gutter saat backwash ( hbw−air )

V-102

hbw−air=( Qbw− gutter

1 , 38 x Lgutter)2/3

hbw−air=(0 , 063 m3 /dtk1, 38 x 0,4 m )2/3

=0 ,235 m

Luas basah gutter saat backwash ( Abw−gutter )

Abw −gutter=Lgutter x hbw−air

Abw−gutter=0,4 m x 0 ,235 m=0 ,094 m2

Jari-jari gutter saat backwash ( Rbw−gutter )

Rbw−gutter=hbw−air x Lgutter

(2 x hbw−air ) + Lgutter

Rbw− gutter=0 ,235 m x 0,4 m

(2 x 0 ,235 m ) + 0,4 m=0 ,11 m

Kemiringan gutter saat backwash ( Sgutter )

Sgutter=( Qbw− gutter x n

Abw−gutter x (Rbw−gutter )2/3)2

Sgutter=( 0 ,063 m3 dtk x 0 ,0130 , 094 m3 x (0 ,11 m )2/3 )

2

=0 ,0015 m /m

Kehilangan tekanan pada gutter ( hlgutter )

hlbw− gutter=0 , 0015 m /m x 6 m=0 ,0088 m

Pelimpah

Direncanakan,

Panjang pelimpah = Panjang bak filtrasi = 6 m

Cd = 0,6

Perhitungan,

Jumlah pelimpah (n pelimpah)

V-103

nPe lim pah=ngutter x 2= 2 x 2=4 buah

Debit tiap pelimpah ( q pe lim pah )

q pe lim pah=

qbackwash

npe lim pah

q pe lim pah=

0 ,13 m3 /dtk4

=0 ,031 m3 /dtk

Bak Penampung

Direncanakan,

Bentuk = Persegi panjang

Lebar (Lbak ) = 0,75 m

Panjang (Pbak=Lfiltrasi ) = 3 m

Debit (Qbak=Qbackwash ) = 0,13 m3/dtk

Perhitungan,

Ketinggian air pada bak penampung saat backwash ( hbw−air )

hbw−air=( Qbw−bak

1 ,38 x Lbak)

2/3

hbw−air=( 0 ,13 m3 /dtk1 , 38 x 0 , 75 m )2/3

=0 , 25 m

Jari-jari hidrolis bak penampung saat backwash ( Rbw−bak )

Rbw−bak=hbw−air x Lbak

(2 x hbw −air ) + Lbak

Rbw−bak=0 ,25 m x 0 ,75 m

(2 x 0 , 25 m ) + 0 , 75 m=0 ,15 m

Luas permukaan bak penampung saat backwash ( Abw−bak )

Abw−bak=Lbak x hbw−air

Abw −bak=0 , 75 m x 0 , 25 m=0 ,18 m2

V-104

Kemiringan bak penampung ( Sbak )

Sbak=( Qbw−bak x n

Abw−bak x (Rbw−bak )2/3 )2

Sbak=( 0 ,13 m3/dtk x 0 ,0130 ,18 m x (0 ,15 m)2/3 )

2

=0 ,001 m /m

Kehilangan tekanan pada bak penampung ( hlbak )

hlbak=Sbak x Pbak

hlbak=0 ,001 m /m x 2 m=0 ,002 m

Gullet

Direncanakan :

Lebar gullet (Lgullet) = 0,5 m

Panjang gullet (Pgullet) = Lbak = 0,25 m

Debit yang melalui gullet (Qgullet) = Qbw = 0,13 m3/dtk

Perhitungan :

Ketinggian air dalam gullet (h air gullet)

hairgullet=( Qgullet

1 ,38 x Lbak)

2/3

hair−gullet=( 0 , 13 m3 /dtk1, 38 x 0,5 m )

2/3

=0 , 32 m

Jari-jari hidrolis gullet (R gullet)

Rgullet=hair−gullet x Lbak

(2 x hair−gullet ) + Lbak

Rgullet=0 ,32 m x 0,5 m

(2 x 0 , 32 m ) + 0,5 m=0 , 14 m

Luas permukaan gullet (A gullet)

Agullet=Lbak x hair−gullet

Agullet=0,5 m x 0 ,32 m=0 ,16 m2

Kemiringan gullet (S gullet)

V-105

Sgullet=( Qgullet x n

Agullet x ( Rgulllet )2/3 )2

Sgullet=( 0 ,13 m3 /dtk x 0 , 0130 ,16 m x (0 ,14 m )2/3 )

2

=0 , 0014 m /m

Kehilangan tekanan di gullet (hl gullet)

hl gullet=Sgullet x Pgullet

hl gullet=0 , 0014 m/m x 2 m=0 ,007 m

Pipa Penguras

Direncanakan,

Pipa penguras terbuat dari PVC

Kecepatan aliran pada pipa (v pipa) = 1,3 m/dtk

Debit (Qpipa=Qbackwash ) = 0,13 m3/dtk

Perhitungan,

Luas permukaan pipa ( Apipa )

Apipa=Q pipa

v pipa

Apipa=0 ,13 m3 /dtk

1,3 m /dtk=0 ,10 m2

Diameter pipa ( d pipa )

d pipa=( 4 x A pipa

π )1/2

d pipa=( 4 x 0 ,10 m2

3 ,14 )1/2

=0 ,35 m ≈14 left (0,4`m right )} {¿

Cek kecepatan ( v pipa )

V-106

v pipa=

Qpipa

A pipa= 0 , 13 m3/dtk

1/4 x π x (0,4 )2=1 ,27 m /dtk

Sistem outlet bak filtrasi pada saat operasional

Sistem outlet bak filtrasi saat operasional terdiri dari perhitungan

pipa outlet air bersih dan Bak Ekualisasi.

Pipa outlet air bersih

Pipa outlet Filter-Bak Ekualisasi

Pipa outlet air bersih pada bak filtrasi adalah pipa yang mengalirkan

air bersih dari pipa manifold pada sistem underdrain menuju bak

ekualisasi. Air yang dialirkan pada pipa tersebut adalah air yang

diolah pada tiap bak filtrasi dengan debit 0,031 m3/dtk.

Pipa outlet Bak ekualisasi-Reservoir Utama

Pada pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir utama (reservoir

distribusi) jumlah pipa yang outlet yang digunakan berjumlah 2 buah

dengan debit tiap pipa adalah 0,1 m3/dtk.

Direncanakan,

Pipa outlet air bersih terbuat dari pipa PVC

Debit pipa outlet (Q p−outlet=Q filtrasi ) adalah 0,031 m3/dtk

Debit pada pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir (Qfil−RU )

adalah 0,1 m3/dtk

Panjang pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir utama (

Pfil−Ru ) adalah 30 meter.

Panjang pipa outlet dari filtrasi ke bak ekualisasi (Pfiltrasi−ekual )

adalah 2 meter.

Perhitungan,

V-107

Perhitungan Pipa Outlet Filter- bak ekualisasi,

Luas permukaan pipa outlet dari tiap bak filtrasi ke bak

ekualisasi ( A filtrasi−ekual )

Kecepatan aliran pada pipa outlet (v p−outlet ) adalah 0,66 m/dtk

A filtrasi−ekual=Qp−outlet

v p−outlet

A filtrasi−ekual=0 ,031 m3 /dtk

0,5 m/dtk=0 ,06 m2

Diameter pipa outlet dari bak filtrasi ke bak ekualisasi (

d filtrasi−ekual )

d filtrasi−ekual=( 4 x A filtrasi−ekual

π )1/2

d filtrasi−ekual=( 4 x 0 , 06 m2

3 , 14 )1/2

=0 , 28 m=11 approx 12` (0 , 3048 m )

Perhitungan pipa outlet bak ekualisasi -Reservoir Utama,

Luas permukaan pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir

utama (Aekual−Ru ).

Kecepatan aliran pada pipa outlet (v p−outlet ) adalah 1,5 m/dtk

Aekual−Ru=Q ekual−RU

vekual−RU

Aekual−Ru=0,1 m3 /dtk0,5 m /dtk

=0 ,07 m2

Diameter pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir utama (

dekual−Ru )

dekual−Ru=( 4 x Aekual−Ru

π )1/2

V-108

dekual−Ru=(4 x 0 ,07 m2

3 ,14 )1/2

=0 ,29 m≈11 approx 12 (0 ,3048 m )

Slope pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir utama ( Sekual−Ru

)

Sekual−Ru=( Qekual−RU

0 ,2785 x C x (dekual−Ru )2. 63 )1/0 .54

Sekual−Ru=( 0,1 m3 /dtk0 ,2785 x 120 x (0 ,3048 m)2 .63 )

1 /0 . 54

=0 , 00659 m /m

Panjang ekivalen pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir

utama (Peki−ekual−Ru)

Peki−ekual−Ru=Pekual−Ru + (10 00 x Pekual−Ru )

Peki− pipa outlet=2 m + (0,1 x 2 m )=2,2 m

Headloss pada pipa outlet dari bak ekualisasi ke reservoir

utama (hlpipa , ekual−Ru )

hl pipa , ekual−Ru=Peki−pipa outlet x Sekual−Ru

hl pipa , ekual−Ru=(2,2 m x 0 , 0069 m /m)=0 , 015 m

Bak Ekualisasi

Fungsi dari bak ekualisasi adalah untuk menjaga agar tinggi muka

air pada bak filtrasi tetap konstan. Tinggi air pada bak ekualisasi

disesuaikan dengan ketinggian media filtrasi, hal ini dimaksudkan

agar air tetap ada pada media filter. Outlet dari bak filtrasi sebelum

masuk reservoir utama terlebih dahulu melewati bak ekualisasi. Bak

ekualisasi ini direncanakan berjumlah 2 unit.

Direncanakan,

Waktu tinggal (td ekual ) = 6 menit (360 detik)

Debit bak ekualisasi (Qekual ) = 0,1 m3/dtk

V-109

Panjang bak ekualisasi (Pekual=Lfilter ) = 3 m

Tebal pasir (h pasir ) = 75 cm (0,75 m)

Tebal kerikil (hker ikil ) = 54,80 cm (0,548 m)

Tinggi air di atas filter (hair ) = 200 cm (2 m)

Perhitungan,

Tinggi air pada bak ekualisasi ( hair−ekual ) adalah total

penjumlahan dari tebal pasir, tebal kerkil, tinggi air di atas filter,

sehingga :

hair−ekual=hpasir + hker ikir + hair

hair−ekual= (0 ,75 + 0 , 548 + 2 ) m

hair−ekual=3 , 30 m

Volume bak ekualisasi ( V ekual )

V ekual=Qekual x tdekual

V ekual=0,1 m3 /dtk x 360 dtk=36 m3

Lebar bak ekualisasi ( Lekual )

Lekual=[ V ekual

(Pekual x hair ) ]Lekual=[36 m3

(3 m x 3 ,30 m ) ]=3,6 m≈360 cm

Tinggi bak ekualisasi ( hekual )

hekual=hair + h freeboard→hfreeboard=20 % x hair−ekual

hekual=[ hair−ekual + (20 % x hair−ekual) ]hekual=[3 , 30 m + (0,2 x 3 ,30 m ) ]=3,9 m≈390 cm

9. Sistem Inlet Bak Filtrasi

V-110

Sistem inlet bak filtrasi terdiri dari saluran inlet, pintu air, bak

penampung. Air yang melewati saluran inlet adalah air dari gutter bak

sedimentasi dengan debit 0,1 m3/dtk.

Perhitungan,

Saluran inlet

Direncanakan,

Lebar saluran inlet (Linlet ) = 0,85 m

Debit inlet (Qinlet ) = 0,1 m3/dtk

Jumlah filter tiap saluran inlet (n filter / inlet ) = 3 filter

Total jumlah filter (n filter ) = 6 filter

Lebar filter (Lfilter ) = 2 m

Perhitungan,

Ketinggian air pada saluran inlet ( hair )

hair−inlet=( Qinlet

1 ,38 x Linlet)

2/3

hair−inlet=( 0,1 m3 /dtk1 ,38 x 0 , 85 m )

2/3

=0,2 m

Ting gi saluran inlet ( hinlet )

hinlet=hair + (0,2 x hair )hinlet=( 0,2 + (0,2 x 0,2 ) ) m=0,2 m

Panjang saluran inlet ( Pinlet )

Pinlet=(nfilter / inlet x Lfilter ) + (4 x ldinding )Pinlet=(3 x 2 m) + (4 x 0,3 m )=8 m

Luas saluran inlet ( Ainlet )

Ainlet=Linlet x hair

Ainlet=0 ,85 m x 0,2 m=0,2 m2

V-111

Jari-jari hidrolis saluran inlet ( Rinlet )

Rinlet=hair x Linlet

(2 x hair ) + Linlet

Rinlet=0,2 m x 0 , 85 m

(2 x 0,2 m ) + 0 ,85 m=0 , 13 m

Kecepatan aliran pada saluran inlet ( vinlet )

vinlet=Qinlet

Ainlet

vinlet=0,1 m3 /dtk

0,2 m2 =0,6 m/dtk

Kemiringan saluran inlet ( Sinlet )

Sinlet=( vinlet x nR

inlet2/3 )2

Sinlet=( 0,6 m /dtk x 0 , 013(0 , 13 m )2/3 )

2=0 , 0009 m /m

Besarnya headloss pada saluran inlet ( hlinlet )

hlinlet=Sinlet x Pinlet

hlinlet=0 , 0009 m /m x 8 m=0 ,008 m

Pintu air

Direncanakan,

Debit pintu air (QPA=Q filter ) = 0,031 m3/dtk

Kecepatan pada pintu air (vPA ) = 2 m/dtk

Perhitungan,

Luas pintu air ( APA )

APA=QPA

v PA

APA=0 ,031 m3/dtk

2 m /dtk=0 , 02 m2

V-112

Lebar pintu air ( LPA )

Direncanakan tinggi bukaan pintu air (d PA ) = 0,5 LPA

APA=dPA x LPA →LPA=2 d PA

d PA=( APA

2 )0 .5

d PA=( 0 , 02 m2

2 )0. 5

=0,9 m≈9 cm,

Maka ;

LPA=2 x 0,9 m=0 ,18 m≈18 cm

Headloss pada pintu air (HlPA )

HlPA=( QPA

2. 476 x (LPA ) x d PA )2

HlPA=( 0 , 031 m3 /dtk2 , 476 x (0 ,18 m ) x 0,9 m )

2

=0,7 m

Hasil Rancangan :

Dimensi Bak Filtrasi

Jumlah bak filtrasi = 6 buah bak

Lebar bak filtrasi = 2 meter

Panjang bak filtrasi = 5 meter

Luas bak filtrasi = 11,31 meter2

Tinggi bak filtrasi = 5 meter

Tebal Lapisan

Media penyaring (pasir) = 75 cm

Media penyangga (kerikil) = 54,80 cm

Pipa Orifice

Luas total pipa orifice = 0,03meter2

Jumlah total pipa orifice = 105 buah

Jumlah pipa orifice tiap lateral = 3 buah

Diameter pipa orifice = 2 inch

V-113

Pipa Lateral

Luas total pipa lateral = 679 cm2

Diameter pipa lateral = 2 inch

Jumlah pipa lateral = 35 buah

Panjang pipa lateral = 201,8 cm

Pipa Manifold

Jarak antar lateral = 10 inch

Jarak antar orifice = 10 cm

Panjang pipa manifold = 5 meter

Diameter pipa manifold = 18 inch

Headloss

Total Media penyaring (pasir) = 68,7 cm

Total Media penyangga (kerikil) = 0,8 cm

Pipa orifice = 0,12 meter

Pipa lateral = 0,0053 meter

Pipa manifold = 0,0003 meter

Orifice-lateral = 0,03 meter

Lateral-manifold = 0,00814 meter

Sistem underdrain = 17 cm

Total Headloss saat Filtrasi = 89,23 cm

Backwash

Kecepatan backwash = 1,11 cm/dtk

Debit backwash = 0,13 m3/dtk

Perlengkapan Pipa

Reducer = 1 buah

Gate Valve = 1 buah

Tee = 1 buah

Elbow = 1 buah

Sistem Outlet Bak Filtrasi

Gutter

Jumlah gutter = 2 buah

Lebar saluran gutter = 0,4 meter

V-114

Panjang gutter = 6 meter

Headloss gutter = 0,0088 meter

Pelimpah

Panjang pelimpah = 6 meter

Jumlah pelimpah = 4 buah

Debit tiap pelimpah = 0,031 m3/dtk

Bak penampung

Bentuk bak = Persegi Panjang

Lebar bak = 0,75 meter

Panjang bak = 2 meter

Headloss bak = 0,002 meter

Gullet

Lebar gullet = 0,5 meter

Panjang gullet = 2 meter

Headloss gullet = 0,0007 meter

Pipa penguras

Kecepatan aliran = 1,3 m/dtk

Sistem Inlet

Lebar saluran inlet = 0,85 meter

Tinggi saluran inlet = 0,2 meter

Panjang saluran inlet = 8 meter

Luas saluran inlet = 0,2 meter2

Headloss saluran inlet = 0,008 meter

Pintu Air

Luas pintu air = 0,02 meter2

Lebar pintu air = 0,18 meter

Headloss pintu air = 0,7 meter

V-117

5.2.7 Bak Pelarut Koagulan


Dosis pembubuhan (C) = 20 mg/l Alum, dari hasil

jartest

Periode pengisihan bak pelarut (t) = 12 jam

Konsentrasi larutan (c) = 10 %

Berat jenis alum (Bj as) = 2,71 kg/l

Efisiensi pompa pembubuhan≤ 75 %

Tekanan pompa pembubuhan (H) = 10 meter

Jumlah pompa sesuai jumlah bak

Direncanakan terdiri dari 2 bak.

Bentuk bak bujur sangkar

Perhitungan :

Kebutuhan Alumuninum Sulfat (Tawas)

Kebutuhan = Q×Dosis×kemurnian

= 0,2 m3 /dtk×20 mg /L×100

90×1000 L/m3

= 4444,44 mg/dtk

Kebutuhan untuk interval 12 jam

Kebutuhan = Qas×td

= 4444 , 44 mg /dtk×12 jam×3600 dtk

jamx 1 kg

106 mg

= 192 Kg

Volume Alumunium Sulfat

Vol=192 kgBJ as

Vol=192 kg2 ,71 kg / L

Vol=70 ,8 L

V-118

Volume Pelarut

V air=9010

×70 , 8 L

V air=637 ,6 L=0 ,64 m3

Volume Larutan (Volume Bak)

V bak=V alum+V pelarut

V bak=70 ,8 L+637 , 6 L

V bak=708 ,5 L=0,7 m3

Dimensi Bak

P=L=1 m

h=V bak

P×L= 0,7 m3

1 m×1 m=0,7 m

Maka, dimensi bak adalah

Panjang = 1 m

Lebar = 1 m

Tinggi = 0,7 m + freeboard 0,2 m

= 0,9 m

Sistem Pembubuhan

Qdo sin g=V laru tan

td= 0,7 m3

12×3600

Qdo sin g=2×10−5 m3/dtk=0 ,02 Ldtk

Bj=[ 1

C mgL

100 ρ al+

(100−C )100 ρ air

]=[1

20mgL

100×2 , 71 kgL

+(100−20 ) mg

L

100×0 , 99695 kgL

]=1 , 14 Kg / L

Daya Pompa Pembubuhan

V-119

Efisiensi pompa = 75 %

Head = 10 m

P= ρ×g×q×hη

P=1 ,14×9 ,81×(2 x10−2 ) L

dtk×10

0 ,75

P=2 , 44 W =0 , 003HP

5.2.8 Desinfeksi

Jumlah bak pelarut yang digunakan adalah 2 buah bak dimana 2 bak

pelarut akan melarutkan klor sesuai dengan debit pengolahan yaitu 0,2 L/dtk.

Direncanakan ,

Daya pengikat klor (DPC) = 1,25 mg/L

Sisa klor yang di harapkan = 0,4 mg/L

Bentuk bak = Bulat

Diameter bak (dbak ) = 1,5 m

Periode pengisian bak pelarut (tP . pelarut ) = 12 jam

Konsentrasi kaporit dalam larutan (Ckaporit−laru tan ) = 5 %

Konsentrasi pelarut dalam larutan (C pelarut ) = 95 %

Berat jenis kaporit (ρkaporit ) = 0,88 kg/L

Efisiensi pompa (η ) = 75 %

Head pembubuh (H) = 10 m

Total bak pelarut (ntotal bak ) = 2 buah

Masing-masing bak pelarut dilengkapi dengan pompa sehingga

jumlah pompa yang digunakan adalah 2 buah pompa.

Kemurnian Cl dalam kaporit = 60%

Perhitungan,

V-120

Besarnya dosis chlor ( Cchlor )

Cchlor=DPC + Sisa Chlor

Cchlor=1 , 25 mg / L + 0,4 mg /L=1, 65 mg / L

Besarnya dosis kaporit ( Ckaporit )

Ckaporit=Dosis Cl% Cl

=1 ,65 mg /l60 %

=2 , 75 mg /l

Kebutuhan kaporit dalam 10 jam (sekali pelarutan) ( Kkaporit−12 jam )

Kkaporit−12 jam=Ckaporit x Qpengolahan x tP . pelarut

Kkaporit−12 jam=(2, 75 mg / L ) x (100 L/dtk ) x (10 jam x 3600 dtk / jam )

K kaporit−12 jam=23760000 mg≈23 ,76 kg

Kebutuhan kaporit dalam satu hari ( Kkaporit−24 jam)

Kkaporit−24 jam=Kkaporit−12 jam x nbak x 24 jam10 jam

K kaporit−24 jam=23 ,76 kg x 2 x24 jam10 jam

=47 , 52 kg

Volume kaporit dalam sekali pelarutan ( V kaporit )

V kaporit=Kkaporit−12 jam

ρkaporit

V kaporitl=23 ,76 kg0 ,88 kg/ L

=27 L

Volume air pelarut ( V air pelarut )

V-121

V air pelarut=[ (% air pelarut% kaporit ) x K kaporit−12 jam

ρair]

V air pelarut=[ (95 %5 % ) x23 ,76 kg

0 ,99695 kg/ L ]=452 , 8 L=0 , 453 m3 /dtk

Volume larutan ( V laru tan )

V laru tan=V kaporit + V air pelarut

V laru tan=(27 + 452 , 8 ) L=479 ,8 L≈0,5 m3

Debit pembubuhan kaporit ( Qkaporit )

Qkaporit=V laru tan

tP . pelarut

Qkaporit=479 ,8 L10 jam x 3600 jam /dtk

=0 , 01 L/dtk

Luas permukaan bak pelarut ( Apelarut )

Apelarut=1

4x π x (dbak )2

Apelarut=1

4x 3 ,14 x (1,5 m )2=1,77 m2

Kedalaman larutan di bak ( hlaru tan )

hlaru tan=V laru tan

A pelarut

hlaru tan=0,5 m3

1 , 77 m2=0,3 m

Kedalaman bak pelarut ( hbak )

V-122

hbak=hlaru tan + (20 % x hlaru tan )hbak=0,3 m + (0,2 x 0,3 m )=0 , 33 m

Berat jenis larutan ( ρlaru tan )

ρlaru tan=[ (% kaporit x ρkaporit ) + (% air pelarut x ρair ) ]ρlaru tan= [(5 % x 0 ,88 kg ) + (95 % x 0 , 99695 kg /L ) ]=0 ,991 kg/ L

Tenaga pompa yang dibutuhkan (P)

P=ρlaru tan x g x Qlaru tan x H

η

P=0 ,991 kg /L x 9 , 81 m /dtk 2 x 0 , 01 L/dtk x 10 m0 , 75

P=1 , 73 Watt≈0 , 002 HP

5.2.9 Reservoir Operasional

Volume Reservoir Operasional

Volume reservoir operasional dihitung berdasarkan kebutuhan air untuk

operasional dan pemeliharaan bangunan pengolahan air minum, yaitu

untuk backwash filter, kebutuhan pelarut bahan kimia dan pencucian unit-

unit lainnya. Berdasarkan perhitungan sebelumnya volume reservoir

operasional adalah :

Kriteria Desain:

Kebutuhan air pencucian tiap filter

Vair-backwash = 30,2 m3

Kebutuhan air untuk melarutkan koagulan

V air untuk melarutkan koagulan selama interval 10 jam = 0,53

m3

V air untuk melarutkan koagulan selama sehari = 0,53m3 x 3 =

1,6 m3

Kebutuhan air untuk melarutkan desinfektan

V air untuk melarutkan desinfektan selama sehari = 0,189 m3

V-123

Kebutuhan air untuk para pegawai

Diasumsikan pegawai berjumlah 15 orang

Kebutuhan air per orang per hari = 10 L/org/hri = 0,01

m3/org/hri

V air selama sehari untuk pegawai = 0,01 m3/org/hri x 15 org =

0,15 m3

Total volume air reservoir operasional

V R.Operasional=30,2m3+1,6 m3+0,189 m3+0,15 m3=32,1 m3

Ketinggian Reservoir Operasional

Perletakkan reservoir operasional direncanakan sama dengan elevasi dasar

gutter pada bak filter sehingga ketinggian reservoir operasional yang

diperlukan :

Hl=Hlbackwash+tinggi gutter+h Resevoir Operasional

Hl=6,48 m+0,23 m+3m

Hl=9,72 m

Luas permukaan Reservoir Operasional (A R.Operasional)

AR.Operasional=V R. Operasional

hair=32,1m3

3 m=10,70 m2

Lebar Reservoir Operasional (L R.Operasional)

PR .Operasional=LR. Operasional

AR.Operasional=PR .Operasional x LR .Operasional

LR .Operasional=√10,70 m2=3,3 m

Panjang Reservoir Operasional (P R.Operasional)

PR .Operasional=LR. Operasional

PR .Operasional=3,3 m

Tinggi Reservoir Operasional (H R.Operasional)

H R.Operasional=hair+h freeboard

H R.Operasional=3 m+(20 % x3m )

V-124

H R.Operasional=3,6 m

Debit Reservoir Operasional (Q R.Operasional)

Asumsi kecepatan pada perpipaan reservoir operasional adalah 1,5 m/dtk

QR.Operasional=V x AR .Operasional

QR.Operasional=1,5 m2/dtk x 10,70 m2=16,05 m3/dtk

Sistem Perpipaan Reservoir Operasional

Pipa Pembawa

Direncanakan :

Diameter pipa pembawa (dpipa pembawa) = 6 inch = 0,1524 m

Panjang pipa pembawa (Ppipa pembawa) = 10 m

Koefisien kekasaran pipa (C) = 120

Kecepatan pengaliran dalam pipa (Valiran) = 1,5 m/dtk

Perlengkapan pipa pembawa :

Gate valve = 1 buah

Elbow 90 = 1 buah

Untuk menaikkan air dari reservoir umum ke reservoir operasional

direncanakan mengunkaan pompa, dengan :

Berat jenis air (ρair) = 0,99695 kg/L

Percepatan gravitasi = 9,81 m/dtk

Efisiensi pompa = 75%

Perhitungan :

Luas permukaan pipa pembawa (A pipa pembawa)

V-125

Apipa pembawa=14

x π x (d pipa pembawa )2

Apipa pembawa=14

x 3,14 x (0,1524 m )2

Apipa pembawa=0,018 m2

Debit pipa pembawa (Q pipa pembawa)

Qpipa pembawa=A pipa pembawa x V pipa pembawa

Qpipa pembawa=0,018 m2 x1,5 m /dtk

Qpipa pembawa=0,027 m3/dtk

Kemiringan pipa pembawa (S pipa pembawa)

Spipa pembawa=( Qpipa pembawa

0,2785 xC x ( d pipa pembawa )2,63 )1

0,54

Spipa pembawa=( 0,027 m3/dtk0,2785 xC x (0,1524 m )2,63 )

10,54

Spipa pembawa=0,018 m /m

Kehilangan tekanan pada pipa pembawa (Hl pipa pembawa)

Hlpipa pembawa=S pipa pembawa x Ppipa pembawa

Hlpipa pembawa=0,018 m /m x10m

Hlpipa pembawa=0,18 m

Waktu yang diperlukan dalam pengisian reservoir operasional

(TR.Operasonal)

t R. Operasional=V R .Operasional

Q pipa pembawa

tR. Operasional=32,1 m3

0,027 m3/dtk

tR. Operasional=1174 dtk=20 menit

Kehilangan tekanan pada perlengkapan pipa pembawa

Kehilangan tekanan pada gate valve (Hl Gate Valve)

V-126

HlGate Valve=KGate Valve x ( ( vgate valve)2

(2x g ) )x ngate valve

HlGate Valve=0,2 x ( (1,5 m /dtk )2

(2 x9,81m /dtk2) )x 1

HlGate Valve=0,02 m

Kehilangan tekanan pada elbow (Hl elbow)

Hlelbow=K elbow x ( ( velbow )2

(2 x g ) ) xnelbow

Hlelbow=0,3 x ( (1,5 m /dtk )2

(2 x9,81 m /dtk2 ) )x 1

Hlelbow=0,03m

Total kehilangan pada perlengkapan pipa pembawa

(Hlperlengkapan pipa pembawa)

Hlperlengkapan pipa pembawa=Hlgate valve+Hlgate valve

Hlperlengkapan pipa pembawa=0,02m+0,03 m

Hlperlengkapan pip a pembawa=0,06 m

Pipa Hisap

Direncanakan :

Diameter pipa hisap (dpipa hisap) = 6 inch = 0,1524 m

Panjang pipa hisap (Ppipa hisap) = 6 m

Koefisien kekasaran pipa (C) = 120

Kecepatan pengaliran dalam pipa (Valiran) = 1,5 m/dtk

Perhitungan :

V-127

Kemiringan pipa hisap (S pipa hisap)

Spipahisap=( Q pipa pembawa

0,2785 xC x (d pipahisap )2,63 )1

0,54

Spipahisap=( 0,027 m3/dtk0,2785 xC x (0,1524 m )2,63 )

10,54

Spipahisap=0,018 m /m

Kehilangan tekanan pada pipa hisap (Hl pipa hisap)

Hlpipa hisap=Spipahisap x Ppipa hisap

Hlpipa hisap=0,018 m /m x 6m

Hlpipa hisap=0,11m

Total Kehilangan Tekan Pada Perpipaan (Hl total)

Hltotal=Hlpipa pembawa+Hlperlengkapan pipa pembawa+Hlpipa hisap

Hltotal=0,18 m+0,06 m+0,11m

Hltotal=0,35 m

Head Pompa yang dibutuhkan (Head pompa)

Head pompa=H R .Operasional=+Hltotal+Hair Reservoir

Head pompa=3,6m+0,35 m+6 m

Head pompa=8,75 m

Daya Pompa (P)

P=ρair x g xQinlet x Head pompa

μ

P=0,99695 Kg/ L x 9,81 m/dtk 2 x 27 L/dtk x 8,75 m75 %

P=1418 Watt=2 HP

Hasil Rancangan :

V-128

Dimensi Reservoir Operasional

Luas permukaan RO = 10,90 meter2

Lebar RO = 3,3 meter

Panjang RO = 3,3 meter

Tinggi RO = 3,6 meter

Debit RO = 16,34 m3/dtk

Sistem Perpipaan

Pipa Pembawa

Diameter pipa pembawa = 6 inch

Panjang pipa pembawa = 10 meter

Headloss pipa pembawa = 0,18 meter

Pipa Hisap

Diameter pipa hisap = 6 inch

Panjang pipa hisap = 6 meter

Headloss pipa hisap = 0,35 meter

Head pompa yang dibutuhkan = 3,98 meter

Daya pompa = 1418 Watt = 2 HP

V-130

5.3 Profil Hidrolis

Tujuan dilakukan perhitungan profil hidrolis adalah untuk mengetahui tinggi

muka air dari masing-masing unit bangunan pengolahan yang telah direncanakan.

Perhitungan profil hidrolis dilakukan berdasarkan besarnya kehilangan tekanan

dari saluran-saluran penghubung di setiap unit bangunan pengolahan. Dalam

perhitungan profil hidrolis yang akan dilakukan ini tinggi muka air reservoir/clear

well dengan tinggi muka air ± 0,00.

5.3.1 Tinggi Muka Air Pada Reservoir

Diketahui,

Kehilangan tekanan di backwash (Hlbakcwash ) = 6,48 m

Steady head = 2 m

Perhitungan,

Hair −CW=Hlbackwash + SteadyHead

H reservoir=6 , 48 m + 2 m=8 , 48 m

Besar kehilangan tekan di unit backwash sebesar 6,48 m, dengan perkiraan

adanya steady head, yang dimaksudkan agar pergelontoran air berlangsung

dengan baik, maka ditambahakan steady head sebesar 2 m.

5.3.2 Tinggi Muka Air di Bak Filtrasi

Headloss pada filter saat beroperasi,

Diketahui,

Total headloss pada bak filtrasi (Hf total ) = 88,20 cm

Perhitungan,

Tinggi muka air di bak filtrasi ( Hair−filtrasi)

Hair−filtrasi=Hf total + H ekual + Hmediafiltrasi

Hair −filtrasi=(88 , 20 + 330 + (75+54 , 80 )) cm

Hair−filtrasi=547 , 80 cm≈5 , 4780 m

V-131

Tinggi muka air di sistem inlet bak filtrasi

Diketahui,

Headloss pada gutter (Hlgutter) = 0,009 m

Headloss pada gullet (Hlgullet) = 0,001 m

Headloss pada pintu air (Hlpintu air) = 0,652 m

Headloss pada saluran inlet (Hlinlet) = 0,008 m

Perhitungan,

Tinggi muka air pada gutter (H gutter)

H gutter=Hair− filtrasi + Hlgutter

H gutter=5 , 4780 m + (0 , 009 m )=5 ,4869 m

Tinggi muka air pada gullet (H gullet)

H gullet=H gutter + Hlgullet

H gullet=5 , 4869 m + (0 , 001 m )=5 , 4876 m

Tinggi muka air pada pintu air (H pintu air)

H p int u−air=H gullet + Hl p int u−air

H p int u−air=5 ,4876 m + (0 ,652 m )=6 ,1400 m

Tinggi muka air pada saluran inlet (H inlet)

H inlet=H p int u−air + Hlinlet

H inlet=6 ,1400 m + (0 ,008 m )=6 , 1477 m

5.3.3 Tinggi Muka Air Di Bak Sedimentasi

Tinggi muka air di sistem outlet bak sedimentasi

Diketahui,

Headloss pada gutter (Hlgutter ) = 0,025 m

Perhitungan,

Tinggi muka air pada gutter ( Hair−gutter )

Hair −gutter=Hair −inlet ( filtrasi) + Hlgutter

Hair −gutter=6 ,1477 m+ 0 ,025 m=6 ,1729 m

V-132

Tinggi muka air di bak sedimentasi

Diketahui,

Tinggi air pada V-Notch (Hair V −Notch ) = 0,036 m

Perhitungan,

Tinggi muka air pada bak sedimentasi ( Hair −sedim entasi )

Hair −sedim entasi=Hair−gutter + H air V−Notch

Hair −sedim entasi=6 , 1729 m + 0 , 036 m=6 ,2086 m

Tinggi muka air di sistem inlet bak sedimentasi

Diketahui,

Headloss pada saluran inlet (Hlsal−inlet ) = 0,00004 m

Perhitungan,

Tinggi muka air pada saluran inlet ( Hair −inlet )

Hair−inlet=H air−sedim entasi + Hlsal−inlet

Hair −inlet=6 ,2086 m + 0 ,00004 m=6 , 2087 m

5.3.4 Tinggi Muka Air Di Bak Flokulasi

Beda tinggi muka air pada tiap tahap (tahap I – tahap VI)

Diketahui,

Headloss pada tahap I = 0,4 m

Headloss pada tahap II = 0,3 m

Headloss pada tahap III = 0,2 m

Headloss pada tahap IV = 0,1 m

Headloss pada tahap V = 0,1 m

Headloss pada tahap VI = 0,07 m

V-133

Perhitungan,

Tinggi muka air pada tahap VI ( Hair−VI )

Hair −VI=Hair−inlet ( se dim entasi) + hVI

Hair−VI=6 ,2087 m + 0 , 07 m=6 ,2751 m

Tinggi muka air pada tahap V ( Hair −V )

Hair −V =Hair−VI + hV

Hair−V =6 , 2751 m + 0,1 m=6 ,3740 m

Tinggi muka air pada tahap IV ( Hair−IV )

Hair −IV =Hair−V + hIV

Hair −IV=6 , 3740 m + 0,1 m=6 , 5149 m

Tinggi muka air pada tahap III ( Hair−III )

Hair −III=Hair− IV + hIII

Hair −III=6 ,5149 m + 0,2 m=6 ,7103 m

Tinggi muka air pada tahap II ( Hair −II )

Hair−II=Hair−III + hII

Hair−II=6 , 7103 m + 0,3 m=6 , 9771 m

Tinggi muka air pada tahap I ( Hair−I )

Hair−I=Hair−II + h I

Hair−I=6 , 9771 m + 0,4 m=7 ,3393 m

V-134

Tinggi muka air di sistem inlet bak flokulasi

Diketahui,

Headloss pada saluran inlet (Hlsal−inlet ) = 0,000155 m

Perhitungan,

Tinggi muka air pada saluran inlet ( Hair −inlet )

Hair −inlet=H air−I + Hlsal−inlet

Hair−inlet=7 , 3393 m + 0 , 000155 m=7 ,398 m

Tinggi muka air di saluran penampung bak flokulasi

Diketahui,

Headloss pada saluran penampung (Hlsal−penampung ) = 0,06 m

Perhitungan,

Tinggi muka air pada saluran penampung ( Hair−penampung )

Hair −penampung=Hair−inlet + Hlsal−penampung

Hair−penampung=7 ,3980 m + 0 ,06 m=7 ,3982 m

5.3.5 Tinggi Muka Air Di Bak Koagulasi

Tinggi muka air di sistem outlet bak koagulasi

Diketahui,

Headloss pada sistem outlet bak koagulasi (Hlsal−outlet ) = 0,002 m

Perhitungan,

Tinggi muka air pada sistem outlet bak koagulasi ( H sal−outlet )

H sal−outlet=Hair−penamoung ( flokulasi) + Hlsal−outlet

H sal−outlet=7 ,3982 m + 0 ,002 m=7 , 4002 m

Tinggi muka air di sistem inlet bak koagulasi

V-135

Diketahui,

Headloss pada saluran inlet bak koagulasi (Hlsal−inlet ) =

0,0017 m

Perhitungan,

Tinggi muka air pada saluran inlet bak koagulasi ( H sal−inlet )

H sal−inlet=H sal−outlet + Hlsal−inlet

H sal−inlet=7 , 4002 m + 0 ,0017 m=7 , 4019 m

repository.unpas.ac.idrepository.unpas.ac.id/32052/1/bab v.docx · web viewtanah disekitar intake...

Documents