TUGAS BESAR TEKNIK PENYEDIAAN AIR MINUM DAN PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
KECAMATAN LIMAPULUH 20162017
6.6 Filtrasi
Filtrasi digunakan untuk menyisihkan partikel tersuspensi yang masih tersisa di air baku. Pada perencanaan ini digunakan filtrasi jenis
saringan pasir cepat dengan media ganda yaitu pasir dan antrasit. K r i t e ria
Pe r e n ca
n a a n Kawamura, 1991 Al-Layla, 1978 Fair and Geyer,1968 Droste, 1997 Darmasetiawan, 2004:
Kecepatan filtrasi, v f
=5– 7,5 mjam
Media pasir: ES
=0.45– 0.65 UC
=1.4– 1.7 Kedalaman
=0.3 m
Media antrasit: ES
=0.9– 1.4 UC
=1.4– 1.7 Kedalaman
=0.45 m
Minimal terdapat 2 filtermedia
Total filtermedia = 1– 1,2 m
Freeboard
= 20– 45 cm
Kedalaman Air = 1– 1,5m
Kecepatan backwash, v b
= 0.74 – 0.9 mmenit
Lebar filter,L = 2,7– 6m
Panjang:Lebar
= 1,25 –1,33: 1 Area filtrasi, A
s = 25 – 30 m2
Kedalaman filter, h
= 3.2– 6 m Kehilangan tekan, H
L = 2.7 – 4.5 m
Sistem Underdrain :
- Luas total orifice = 0.3 – 0.5 Abed
- Luas total lateral = 2– 4 x Luas orifice
- Luas manifold = 1.5 – 3 x Luas lateral
- Jarak orifice = 10– 20cm
Pengaturaliran :
- Kecepatan inlet, vin = 0.6 – 1.8 mdet
- Kecepatan outlet, vout = 0.9 – 1.8 mdet - Kecepatan pencuci
= 2.5– 3.7 mdet - Kecepatan pembuangan= 1.2– 2.5 mdet
Tebal Lapisan Pasir
= 30cm
Tebal Lapisan Antrasit = 45 cm
Tebal Lapisan Kerikil
= 45,67 cm
Tabel 6.17 Perhitungan Filtrasi
Parlaungan Hasibuan, Nur Isnanita, Sandy Juliana Sari VI-34
TUGAS BESAR TEKNIK PENYEDIAAN AIR MINUM DAN PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
KECAMATAN LIMAPULUH 20162017
Parameter Rumus
Perhitungan Hasil
Satuan Dimensi Unit Filtrasi
Q = 0,135 m
3
det = 3,08 MGD Jumlahbak
n
n=1,2Q
0,5
n = 1,2 3,08
0,5
2 buah
Q tiap Bak Q
tiap bak
= Q n Q
tiap bak
= 0,135 m
3
det 2 0,07
m
3
det Kecepatan
Filtrasi Vf Vf = 1,4 x 10
-3
A
bed
A bed= Qtiap bak
Vf A bed=
0,07 1,4 x 10
− 3
50 m2
Dimensi bak P : L = 3 : 1 A = 3 P x L
A = 3 L
2
Lebar filter L
L =
√
A 3
L =
√
50 m
2
3
4,08 m
Panjang filter P
P = 3 L P = 3 x 4,08 m
12,3 m
Kecepatan filtrasi
sebenarnya, Vf
Vf = Q
A bed Vf =
0,07 m3 det 50
1,4 x 10
-3
mdet
Sistem Underdrain Direncanakan diameter orifice, d
o
= 1 inch = 2,54 cm Luas orifice,
Ao Ao=0,25 π d
2
Ao=0,25 x 3,14 x 2.54
2
5,06 cm
2
Luas total Orifice, Aotol
A
otol
= 0,3 Abed
Aotot=0,003 x 50 0,15 =
1500 m
2
cm
2
Jumlah orifice, n
o
o= ¿
Aotot Ao
n
¿
n
o
= 1500
5,06 296
buah
Lateral Direncanakan jarak lateral dengan dinding filter = 50 cm
Jumlah Lateral Tiap
filter, n
l
n
l
= P
bed
50 −
1 n
l
= 1230 cm
50 −
1 24
buah Karena Lateral ada dikanan dan kiri manifold maka jumlah lateral adalah = 48 buah
Luas total Lateral, A
L
tol A
ltol
= 2 A
otol
A
ltol
= 2 x 1500 cm
2
3000
cm
2
Luas lateral, A
L
A
l
= A
ltol
n
l
A
l
= 3000 cm
48 62,5
cm
2
Parlaungan Hasibuan, Nur Isnanita, Sandy Juliana Sari VI-35
TUGAS BESAR TEKNIK PENYEDIAAN AIR MINUM DAN PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
KECAMATAN LIMAPULUH 20162017
Parameter Rumus
Perhitungan Hasil
Satuan
Diameter Laterar, d
L
d
l
= 4 A
l
π
0,5
d
l
= 4 x 62,5
3,14
0,5
9 90100
mm diameter
pasaran cm
mm
Jumlah orifice
disetiap lateral
n
o
n
l
296 48
6 buah
Debit melalui lateral, q
1
q
l
= Q
tiap bak
n
l
q
l
= 0,07
48 1,46 x
10
-3
m
3
det Kecepatan
melalui lateral, V
1
v
l
= q
l
A
l
m 0,1
¿ ¿
0,25 x 3,14 x ¿
v
l
= 1,46 x 10
− 3
¿ 0,2
mdet
Kehilangan tekanan
melalui lateral, ∆Hι
∆ Hl= 1
3 f
¿ dl
Vl
2
2 g ¿
1 3
x 0,026 x 2,55 m
0, 1 m x
0 ,2 m3 det
2
2 x 9,81 4,5 x 10
-4
m
Kehilangan tekan melalui
orifice lateral, ΔHol
∆ H
ol
= V o
2
2. g .C
2
∆ H
ol
= 0,2 mdet
2 x 9,81 mdet x 0,6
2
0,03 3
m cm
Manifold Luas total
manifold, Amtot
Amtot = 1.5Altot A
mtot
= 1,5 x 3000 cm
2
4500 cm
2
Diameter manifold, dm
d
m
= 4 x A
mtot
π d
m
= 4 x 4500 cm
2
3,14
0,5
76 cm
Panjang tiap lateral
¿ Lebar bak −dm
2 −
20 ¿
408 cm−76 cm 2
− 20
146 cm
Jarak tiap orifice
¿ pjglateral−100 cm
jml orifice lateral
− 1
¿ 146−100 cm
6−1 9,2
cm Kecepatan
melalui manifold, vm
V
m
= q
m
A
m
V
m
= 0,07 m
3
det 0,25 x 3,14 x 0,76 m
2
0,15 mdet
Parlaungan Hasibuan, Nur Isnanita, Sandy Juliana Sari VI-36
TUGAS BESAR TEKNIK PENYEDIAAN AIR MINUM DAN PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
KECAMATAN LIMAPULUH 20162017
Parameter Rumus
Perhitungan Hasil
Satuan
Kehilangan tekan melalui
manifold, ΔHm
∆ Hl= 1
3 f
Lm dm
Vm
2
2 g ¿
1 3
x 0,026 x 16 m
0,76 m x
0 , 15 mdet
2
2 x 9,81 mdet
2
2,1 x 10
-4
m
Orifice Debit melalui
orifice, q
o
q
o
= q
n
o
q
o
= 0,07 m
3
det 296
2,4 x 10
-4
m
3
det Kecepatan
melalui orifice, v
o
V
o
= q
o
A
o
V
o
= 2,4 x 10
− 4
m
3
det 5,06 x 10
− 4
m
2
0,47 mdet
Kehilangan tekan melalui
orifice, ΔH
o
∆ H
o
= V o
2
2. g .C
2
¿ 0,47 mdet
2 x 9,81mdet x 0,6
2
0,07 7
m cm
Total kehilangan tekan, ∆ H ΔH = H
p
+ H
a
+ H
k
+ H
o
+ H
l
+ H
m
=0,187 + 0,085 + 0,01 + 0,07 + 0,00045 + 0,00021m = 0,35 m
Ketinggian Bak Filtrasi Tinggi muka air maksimum tergantung pada kecepatan filtrasi maksimum.
Kecepatan filtrasi
maksimum, vm
Vm = 1,5. Vf Vm = 1,5 x 1,4 x 10
-3
2,1 x 10
-3
mdet Tinggi muka
air maksimum, X
X =β
1
V
m
V
f
+ β
2
V
m
V
f 2
¿ 0,2935 x
2,1 x 10
− 3
m
3
det 1,4 x 10
− 3
mdet +
0,1007 x 2,1 x 10
− 3
m
3
det 1,4 x 10
− 3
mdet
2
0,67 m
Tinggi bak filtrasi, H H = H
p
+ H
a
+ H
k
+X + ΔH = 0,3 + 0,45 + 0,4567 + 0,67 + 0,35 m
= 2,23 m Freeboard = 20 cm
H = 2,43 m Sistem Inlet
Saluran inlet direncanakan menggunakan pipa dengan kecepatan pengaliran sebesar 1,5 mdet. Debit aliran di pipa inlet utama adalah 0,135 m
3
det. Luas
penampang pipa, A
A= Q
v A=
0,135 m
3
det 1,5 mdet
0,1 m
Diameter pipa, d
d=
√
4 A π
d=
√
4 x 0,1 m
2
3,14 0,356
356 ≈ 400
m mm
Parlaungan Hasibuan, Nur Isnanita, Sandy Juliana Sari VI-37
TUGAS BESAR TEKNIK PENYEDIAAN AIR MINUM DAN PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
KECAMATAN LIMAPULUH 20162017
Parameter Rumus
Perhitungan Hasil
Satuan
Dpas Kecepatan
yang sebenarnya, v
v = Q
A v =
0,135 m
3
det 0,1
1,35 mdet
Panjang pipa terjauh direncanakan, L = 10 m Aksesoris pipa yang digunakan adalah :
Elbow 90° : 3 buah
Tee : 1 buah
Gate valve : 1 buah
Kehilangan tekan akibat
pipa inlet, Hmayor
H
mayor
= f
L d
v
2
2 g ¿
0,026 x 10 m
0,4 m x
1,35 mdet
2
2 x 9,81 mdet
2
0,065 m
Kehilangan tekan akibat
aksesoris pipa, Hminor
H
minor
= ∑k x
V
2
2 g ¿
[
3 x 0,3+1 x 1,5+1 x 0,2
]
x 1,35 mdet
2
2 x 9,81 mdet
2
0,26 26
m cm
Kehilangan tekan pada pipa inlet, : H = H
mayor
+ H
minor
= 6,5cm + 26 cm = 32,5 cm
Sistem Outlet Kecepatan aliran di saluran outlet harus berada diantara 0,9-1,8 mdet.
Outlet menggunakan pipa dengan kecepatan aliran, v = 1,5 mdet. Direncanakan panjang pipa outlet terjauh menuju reservoar, L = 20 m
Luas penampang
pipa, A
A= Q
v A=
0,135 m
3
det 1mdet
0,1 m
2
Diameter pipa outlet, d
d=
√
4 A π
d=
√
4 x 0,1 m
2
3,14 0,356
356 ≈ 400
Dpas m
mm
Kecepatan pada pipa
outlet, v v =
Q A
v = 0,135 m
3
det 0,1
1,35 mdet
Aksesoris pipa yang digunakan adalah :
3 buah elbow 90° : f = 8 inch, k = 0.3
1 buah elbow 90 : f = 18 inch, k = 0.3
1 buah gate valve : f = 18 inch, k = 1.5
1 buah reducer 18”-8” : k = 0.37
Parlaungan Hasibuan, Nur Isnanita, Sandy Juliana Sari VI-38
TUGAS BESAR TEKNIK PENYEDIAAN AIR MINUM DAN PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
KECAMATAN LIMAPULUH 20162017
Parameter Rumus
Perhitungan Hasil
Satuan
Kehilangan tekan akibat
pipa lurus, Hmayor
H
mayor
= f
L d
v
2
2 g ¿
0,026 x 20 m
0,4 m x
1,35 mdet
2
2 x 9,81 mdet
2
0,13 13
m cm
Kehilangan tekan akibat
aksesoris pipa, Hminor
H
minor
= ∑k x
V
2
2 g ¿
[
1,5+0,3
]
x 1,35 mdet
2
2 x 9,81mdet
2
+
[
3 x 0,3+0,37
]
x 1,35mdet
2
2 x 9,81 mdet
2
0,307 30,7
m cm
Kehilangan tekan pada pipa outlet : H = H
mayor
+ H
minor
= 13 cm + 30,7 cm = 43,7 cm
Pipa Pencuci dari Reservoar Direncanakan jarak antara reservoar dengan bak filter terjauh, L adalah 30 m. Pipa yang
digunakan adalah pipa GIP dengan nilai C = 110. Kecepatan pencucian berdasarkan kriteria desain adalah 2,5 – 3,7 mdet. Berdasarkan hal ini
diasumsikan v = 3 mdet Luas
penampang pipa, Across
A
cross
= Q
bak
v A
cross
= 0,07 m
3
det 3 mdet
0,02 m
2
Diameter pipa, d
d=
√
4 A π
d=
√
4 x 0,02 3,14
0,159 159 ≈
200 Dpas
m mm
Slope, S 3,56 x 10-3
3,56 x 10
-3
m ∆H
mayor
∆ H
mayor
= S x L
3,56 x 10-3x 30 m 0,11
m ∆H
minor
= ∆H
mayor
0,11 m
Kehilangan tekan pada
pipa pencuci, Hpp
H
pp
= H
mayor
+ H
minor
Hpp = 0,11 m + 0,11 m 0,22
m
Dimensi Saluran Penampung Air Pencuci Air pencuci yang berada di atas media penyaring dialirkan ke saluran penampung gutter
melalui pelimpah lalu ke gullet dan menuju ke saluran pembuangan. Gutter dan Pelimpah
Dasar gutter harus diletakkan di atas ekspansi maksimum pada saat pencucian. Hal ini dilakukan agar pasir pada media penyaring tidak ikut terbawa pada saat pencucian.
Direncanakan jumlah gutter = 2 buah
Parlaungan Hasibuan, Nur Isnanita, Sandy Juliana Sari VI-39
TUGAS BESAR TEKNIK PENYEDIAAN AIR MINUM DAN PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
KECAMATAN LIMAPULUH 20162017
Parameter Rumus
Perhitungan Hasil
Satuan
Debit backwash, qb = 1,15 m
3
det
Debit gutter, qg = 0,07 m
3
det
Lebar gutter, L = 0,5 m Kedalaman
air di gutter, h h=
Q
gutter
1,38 L
2 3
h= 0,07 m
3
det 1,38 x 0,5 m
2 3
0,22 m
Freeboard = 4 cm Air pencuci masuk ke gutter melalui pelimpah. Jumlah pelimpah yang digunakan adalah 5
buah dengan panjang pelimpah, p = 2 m. Total panjang pelimpah adalah 8 m
Tinggi muka air di atas
pelimpah, h
h= Q
bak
3,33 L
2 3
¿ 0,07 m
3
dt 3,33 x 0,5 m
2 3
0,12 m
Saluran Pembuangan Saluran pembuangan direncanakan berupa pipa. Kecepatan aliran pada saluran berada diantara
1,2-2,5 mdet. Debit backwash, qb = 1,15 m
3
det. Direncanakan kecepatan aliran di saluran pembuangan, v = 2 mdet.
Luas penampang
pipa, Across A
cross
= Q
bak
v ¿
0,07 m
3
det 2 mdet
0,035 m
Diameter pipa pembuangan,
d d=
√
4 A π
¿
√
4 x 0,035 m
2
3,14
0,2 200
m mm
Head Pompa Hl saat backwash = 4,31 m
Tebal lapisan ekspansi = 1,01 m
Kehilangan tejanan pada pipa pencuci = 0,22 m
HT HT = Headloss saat
backwash + tebal lapisan ekspansi +
kehilangan tekan an pada pipa pencuci
= 4,31 m + 1 m + 0,22 m 5,53
m
Daya Pompa P
P = 0,167 Q .HT .γ = 0,167 x 0,07 m
3
det x 5,53 m x 1 kgL
0,055 Kwatt
Keadaan Media Saat Terekspansi Akibat Backwash Kontrol ekspansi :
ε
e
3
1−ε
e
= k
g v
b
υ ρ
w
ρ
s
− ρ
w
6 φd
i 2
Ekspansi hanya terjadi pada media filtrasi saja.
Pasir
Parlaungan Hasibuan, Nur Isnanita, Sandy Juliana Sari VI-40
TUGAS BESAR TEKNIK PENYEDIAAN AIR MINUM DAN PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
KECAMATAN LIMAPULUH 20162017
Kondisi lapisan pada saat backwash :
Diamete r mm
ε
e
3
1−ε
e
1 1−ε
e
ε
e
ε
L
i
cm L
ie
cm
0.353 0.498
0.704 1.311
0.659 0.329
3.55 2.67
2.15 0.718
0.626 0.535
0.4 0.4
0.4 7.155
10.581 12.264
15.223 16.975
15.825 48.023
Persentase tinggi
ekspansi =
∑
L
ie
−
∑
L
i
∑
L
i
× 100 =
48 . 023−30 30
× 100 =60
Antrasit
Kondisi lapisan pada saat backwash :
Diameter mm
ε
e
3
1−ε
e
ε
e
ε
L
i
cm L
ie
cm
1.539 1.838
2.182 0.315
0.221 0.157
0.529 0.485
0.443 0.4
0.4 0.4
17.006 17.982
10.012 21.664
20.950 10.785
53.399
Persentase tinggi ekspansi =
∑
L
ie
−
∑
L
i
∑
L
i
× 100 =
53 .399−45 45
× 100 =18 .6
Kehilangan Tekan Akibat Backwash Kehilangan tekan akibat backwash, H
e
: H
e
=
k g
v
b
υ 1−ε
e 2
ε
e 3
6 φd
i 2
L
ei
Pasir
Diamete r mm
ε
e
L
ie
cm H
e
cm
0.353 0.498
0.704 0.718
0.626 0.535
15.223 16.975
15.825 7.017
10.434 12.053
29.504
Antrasit Diamete
r mm ε
e
L
ie
cm H
e
cm
1.539 1.838
2.182 0.529
0.485 0.443
21.66 4
20.95 5.152
5.419 3.038
Parlaungan Hasibuan, Nur Isnanita, Sandy Juliana Sari VI-41
TUGAS BESAR TEKNIK PENYEDIAAN AIR MINUM DAN PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR MINUM
KECAMATAN LIMAPULUH 20162017
10.78 5
13.609
Kerikil Diameter
inch d
i
mm L
i
cm L
i
d
i 2
110 316
38 58
32 52
2.54 4.7625
9.525 15.875
38.1 63.5
1.575 1.075
1.185 0.874
1.496 0.874
24.413 4.74
1.306 0.347
0.103 0.022
30.931
H
k
= k
g v
b
υ 1−ε
2
ε
3
6 φ
2
∑
L
i
d
i 2
=
4 981
1.33 cm det×9. 41×10
− 3
cm
2
det 1−0.4
2
0.4
3
6 0.99
2
30 .931cm
= 0,33 cm
6.6 Desinfeksi
Kategori