PBPAM KUIS II

Download PBPAM KUIS II

Post on 10-Jul-2015

75 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 1 IPAM IPAL DIAGRAM ALIR PENGOLAHAN KUALITAS AIR BAKU HASIL OLAHAN IPAL TDS: 1000 mg/L TSS: 50 mg/L BOD: 2 mg/L COD: 10 mg/L Q: 80 L/dt +10 x 78 L/dt = 860 L/dt PERHITUNGAN KEKERUHAN AIR BAKU Sumber : Metode Penelitian Air, 1984 Grafik hubungan antara nilai kekeruhan dan kadar zat tersuspensi Darikurvahubunganantarakekeruhandankadarzattersuspensibisadiketahuikekeruhanairbaku.Jika diambil satu titik dari kurva di atas kemudian dibandingkan dengan kekeruhan sampel maka bisa didapat : Kekeruhan grafik = 30 NTU Zat tersuspensi grafik = 45 mg/L Sehingga 50 4530 x= dimana x = kekeruhan air baku x = 33,33 NTU STANDAR KUALITAS AIR MINUM Standar kualitas air minum yang dipakai merupakan standar dalam Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 492 Tahun 2010 yang didalamnya sudah mencakup persyaratan fisik, kimia, bakteriologis dan radiologis. Berdasarkan standar tersebut, dapat dilihat perbandingan antara air baku dengan standar yang berlaku pada tabel berikut. PDAM mengolah hasil olahan IPAL dengan kualitas mendekati air baku air minum.(Kelas II PP No. 82 Tahun 2001) KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 2 prasedimentasi Flash Slowmixmix sedimentasi filtrasi reservoir koagulanCl2 Flash Slowmixmix filtrasisedimentasi reservoir koagulanCl2 Dari IPAL Dari IPAL Tabel Perbandingan kualitas air baku dengan standar RANGKAIAN ALTERNATIF PENGOLAHAN Dari karakteristik air baku di atas, maka dapat diperoleh beberapa macam rangkaian proses pengolahan. 1.Bagan alir alternatif pengolahan I 2.Bagan alir alternatif pengolahan II Intake/sumur pengumpul tidak diperlukan karena debit yang masuk dari IPAL sudah stabil. PERHITUNGAN ALTERNATIF PENGOLAHAN SetelahmembuatalternatifalternatifpengolahanbeRdasarkankarakteristikairbaku,makaselanjutnya perludilakukanpemilihanalternatifprosesyanguntukmengetahuialternatifmanayanglebihefektifdanefisien melaluiperhitungan.Perhitunganinididasarkanatasprosentaseremovalmasing-masingunit-unitpengolahan terhadap karakteristik air baku yang ada. Tabel Prosentase RemovalTiap Parameter Air Baku di Tiap Bangunan Sumber : - Fair, Geyer, Okun, Water &amp; Wastewater Engineering, Vol. II Dengan memakai tabel di atas, maka dapat dihasilkan hasil perhitungan tiap tiap alternatif. Tabel berikut ini menyajikan hasil tiap parameter di tiap bangunan. ParameterAir BakuStandarSelisih Kekeruhan33,33 NTU5 NTU28,5 NTU COD10 mg/L0 mg/L10 mg/L No.Proses Pengolahan Prosentase Removal (%) TurbidityZat Organik 1Prasedimentasi8040 2Flash Mix slow mix9035 3Filter6799 4Aerasi15- 5Disinfeksi-- KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 3 Flash Slowmixmix filtrasisedimentasi koagulanCl2 Dari IPAL reservoir Tabel Hasil perhitungan alternatif pengolahan ProsesParameter Proses Pengolahan PrasedimentasiFlash dan Slow MixFilterDesinfeksi 1Kekeruhan6,6660,66660,2199780,219978 Zat organik63,90,0390,039 2Kekeruhan33,333,3331,099891,09989 Zat organik106,50,0650,065 Sumber : Hasil perhitungan PEMILIHAN ALTERNATIF PENGOLAHAN Karenahasilpengolahankeduaalternatifpengolahantelahmemenuhistandarkualitasairminum,maka dipilihalternatifpengolahankeduakarenatidakmembutuhkanbiayalebihbesaruntukmembangunbak prasedimentasi sehingga biaya operasi dan pemeliharaannya dapat ditekan. Diagram alir proses pengolahan air minum yang digunakan adalah sebagai berikut: PEMBUBUH KOAGULAN B Ba an ng gu un na an np pe el la ar ru ut td da an np pe em mb bu ub bu uh hk ko oa ag gu ul la an nm me er ru up pa ak ka an nb ba an ng gu un na an ny ya an ng gb be er rf fu un ng gs si iu un nt tu uk km me en ng gh ha an nc cu ur rk ka an n k ko oa ag gu ul la an n( (t ta aw wa as s) )m me en nj ja ad di id da al la am mb be en nt tu uk kc ca ai ir ra an na ag ga ar rs se el la an nj ju ut tn ny ya al le eb bi ih hm mu ud da ah hd di il la ar ru ut tk ka an nk ke ed da al la am ma ai ir rb ba ak ku u. .H Ha al l t te er rs se eb bu ut t d di it tu uj ju uk ka an n a ag ga ar r p pe en nd di is sp pe er rs si ia an n t ta aw wa as s k ke e d da al la am m a ai ir r b ba ak ku u d da ap pa at t b be er rj ja al la an n l le eb bi ih h e ef fe ek kt ti if f. . B Be er ri ik ku ut t i in ni i a ad da al la ah h d de es sa ai in n d da ar ri ip pa ad da a b ba an ng gu un na an n p pe el la ar ru ut t d da an n p pe em mb bu ub bu uh h k ko oa ag gu ul la an n. . Sistem Perencanaan Gambar Penampang Memanjang Penginjeksian Koagulan Bak Pengaduk KoagulanPipa PembubuhBak KoagulasiKUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 4 Kriteria yang dipakai untuk perencanaan ini adalah sebagai berikut : Dosis tawas optimum hasil jar test = 20 mg/L Densitas tawas (T) = 980 kg/m3</p> <p>Jumlah bak pelarut dan pembubuh koagulan = 4 buah Qrencana = 860 L/det Bentuk bak segi empat dengan kedalaman bak rencana = 1,5 m Panjang : Lebar = 1 : 1 Koagulan yang digunakan adalah alumunium sulfat (Al2(SO4)3.18H2O) berkadar 60%. Kadar air dalam larutan = 95 % Kadar tawas dalam larutan= 5 % Periode pelarutan tawas= 8 jam sekali Gradien kecepatan = 500 dtk-1 Pada temperatur 25 0C = 0,895 x 10-3 N dtk/m2 = 997,07 kg/m3</p> <p>Pembubuhan tawas dilakukan dengan gravitasi Perhitungan Dimensi Bak Agarprosesberjalanefektif,pentinguntukmemperhatikandesaindaridimensi bak.Untukitudimensibak harusdiperhitungkansecaracermat.Berikutiniadalahurutanperhitungandimensibakpelarutdanpembubuh koagulan.Qmasing masing bak =2154860=L/det Kebutuhan tawas = 20 mg/L x 215 L/det x harixmgkg1det 864001016= 371,52 Kg/hari/bak Kebutuhan tawas (W) jika kadar 60 %: W =2 , 619% 60/ 52 , 371=hari Kg kg/hari/bak Volume tawas =bak hari mm kgbak hari kg W/ / 63 , 0/ 980/ / 2 , 61933= = Volume air pelarut =63 , 0% 5% 95xm3/hari/bak = 12 m3/hari/bak Volume larutan total = Volume tawas + Volume air pelarut = 0,63 + 12 = 12,63 m3/hari KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 5 Volume bak = Vlarutan total x frekw. Pembubuhan x jamhari241 = 12,63 m3/hari x21 , 4241324= |.|</p> <p>\|jamharixjam m3</p> <p>Dimensi bak V = A x h A =81 , 25 , 121 , 43=mm m3</p> <p>A = P x L A = L2 L =68 , 1 81 , 2 = = Am2 1,7 m2 Dimensi bak pelarut dan pembubuh koagulan Panjang = 1,7 m Lebar = 1,7 m Kedalaman = 1,5 m Free board = 0,3 m Perencanaan pipa penyalur air pelarut Pipa penyalur air pelarut berfungsi untuk menyalurkan air untuk melarutkan koagulan agar koagulan (tawas) dapat lebih mudah dilarutkan ke dalam air baku. Berikut ini adalah urutan proses perhitungannya. Direncanakan : v = 2 m/det Lama penginjeksian = 5 menit = 300 detik Volume air untuk pelarutan = 12 m3/hari x hari jamjam/ 248 = 4 m3</p> <p>Qinjeksi =013 , 0det 3004__3= =mnjeksi waktuiair Volume m3/det A = 310 67 , 62013 , 0= = xvQ m2</p> <p>Diameter pipa pelarut : D == =t t310 67 , 6 4 4 x x xA 0,09 m = 10 cm Perencanaan pipa penyalur tawas Pipapenyalurairtawasberfungsiuntukmenyalurkantawaskedalamairbaku.Berikutiniadalahurutan proses perhitungannya. KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 6 Direncanakan :v = 1 m/det Lama penginjeksian tawas = 3 menit = 180 detik Volume tawas untuk pelarutan = 0,63 m3/hari x hari jamjam/ 248= 0,21 m3</p> <p>Qinjeksi = 3310 17 , 1det 18021 , 0__ = =minjeksi waktuair Volume m3/det A = 3310 17 , 1110 17 , 1= = xxvQ m2</p> <p>Diameter pipa pelarut : D == =t t310 17 , 1 4 4 x x xA 0,04 m = 4 cm = 40 mm Rencana Pengadukan Prosespengadukankoagulantidakberhasildenganbaikapabilapengadukantidakdidesaindenganbaik. Proses pengadukan ini dilakukan dengan menggunakan paddle impeller. Berikut ini adaah urutan proses perhitungan dari rencana pengadukan.Direncanakan : Pengadukan dilakukan dengan menggunakan paddle impeller Kecepatan putaran (n) = 150 rpm = 2,5 rpsdigunakan flat paddle, 2 blades (single paddle); Dt/Wt = 4, sehingga konstanta impeller untuk aliran turbulen (Kt) = 2,25 Gradien kecepatan (G) = 500/det Efisiensi motor (q) = 80 % Perhitungan : Daya motor untuk menggerakkan impeller (P) : % 8021 , 4 10 . 895 , 0 5003 2 2x x xVolume x GP= =q P = 1177,48 kg m/det Diameter paddle impeller (Dt) </p> <p>gx xDt xn KPT5 3=1177,4881 , 9980 5 , 2 25 , 25 2x xDt x=KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 7 Dt = 0,97 ~ 1 m Lebar paddle impeller (Wt) Dt/Wt = 4 Wt = Dt/4 Wt = 1/4 = 0,25 m Jarak paddle dari dasar bak = x Dt = x 1= 0, 5 m Kontrol bilangan Reynold (Nre)Nre =17 , 273743010 895 , 0980 5 , 2 132 2= =xx x xnx Dt MEMENUHI Debit injeksi (Qi) Qi = volume larutan total x det 86401hari Qi = 12,63 x det 864001hari = 1,46 x 10-4 m3/det ~ 0,15 L/det Pembubuhan Alum/Tawas Setelahalum/tawasdilarutkan,alum/tawasinikemudiandibubuhkanmelaluipipapembubuh.Berikutini adalah urutan proses perhitungannya. Direncanakan: Panjang pipa pembubuh (L) = 2 m Kecepatan rencana (v) = 1,5 m/det Penginjeksian dilakukan dengan gravitasi Perhitungan: Diameter pipa (D) : Qi = v x A A =m xxvQi5410 75 , 95 , 110 46 , 1= = D =01 , 010 93 , 7 4 45= =t tx x xA m = 10 mm Mayor Losses xLxCxDQhf85 , 163 , 22785 , 0|.|</p> <p>\|=201 , 0 120 2785 , 010 46 , 185 , 163 , 24xx xxhf||.|</p> <p>\|= = 0,65 m KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 8 Head kecepatan (Hv) Kecepatan dalam pipa penguras: v =86 , 101 , 0 25 , 010 46 , 124= =t AQ m/det hv =18 , 081 , 9 286 , 122 2= =x gv m Minor losses (hm) Hm akibat adanya sambungan antar pipa dengan bak pembubuh,k = 0,5 Hm =09 , 0 18 , 0 5 , 022= =||.|</p> <p>\|xgvkm Headloss total = hf + hv + hm = 0,65 + 0,18 + 0,09 = 0,92 m BAK PENGADUK CEPAT Bakpengadukcepat(flashmix)berfungsiuntukmelarutkankoagulan(tawas)yangdiinjeksikandaribak pelarutdanpembubuhkoagulan.Koagulandapatbekerjadenganbaikapabilatawasyangdibubuhkandapat terdispersi secara merata ke dalam air baku. Berikut ini adalah urutan proses perhitungan dari bak pengaduk cepat. Kriteria Design-Jumlah bak pengaduk = 4 buah.-Q tiap bak =4det86 , 03m= 0,215 det3m -Pengadukan dilakukan secara mekanis dengan menggunakan pengaduk. -td rencana = 30 dtk -Bentuk bak persegi dengan T = 1,5 L -Gradien (G)= 900 dtk-1 -Suhu air baku 25 oC :- = 0,895.10-3 N dtk/m2 = 6,014.10-6 lb.dt/ft2 - = 997,07 kg/m3 = 62,21lb/ft3 - =1,898 . 10-2 det2cm -Perencanaan pengaduk : Jenis pengaduk yang digunakan yaitu flat paddles 2 blades -Dt/Dw = 8 KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 9 -Kt = 1,15 -Diameter paddle = 80 % sisi bak (Sumber : Satuan Operasi, Agus Slamet dan Ali Masduqi) Perhitungan Dimensi Bak Agarprosesberjalanefektif,pentinguntukmemperhatikandesaindaridimensi bak.Untukitudimensibak harus diperhitungkan secara cermat. Berikut ini adalah urutan perhitungan dimensi bak pengaduk cepat. Kapasitas bak (V)=Q x td =0,215 det3m x30 dtk =6,45 m3 Direncanakan kedalaman bak (T) = 1,5 L P = L SehinggaVolume = P x L x T 6,45 = 1,5 L 3 L 3= 4,3 L = 1,63 m 1,65 m P = 1,63 m 1,65 m T = 1,65 x 1,5 = 2,48 m 2,5 m Jadi dimensi bak : Panjang (P)=1,65 mLebar (L)=1,65 m Kedalaman (T) bak total =2,5 m + fb=2,5 + 0,3 m=2,8 m Rencana Pengadukan Prosespengadukankoagulantidakberhasildenganbaikapabilapengadukantidakdidesaindenganbaik. Proses pengadukan ini dilakukan dengan menggunakan paddle impeller. Berikut ini adaah urutan proses perhitungan dari rencana pengadukan Diameter paddle (Dt) = 80 % x sisi bak = 80 % x 1,65 = 1,32 m 1,35 m Dt/Dw = 8 835 , 1=DwDw = 0,16875 m 0,2 m CEK!!! KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 10 8 , 065 , 135 , 1= =DDt.. (0,5 0,8) MEMENUHI 12 , 065 , 12 , 0= =DDw..(0,1 0,125) MEMENUHI Agar lebih jelas mengenai desain dari flash mix, dapat dilihat pada Gambar di bawah ini . 0,2 m2,5 m 1,35 m 1,65 m Gambar Dimensi Flash Mix Putaran paddle +Power (P) P = G2 x x Vbak = dtkm Nmmmdtk=||.|</p> <p>\||.|</p> <p>\|93 , 4675 ) 45 , 6 (mdet - N 10 x0,895 90032-322 4676 Watt +Camps Number (GT) = G x td = 900x 30= 27000 (20000 30000) MEMENUHI Jumlah putaran (n)n = 315 ||.|</p> <p>\| x KtxDtP = 3 / 1235det 07 , 997 35 , 1115 , 11 4676((</p> <p>|.|</p> <p>\|||.|</p> <p>\|||.|</p> <p>\||.|</p> <p>\||.|</p> <p>\| Nm kgkgmdtkm N = 2,24 rps = 134 rpm KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 11 Bilangan Reynold (Nre) Nre = ||.|</p> <p>\|=||.|</p> <p>\|32 210 895 , 007 , 997 96 , 1 35 , 1xx x xnx Dt Nre = 3979479,047(&gt; 10000) MEMENUHI HeadlossHf = xgxtd x G2 Hf = 81 , 9 07 , 99730 10 . 895 , 0 9003 2xx x</p> <p>Hf = 2,22 m Saluran Pembawa Inlet Saluran ini membawa air dari bak prasedimentasi ke bak pengaduk cepat.Direncanakan : Bentuk = persegi , denganperbandingan b : h = 2 : 1 Debit air= 0,215 m3/s Bahan saluran = beton (n = 0,015) Panjang saluran = 4 m (agar jarak antara bak aerasi dan bak pengaduk cepat tidak terlalu jauh) Kecepatan dalam saluran = 0,6 m/dt Perhitungan : Luas Permukaan (A) = A = dt mdt mVQ/ 6 , 0/ 215 , 03= = 0,36 m2 A= B x H 0,36 m2= 2 H2 H= 0,42 m 0,45 m B= 2H = 0,9 m Dimensi saluran pengumpul : Tinggi (H) + Freeboard (fb) = 0,45 m + 0,2 m = 0,65 m Panjang (L) = 4 m Lebar (B)= 0,9 m KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 12 Headloss di saluran pembawa : Mayor Losses (hm) : V = | |2 / 13 / 22 / 1 3 / 25 , 0015 , 012 015 , 01((</p> <p>=((</p> <p>((</p> <p>+LhfhLhfh bh b 0,6 m/dt =| |2 / 13 / 2465 , 0 5 , 0015 , 01((</p> <p>hfhf = 0,0014m Head Kecepatan (hv) : hv = mgV018 , 081 , 9 26 , 022 2== Slope =mmmLhf410 . 62 , 340014 , 0= = Headloss total = hf + hv= 0,0014 m + 0,018 m = 0,0194 m Saluran OutletSaluran outlet merupakan saluran yang berfungsi untuk mengalirkan air olahan menuju ke bangunan selanjutnya (slow mix). Berikut ini desain dari saluran outlet. Direncanakan : -Merupakan saluran terbuka -L= 3 m -n= 0,013 -S= 0,0005 -Rasio b : y = 2 : 1 Perhitungan : -Dimensi saluran outlet xA xS xRnQ21321= yyyRy by bPAR21422.2= =+= = A = b.y = 2y2 221322 0005 , 021013 , 0106 , 0 y x x y x|.|</p> <p>\|=KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 13 = 2,1538yy=0,26 m 0,3 m b= 2 x y = 2 x 0,3 = 0,6 m -Kecepatan saluran (v) v = ) 6 , 0 3 , 0 (215 , 0x AQ=v = 1,19 m/dtk -Headloss Hf = S x L = 0,0005 x 3 = 0,0015 m BAK PENGADUK LAMBAT BakpengaduklambatdalamInstalasiPengolahanAirMinum(IPAM)merupakanbangunanuntukprosesflokulasi yaitu tempat untuk membentuk flok flok menjadi lebih besar agar dapat lebih mudah terendapkan secara gravitasi. Flok flok tersebut pada umumnya merupakan partikel partikel yang bersifat stabil dimana partikel tersebut tidak dapat mengendap tanpa campuran bahan kimia. SALURAN INLET Saluran inlet merupakan saluran tempat air baku masuk ke dalam bangunan flash mix. Pada desain ini, saluran inlet merupakan saluran outlet flash mix karena porses ini berlangsung secara kontinyu.. Direncanakan sama dengan saluran outlet bak pengaduk cepat. Panjang (L) = 3 m Lebar (b) = 0,6 m Kedalaman (y) = 0,8 m Free board = 0,3 m Headloss (Hf) = 0,0025 m PINTU AIR Pintu air merupakan suatu bangunan yang befungsi untuk mengatur debit air yang masuk ke bangunan. Berikut ini proses perhitungannya. Direncanakan : -Lebar pintu air (b) = 0,3 m -Tinggi pintu air = 0,6 m -Cd (koefisien pengaliran) = 0,6 -(koefisien debit) = 0,8 KUIS II PBPAM BReinita Afif Aulia [3308100078] Page 14 Perhitungan : a.Bukaan pintu air saat 2 bak beroperasi 2321) 2 (32xh g xCdxbx Q =2321) 8...</p>