90910690 Tgs Sedimentasi Re

8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re

1/15

TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 1

Rencanakan bak sedimentasi yang dilengkapi plate settler dengan kemiringan sudut plate ()

digunakan untuk mengolah air sebesar 100 L/dtk!

Penyelesaian :

Bak sedimentasi dapat berupa circular, rectangular atau square dengan kedalaman 2 5 m.

Dimana rectangular mempunyai panjang sampai 50 m dan lebar 10 m sedangkan square tank

mempunyai panjang 2,5 m. Slope ruang lumpur berkisar antara 2% - 6%, bilangan Reynolds < 2000

atau NFr >10-5

agar aliran laminer.

Dalam perencanaan ini digunakan bak sedimentasi berbentuk rectangular sedimentation tank

yang berfungsi meremoval partikel suspended solid yang dihasilkan dari proses flokulasi. Adapun

kriteria desain yang digunakan adalah sebagai berikut :

1. Jumlah bak = 12. Kedalaman air (H) = 24,5 m3. Kecepatan aliran (Vs)= 0,31,7 m/min4. Waktu detensi (td) = 1,54 jam5. Surface loading (SL) = 1,252,5 m/jam6. Panjang/lebar = minimum 7. Kedalaman air/panjang = minimum 1/158. Weir loading rate = 913 m3/m.jam

W

Vo

W

D

So

A

C


2/15


Analisa Tes Kolom Pengendapan

Untuk mengetahui besarnya efisiensi removal partikel flokulen, maka dilakukan suatu uji tes kolom

pengendapan, dengan criteria kolom pengendapan sebagai berikut:

Tinggi kolom = 2 m Diameter kolom = 20 cm. Interval titik sampling = 50 cm. td= 2-3 jam Air tercampur homogen.

Gambar 1 Alat Tes Kolom Pengendapan dan Kurva Removal Partikel Flokulen

Berikut adalah data laboratorium untuk air dengan SS = 98 mg/lt dan Q = 27648 m3/hari dengan

menggunakan kolom d = 200 mm, H = 2 m dan jarak antar lubang 0,5 m adalah sebagai berikut:

Tabel 1 Data Laboratorium Settling Coloumn Test

Waktu(menit)

Kedalaman (m)

0,5 1 1,5 2

0 0 0 0 0

10 28 21 18 12

20 48 38 25 27

30 64 47 34 31

45 70 56 48 43

60 85 66 58 53

90 88 82 73 62

Sumber : Hasil Analisa Laboratorium


3/15


G

Dari data diatas kemudian diplot dalam bentuk grafik dengan waktu sebagai absis dan

kedalaman sebagai ordinat sehingga akan membentuk grafik isoremoval partikel flok (Gambar 2)

sebagai berikut:

10 200 45 60 90

2

1,5

1

0,5

0

28 48 64 70 85 88

21 38 47 56 66 82

18 25 34 48 58 73

12 27 31 43 53 6220% 40% 50% 60% 70%

3030

30%

Kedalaman(m)

Waktu pengendapan (menit)

Dari grafik tersebut selanjutnya dilakukan interpolasi pada kurva removal 20, 30, 40, 50, 60

dan 70%. Kurva isoremoval 20% memotong sumbu x pada 16 menit, sehingga surface loading pada

waktu tersebut adalah :

Vo =

dt

H =menit

m

16

2 xhari

menit1440 = 1802

3

.mharim

td = 16 menit = 0,27 jam

Fraksi ter-removal (RT):

RT = R

A+

H

H5(R

BR

A) +

H

H4 (RCR

B) + ... + Rn

= 20 % +2

65,1(30% - 20%) +

2

65,0(40% - 30%) +

2

35,0(50% - 40%) +

2

25,0(60% - 50%)

+2

2,0(70% - 60%)

= 35,5 %

Dengan cara yang sama didapat RTpada tdyang lain. Hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel 2

berikut ini.

Gambar 2 Grafik Isoremoval Partikel Flok


4/15


Tabel 2 Surface loading dan efisiensi removal pada tiap td

Kurva

isoremoval

(%)

td(menit)

Surface

loading

(m3

/hari.m2

)

% RT

20 16 180 35,5

30 29 99,3 47,5

40 44 65,5 57,3

50 57 50,5 62,8

60 87 33,1 77,5

Sumber : Hasil Perhitungan

Hasil pada tabel diatas diplot pada gambar sehingga bisa dibuat grafik hubungan antara %RT dan td

dapat dilihat pada gambar 3 berikut ini:

Gambar 3. Grafik hubungan antara %RTdan td

Grafik hubungan antara RTdan tdy = 24.242Ln(x) - 33.25

R2= 0.9855

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 20 40 60 80 100

Waktu pengendapan, td(menit)

Fraksiremoval,RT(%)


5/15


Sedangkan hubungan antara %RTdan surface loading (SL) tersaji pada gambar 4 berikut ini :

Gambar 4. Grafik hubungan antara %RTdan SL

Berdasarkan hasil analisa data dan grafik diatas, bila diinginkan efisiensi removal sebesar 90%

maka akan didapatkan waktu pengendapan (td) = 161,4182 menit = 2,690303 jam dengan kecepatan

mengendap (surface loading) = 23,73639 m3/hari.m

2= 0,989016 m

3/jam. m

2= 2,75.10

-4m

3/detik.m

2

Perhitungan

Settling ZoneDetail desain:

Efisiensi removal = 90%td= 161,4182 menit = 9685,092 detikSL = 2,75.10

-4m/detik

Faktor scale up waktu pengendapan (waktu detensi), td = 1,75 sedangkan untuk overflow rate

(surface loading), SL = 0,65 (Reynold and Richards, 1996), maka:

td= 161,4182 mnt x 1,75 = 282,48185 mnt = 16948,911 dtk

SL atau Vo= 2,75.10-4

m/detik x 0,65 = 1,7875.10-4

m/detik

Debit pengolahan = 0,1 m3/detikDirencanakan jumlah bak = 2 bak (1 bak sebagai cadangan sehingga jika terjadi perbaikan atau

pembersihan bak terus beroperasi)

Debit bak = 0,1 m3/detik

As

QSo

As =4-10.7875,1

06,0

= 335,66 m2

Direncanakan panjang (L) : lebar (B) = 1 : 4 L = 4B

Grafik hubungan antara RTdan SLy = 380.6x

-0.4553

R2= 0.9983

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 50 100 150 200

Surface loading, SL (m3/hari.m2)

Fraksiremoval,RT(%)


6/15


A B

C

Vso

Vo

W

h

Berikut adalah perhitungan Dimensi Bak :

AS = L x B AS = 4B2

335,66 = 4B2

B2 = 83,915

B = 9,15 m L = 36,65 m

Sehingga panjang bak (L) = 36,65 m

Lebar bak (B) = 9,15 m

Vol = Qxtd = 0,1 m3/detik x 16948,911 detik = 1016,9345 m

3

Kedalaman bak (H) = SA

Vol

=2

3

66,335

9345,1016

m

m

= 3,03 m

Kecepatan aliran(Vs) = dt

L

= ik

m

det911,16948

65,36

= 2,16.10-3

m/dtk

T = 25o Viskositas kinematis = = 0,8976 . 10-6m2/detikRadius hidrolik (R) = HB

BxH

2 = )03,3(215,9

03,315,9

x

= 1,83

NRe =

.RVs

=6-

3-

10.8976,0

83,110.16,2

= 4403,75 > 2000 (Tidak laminer)

NFr = Rg

VS

.

2

= 83,1.81,9

)10.16,2( 23-

= 2,6. 10-7

< 10-5

(Tidak laminer)

Karena NRe dan NFr tidak memenuhi syarat aliran laminer, maka digunakan plate settler dengan

tujuan untuk memperbaiki kineja dari bak sedimentasi.

Plate SettlerDetail desain:

- Jarak antar plate (W) = 5 cm = 0,05 m

- Kemiringan plate () = 60o

- Tinggi plate (h) = 100 cm = 1 m

- Tebal plate (T) = 1 cm = 0,01 m

Gambar 5 Profil plate settler


7/15


Lintasan A-C dengan kecepatan Vo dan C-B dengan kecepatan Vso.

A-C = sin

h

+tg

W

+ Vo . td... (1)

C-B = cos

W

= Vso . td... (2)

Bila persamaan (1) dan (2) digabung maka :

d

d

tVo

tVso

.

.

= sin

cos

tgWh

W

=

cossin

costg

Wh

W

= sin

cos

sin

cos 2Wh

W

d

d

tVo

tVso

.

.

= )cos(cos

sin

Wh

W

dimanaVo = sinA

Q

Q

AVso sin.

= )cos(cos

sin

Wh

W

Dimana : Q = debit

A = surface settling area

Vso = A

Q

x)60cos1(60cos W

W

= A

Q

x )5,0.05,01(5,0

05,0

= A

Q

x 0,09756

Untuk removal 90 % dari grafik hubungan antara %Removal dan SL (So) diperoleh :

Vso = 1,7875.10-4

m/detik

maka: A = Vso

Q

x 0,09756

A =4-

1,7875.10

1,0

x 0,09756

A = 32,75 m2

As = P x L, dimana lebar plate = lebar bak = 9,15 m


8/15


P = 15,9

75,32

= 3,58 m

Jumlah plate yang dibutuhkan (n):

n = d

P sin

+ 1 jarak = d = sin

W

= 60sin

05,0

0,0577

= 0577,0

60sin3,79 o

+ 1

= 57 buah

Kemudian dilakukan cek apakah dengan adanya plate settler ini nilai NRe dan NFr sudah memenuhi.

NRe = .RVh

Vh = sinAQ

= 60sin2

75,32det

31,0

m

m

= 2,11.10-3

m/dt

R = 2

W

= 2

05,0

= 0,025

T = 25oC = 0,8976 . 10

-6m

2/detik

NRe =6-

3-

10.8976,0

025,010.11,2 x

= 58,76 < 2000 (laminer)

NFr =Rg

Vh

.

2

=025,081,9

)10.11,2( 23-

x= 1,815.10

-5 > 10

-5(laminer)

Karena nilai NRe dan NFr sudah memenuhi, maka dengan adanya plate settler tersebut dapat

berfungsi dengan baik.

Inlet ZoneInlet zone merupakan area dimana bahan baku air minum yang akan diolah masuk ke bangunan

sedimentasi. Inlet zone ini bisa berbentuk saluran saluran ataupun pintu air. Pada saluran ini,

terdapat tiga saluran yang berfungsi mengalirkan air baku ke sedimentasi yaitu saluran pembawa,

pembagi dan inlet ke bak sedimentasi. Saluran pembawa ini merupakan saluran yang membawa air

baku setelah proses flokulasi, sedangkan saluran pembagi berfungsi membagi air baku ke bangunan

sedimentasi. Saluran inlet merupakan penghubung antara saluran pembawa dengan sedimentasi.

Sedimentasi yang direncanakan dibuat dengan letak berdampingan. Untuk lebih jelas mengenai

karakter ketiga saluran ini bisa dilihat pada Gambar 6 di bawah ini.


9/15


Saluran inlet

Saluran pembawa

Saluran pembagi Sedimentasi

Gambar 6 Detail inlet zone pada bangunan sedimentasi

1. Saluran pembawaDirencanakan sama dengan dimensi saluran outlet bak slow mix.

Dimensi saluran pembawa :

Panjang (L) = 5 m

Lebar (W) = 0,4 m

Kedalaman (H) = 0,8 m

Free board = 0,3 m

2. Saluran pembagiDirencanakan : Q air baku = 100 L/dtk = 0,1 m3/dtk Saluran berbentuk segi empat vasumsi = 0.3 m/det Koef Gesek (n) = 0.015 Hsaluran direncanakan sama dengan saluran pembawa Panjang saluran = 4 mPerhitungan untuk saluram pembagi :a. Dimensi saluran pembagi :

Q = A x vasumsi

A =3,0

1,0

asumsiv

Q

= 0,2 m2


10/15


A = W x H

W = 8,0

2,0

H

A

= 0,25 m

Dimensi Saluran Pembagi :

Panjang (L) = 5 m

Lebar (W) = 0,25 m

Kedalaman (H) = 0,8 + 0,2 = 1 m

b. Perhitungan Headloss Mayor Losses

V

21

32

2

1

L

Hfx

HW

WxH

n

21

32

4)8,0(225,0

8,025,0

015,0

13,0

Hfx

x

Hf = 0,2 m

Slope (S) = 42,0

L

Hf

= 0,05 m

Headloss Kecepatan (Hv) = 81.923,0

2

22

xg

v

= 4,59 x 10-3

m

Headloss total = Hf + Hv= 2 x 10

-1+ 4,59 x 10

-3

= 0,205 m

3. Saluran inletDirencanakan :

Qair baku = 0,1 m3/det Panjang saluran(L) = 2 m Saluran berbentuk segi empat vasumsi = 0,2 m/det Koef. Gesek (n) = 0,015 Hsaluran direncanakan sama dengan saluran pembagi


11/15


Perhitungan :

a. Dimensi saluran

A =2,0

1,0

asumsiv

Q

= 0,3 m2

A = W x H

W = 8,0

3,0

H

A

= 0,375 m

Dimensi Saluran Inlet :

Panjang (L) = 2 m

Lebar (W) = 0,375 m

Kedalaman (H) = 0,8 + 0,2 = 1 m

b. Perhitungan Headloss Mayor Losses

21

32

2

1

L

Hfx

HW

WxH

nV

21

32

2)8,0(2375,0

8,0375,0

015,0

12,0

Hfx

x

Hf = 2,25 x 10-4

m

Slope (S) = 21025,2 4

x

L

Hf

= 1,125 x 10-4

Headloss Kecepatan (Hv) = 81,922,0

2

22

xg

V

= 2,04 x 10-3

m

Headloss total = Hf + Hv= 2,25 x 10

-4+ 2,04 x 10

-3

= 2,265 x 10-3

m


12/15


Pintu Air

Pintu air pada bangunan ini berfungsi untuk mengatur debit yang masuk ke bangunan sedimentasi.

Pintu air ini terdapat pada masing masing inlet bak sedimentasi sehingga jumlah pintu air yang

dibutuhkan sebanyak 1 buah. Berikut ini adalah proses perhitungannya.

Direncanakan :

Kedalaman pintu air = 0,8 m

Lebar pintu air = 0,5 m

Hf = g

HW

Q

2

..

2

=81,92

8,05,003,1

1,0 2

x

xx

= 1,08.10-3

m

Vcek = A

Q

=mm

m

5,055,0

det1,0

3

= 0,218 detm

Zona SludgeEfisiensi removal bangunan sedimentasi = 90 %

Kekeruhan awal = 300 NTU

kekeruhan flokulan = 1,2 gr/cm3= 1200 kg/m

3

airpada 25oC = 997,07 Kg/m

3

Q = 100 detlt

Input kekeruhan di bak sedimetasi = 300 ltmg

x 100 detlt

= 30000 detmg

= 1555,2 hariKg

Total kekeruhan bak sed. = 1555,2 hariKg

Lumpur yang diendapkan = 90% x Total kekeruhan

= 90% x 1555,2 kg/hr

= 1399,68 kg/hr Produksi lumpur

Diasumsikan bahwa kadar solid = 4% dan kadar air = 96%, maka

lumpur = kekeruhan(4 %) + air(96 %)

= 1200 kg/m3(4 %) + 997,07 kg/m

3(96 %)

= 1005,1872 kg/m3


13/15


Vol lumpur =3

1872,1005%4

1399,68

mKgx

hariKg

= 34,81m3/ hari.

Dimensi ruang sludge, direncanakan:

Ruang lumpur dipasang di dekat inlet. Periode pengurasan lumpur direncanakan setiap 2 hari sekali. Lebar permukaan limas (L1) = Lebar bak(B) = 9,15 m. Panjang permukaan limas (P1) = 5 m. Lebar dasar limas (L2) = 1,3 m. Panjang dasar limas (P2) = 2,5 m.Luas permukaan limas (A1) = P1x L1 = (9,15 x 5)m

2

= 45,75 m

2

Luas dasar limas (A2) = 1,3 x 2,5 = 3,25 m2

Kedalaman ruang lumpur ( H ) dihitung dengan persamaan berikut ini:

Volume =)(

3 2121 AAAA

H

69,62 =)25,375,4525,385,35(

3

H

H = 4,6 meter.

Dimensi pipa pengurasan lumpur:

Menggunakan pompa non clogging. Q pemompaan = 0,054 m3/det. Kecepatan pemompaan (v) = 1 m/det

Luas penampang pipa = A =2054,0

1

054,0m

v

Q

Diameter pipa penguras lumpur :

D =mmm

A752262,0

054,04

4

maka Htotal = 0,8 m


14/15


Outline Zone

Outlet zone merupakan saluran pembuang setelah air olahan mengalami pengendapan dari

bak sediemntasi. Outlet zone ini direncanakan dengan menggunakan weir yang difungsikan sebagai

pelimpah yang akhirnya menuju ke saluran penerima untuk dialirkan menuju ke bangunan fiter.

Direncanakan :

Q = 0,1 m3/det

Weir loading rate = 10 m3/m.jam

Total panjang weir =

jamx

jammm

m

WL

Qdet/3600

./3

10

det/3

1,0

= 21,6 m

Jumlah weir direncanakan 4 buah sehingga dengan persamaan di bawah ini dapat dihitung

lebar saluran weir yang dibutuhkan. Persamaan tersebut yaitu :

w = n x s + (n1) x 3s + 60(t)

dimana : w = lebar bak = 5,6 m = 560 cm

s = lebar saluran

t = tebal dinding saluran = 10 cm

n = jumlah weir = 4 buah

Sehingga : 560 = 4 x s + (41) x 3s + 60.(10)

s = 6,14 cm

Dari perhitungan di atas, didapat masing-masing panjang saluran weir sebagai berikut :

Panjang saluran weir (P) = 4s + 3 x 3s + 10P

2160 = 4(6,14) + 9(6,14) + 10P

P = 208,018 cm = 208 cm = 2,08 m

Untuk lebih jelasnya mengenai desain dari weir hasil perhitungan di atas, dapat dilihat pada gambar

7 di bawah ini :

Gambar 7 Weir pada outlet zone


15/15


Tinggi air di atas weir :

cmmh

xhxxxx

xhgxCdxbxQ

32,10132,0

23

81,926,216,03

21,0

23

23

2

Dimensi saluran pelimpahb = s = 0,0614 = 6,14 cm

2

3

0614,084,11,0

23

84,1

xhx

xbxhQ

23

h = 0,53

h = 0,46 m = 46 cm

Slope pada gutter :v = 212,0

46,00614,0

1,0

xA

Q m/det

R =

)46,0(20614,0

46,00614,0

2

x

hb

bxh0,0287 m

v = 21321 xSxRn

dengan nilai n = 0,013

0,212 = 21

32

)0287,0(013,0

1xSx , Sehingga nilai S = 0,0014

Saluran outlet bangunan sedimentasi direncanakan sama dengan saluran inlet bakPanjang (L) = 2 m

Lebar (W) = 0,55 m

Kedalaman (H) = 0,8 + 0,2 = 1 m

90910690 Tgs Sedimentasi Re

Documents