90910690 Tgs Sedimentasi Re
-
Upload
iiq-srie-febria -
Category
Documents
-
view
230 -
download
0
Transcript of 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
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
2/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 2
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
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
3/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 3
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
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
4/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 4
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(%)
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
5/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 5
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(%)
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
6/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 6
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
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
7/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 7
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
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
8/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 8
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.
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
9/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 9
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
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
10/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 10
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
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
11/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 11
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
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
12/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 12
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
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
13/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 13
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
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
14/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 14
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
-
8/13/2019 90910690 Tgs Sedimentasi Re
15/15
TUGAS SEDIMENTASI B REINITA AFIF AULIA [3308100078] | 6/14/2011 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