5 sedimentasi dalam air minum

UNIT
SEDIMENTASI
Nieke Karnaningroem
Jurusan Teknik Lingkungan FTSP – ITS
Kampus Sukolilo, Surabaya – 60111
Email: nieke@enviro.its.ac.id

AIR MINUM

TUJUAN SEDIMENTASI
 pemisahan

solid-liquid
menggunakan pengendapan
secara gravitasi untuk
menyisihkan suspended
solid

APLIKASI SEDIMENTASI
PADA PAM

1. Pada pengendapan air permukaan untuk
1. penyisihan partikel diskret, pengendapan flok hasil
koagulasi-flokulasi, khususnya sebelum disaring dengan
filter pasir cepat
2. Pengendapan lumpur hasil pembubuhan
soda-kapur pada proses penurunan
kesadahan pengendapan presipitat pada
penyisihan besi dan mangan dengan
oksidasi

TYPICAL DIMENSIONS
OF SEDIMENTATION TANKS
______________________________________________________
Description
Dimensions
Range
Typical
______________________________________________________
Rectangular
Depth, m

3‑5
3.5
Length, m
15‑90
25‑40
Width, m
3‑24
6 ‑10
Circular
Diameter, m
4‑60
12 ‑45
Depth, m
3‑5
4.5
Bottom Slope, mm/m
60‑160
80
______________________________________________________

TIPE SEDIMENTASI








SETTLING TIPE I:
pengendapan partikel diskrit,partikel mengendap secara individual dan
tidak ada interaksi antar-partikel
SETTLING TIPE II:
pengendapan partikel flokulen, terjadi interaksi antar-partikel sehingga
ukuran meningkat dan kecepatan pengendapan bertambah
SETTLING TIPE III:
pengendapan pada proses biologis, dimana gaya antar-partikel saling
menahan partikel lainnya untuk mengendap
SETTLING TIPE IV:
terjadi pemampatan partikel yang telah mengendap yang terjadi karena

berat partikel

CLASSIFICATION OF SUSPENDED
PARTICLES
SUSPENDED PARTICLES IN WATER AND
WASTEWATER HAVE BEEN CATEGORIZED INTO
THREE GENERAL CLASSES:
1 ‑ DISCRETE PARTICLES:
Particles that will not readily flocculate, independent ,
settling rate is independent of concentration, and flow
rate is critical (see Figure bellow‑class 1).
Examples of discrete particles are sand, gravel
washing, and silt.
2 ‑ FLOCCULENT PARTICLES :
Particles with relatively low concentration, possible
aggloromation, and their settling is highly affected by
detention time and flow rate(see Figure bellow‑class 2).

SETTLING TIPE
AIR JERNIH

KEDALAM
AN

PARTIKEL
DISKRET
PARTIKEL
FLOKULEN
PERTIKEL
TERTAHAN
KOMPRESI

WAKT

CLASSIFICATION OF SUSPENDED
PARTICLES
3.Hindered particles : Particles with high
suspended concentrations (as in
sludge thickening), their settling is
affected by mixing and the duration of

detention time
(see Figure bellow‑class 3).

OVERFLOW RATE
Qovr = Q/A
Area

A

Q

SOLIDS LOADING RATE
SLR = (Q*C)/A
Q*C
Area

A

PENGENDAPAN TIPE I

PENGENDAPAN TIPE I
GAYA YANG BEKERJA PADA PARTIKEL DI AIR
GAYA

IMPELLING:

FI = FG - FB =mg - mw g = (S - ) g V






GAYA

FI = gaya impelling
s = densitas massa partikel
 = densitas massa liquid
V = volume partikel
g = percepatan gravitasi

DRAG:

FD = CD Ac  (Vs2/2)





FD = gaya drag
CD = koef. Drag
Ac = luas potongan melintang partikel
Vs = kecepatan pengendapan

GAYA IMPELLING = GAYA DRAG
(S - ) g V = CD Ac  (Vs2/2)

Vs 

2g

CD

 ρs  ρ  V

 ρ 
A

 c

bila V/Ac = (2/3) d, maka:
4g
Vs 
3C D

 ρs  ρ 

 ρ 
d



DRAG COEFFICIENT:
EQUATIONS
Vs d
GENERAL
4 g s   
V 
d N 

EQUATION

s

3 CD



LAMINAR FLOW
24
NRE < 1 C D  N

Re

Re



Vs 

g
s   d 2
18

TRANSITIONAL FLOW
24
3
4 C 

 0.34
1 < NRE < 10 D
1/ 2
N Re N Re
FULLY TURBULENT
FLOW , NRE > 104

C D  0.4

g s   d
Vs 
0.3


GRAPHICAL SOLUTION TO SETTLING
VELOCITY

CONTOH SOAL

Hitung kecepatan pengendapan
partikel berdiameter 0,05 cm dan
specific gravity 2,65 pada air
dengan temperatur 20oC.

PENYELESAIAN
1. Asumsikan pola aliran laminer, gunakan persamaan
Stoke’s dengan  = 998,2 kg/m3 dan  = 1,002 10-3
N.detik/m2 pada temperatur air 20oC.

Vs 

9,81
2
(2650

998,2)
*
0,0005
 0,22 m/detik
-3
18 *1,002x10

2. Cek bilangan Reynold:
998,2.0,0005.0,22
 transisi
N Re 
 112
3
1,002 x10
3. Hitung nilai CD:
24
3
CD 

 0,34  0,84
0 ,5
112 112

PENYELESAIAN
4. Hitung kecepatan pengendapan
Vs 

4 * 9,81 2650  998,2 

0,0005  0,11 m/detik
3 * 0,84  998,2


5. Ulangi langkah 2, 3, dan 4 hingga diperoleh
kecepatan pengendapan yang relatif sama dengan
perhitungan sebelumnya (metoda iterasi).
6. Hasil akhirnya adalah
NRe = 55, CD = 1,18, dan Vs = 0,10 m/detik.

COLUMN SETTLING TEST
Besarnya partikel yang mengendap
diuji dengan column settling test
 Vo = H/t


H

PENGENDAPAN PARTIKEL DISKRIT
F

1 o
VdF
Vo 
0



Besarnya fraksi pengendapan partikel total
dihitung dengan:
Fo

1
RT  ( 1  Fo )  VdF
Vo 0
(1-Fo)
o
=1 fraksi
VdF

Vo 0

F

= fraksi partikel dg. kecepatan > Vo

partikel dg. kecepatan < Vo

vl
vs