proses pengolahan air

Klasifikasi sedimentasi didasarkan pada konsentrasi partikel dan kemampuan partikel untuk berinteraksi. Klasifikasi ini dapat dibagi ke dalam empat tipe (lihat juga Gambar 3.1), yaitu: 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 lumpur 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

PERSAMAAN STOKE LUAS BOLA =2/8 p d2 =1/4 p d2 VOLUME BOLA =4/(3.8) p d3 =1/6 p d3 Figure: 06-04 PERSAMAAN STOKE 5

Jika aliran laminer atau Re kurang dari 200, maka CD  24/Re, and: Ketika kecepatan menjadi berhenti, vs akan menjadi konstan (vterm), and Fnet = 0: Jika aliran laminer atau Re kurang dari 200, maka CD  24/Re, and:  

Dari butiran yang seragam Settling Velocity Rapidly Hitungan pengendapan Dari butiran yang seragam Settling Velocity Rapidly 0 min 10 min 20 min 30 min 40 min z =0 h(t) z =Z Note: z adalah kedalaman sample air (0 di atas dan Z di bawah); h(t) adalah jarak endapan partikel diukur dari z=0 dalam waktu t=40 min, dan dengan besarnya dapat dinyatakan = vterm t. (v =kecepatan)

Pada sembarang t >0, partikel terpisah jadi dua bagian 0 min 10 min 20 min 30 min 40 min h Pada sembarang t >0, partikel terpisah jadi dua bagian Settling velocity dari partikel dapat dihitung v = h/t . Setelah waktu t, the concentration in the mixture (Cmixed) would be a weighted average of the concentrations in the two layers. So, if h < Z: (Co= initial Concentration) If the computed h is ≥ Z, Cmixed will be zero.

Distance Fallen, h (cm) Conc. (mg/L) Velocity (cm/min) 10 min 20 min 40 min 1.5 0.12 1.2 2.4 4.8 5.3 0.70 7.0 14.0 28.0 1.8 24 48 96 1.4 5.0 50 100 200 Jika lima jenis partikel dengan kecepatan endap berbeda2 diuji dalam kolom uji 100cm maka hasilnya akan berbeda pula 0 min 10 min 20 min 40 min 0 cm 50 cm

Total particle concentration pada sembarang kedalaman merupakan jumlah konsentrasi seluruh partikel yang ada pada kedalaman tersebut 0 min 10 min 20 min 40 min z (cm) 50 Cin C (mg/L)

Efisiensi pengendapan = η   Vi hs Vo H

KESIMPULANYA :  

Cmengendap = Maka untuk seluruh partikel menjadi Oleh sebab itu efisiensi total partikel adalah Jika Δf sangat kecil maka menjadi df sehingga

Serta jika f* , merupakan batas vs dan vcrit , maka integral menjadi

Sehingga seluruh partikel terendap dapat dirumuskan sebagai berikut

VH = Q/86400 WD VH = velocity horizontal (m/detik) Q = flow rate (m3/hari) W = lebar kolam (m) D = dalam kolam (m)

Velocity vertikal merupakan fungsi karakteristik pengendapan partikel. Partikel yang memiliki velocity vertikal sama dengan atau lebih besar dari Vs akan terpisah dari cairan. Partikel yang memiliki velocity lebih kecil dari Vs akan dipisahkan dalam proporsional terhadap (1) velocity pengendapannya Vs, dan (2) jarak dari dasar kolam ke influen

- Parameter dasar disain kolam pengendapan adalah aliran per hari per luas permukaan. - Waktu pengendapan dengan Vs sama dengan waktu yang dibutuhkan untuk bergerak secara horizontal dalam kolam tv = tH Dalam term velocity, waktu tersebut dapat diekspresikan : D/Vs = L/Vh

Vs = Q/WL Vs = velocity pengendapan kritis (m/detik) Q = laju aliran (m3/hari) W = lebar kolam, m L = panjang kolam, m Jadi disain kolam didasarkan pada aliran permukaan. Disain kolam untuk limbah kota 24000-40000 liter/m2/hari dengan waktu tinggal 1,5 – 2 hari

Kriteria desain dalam JWWA (1978): Kedalaman (H) : 3 – 5 m Waktu detensi (td) : ≥ 1,5 menit Persamaan yang digunakan: dengan: Q = debit yang masuk bak pengumpul (m3/dtk) V = volume air yang masuk bak pengumpul (m3) td = waktu detensi (dtk) A = luas bak pengumpul (m2) H = kedalaman bak pengumpul (m) p = panjang bak pengumpul (m) l = lebar bak pengumpul (m)

CONTO SOALE Suatu kolom pengendapan setinggi 150 cm dipakai untuk mengendapkan partikel diskret. Pada kedalaman 120 cm terdapat titik sampling untuk mengambil sampel pada waktu tertentu. Data tes yang diperoleh adalah sebagai berikut: Berapakah % total pengendapan partikel diskret pada kecepatan/over flow rate 0.025 m3/detik-m2 ?

JAWAB : Hitung kecepatan mengendap v = h/t, sehingga hasilnya Gambarkan hubungan fraksi tersisa vs kecepatan

Hitung jumlah total fraksi yg terendapkan

Hitung luasan di atas kurva Jadi jika kita pakai kecepatan Pengendapan 0.025 m/dtk, maka Partikel yang mengendap 65 % dari seluruh partikel yg ada

v R 0.006 80.00% 0.01 63.62% 0.02 54.85% 0.03 52.04% 0.04 48.02% 0.042 43.76% 0.044 42.25% 0.046 34.18% 0.048 30.27%

CONTOH DIMENSI BAK PENGENDAPAN PERTAMA

Kita anggap lebar bak w = 3 meter Rencanakan bak pengendapan dengan debit kebutuhan penyediaan air maksimum Q = 0.5 m3/dtk, apabila dari hasil tes laboratorium diperoleh flow rate 0.025 m/detik. Jawab : Kita anggap lebar bak w = 3 meter Panjang = L meter dan Dalam bak = H meter Luas Kolam Pengendapan = Q total / Vt (0,5 m3/detik) / (0,025 m/detik) = 20 m2 = W x L       a

        Jika H= 3 meter Sehingga dalam kolam tv = 3/0.025 detik = 120 detik v hor = Q/(W.H)= 0.5/(3.3)= 0.5 m/detik Sehingga th hor = 7/0.57 m/detik = 14 detik Karena tv > th kolam kurang baik, perlu coba lagi

        Jika H= 3 meter Sehingga dalam kolam tv = 3/0.025 detik = 120 detik v hor = Q/(W.H)= 0.5/(3.3)= 0.5 m/detik Sehingga th hor = 7/0.57 m/detik = 14 detik Karena tv > th kolam kurang baik, perlu coba lagi

CONTOHDESAIN KOLAM PENGENDAPAN

Contoh Soal Perhitungan dimensi kolam pengendapan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu menggunakan hukum Stokes dan hukum Newton. Berdasarkan analisis lumpur di lokasi penambangan, didapat persen solid yang terkandung dalam air adalah 4,6%, oleh karena itu perhitungan dimensi kolam pengendapan menggunakan pendekatan hukum Stokes. Berdasarkan pengukuran di lapangan diketahui: Debit maksimum pompa (Qpompa) = 900 m3/jam Ukuran partikel yang keluar dari kolam (D) = 0,000002 m Berat jenis partikel padatan (p) = 2500 kg/m3 Kekentalan dinamik air (Vis.) = 0,00000131 kg/m.dtk Persen padatan (Solid) = 0,046 Persen air (Air) = 0,954

Berdasarkan data-data tersebut di atas, maka dapat dihitung : Berat padatan per m3 = Sol x Qmat x 2500 = 0,046 x 900 m3/jam x 2500 kg/m3 = 103500 kg/jam Berat air per m3 = Air x Qmat x 1000 = 0,954 x 900 m3/jam x 1000 kg/m3 = 858600 kg/jam Volume padatan per detik = Berat solid / (p x 3600) m3/detik = 103500 kg/jam / (2500 kg/m3 x 3600) = 0,0115 m3/detik Volume air per detik = (858600 kg/jam / (1000 kg/m3 x 3600) = 0,2385 m3/detik Total volume per detik = (0,0115 + 0,2385) m3/detik = 0,25 m3/detik

Kecepatan Pengendapan = = 0,0024 m/detik Luas Kolam Pengendapan = Q total / Vt = (0,25 m3/detik) / (0,0024 m/detik) = 104,16 m2

Dimensi Kolam Pengendapan Menurut Perhitungan Dengan Hukum Stokes. Q total (m3/jam) p (kg/m³) Vis. (kg/ms) Sol. (%) Air Ukuran (m) Vt (m/s) A (m²) 900 2500 1,31.10-6 4,6 95,4 2. 10-6 0,0024 104,16   4. 10-6 0,0099 25,25 6. 10-6 0,0224 11,16 Kedalaman Kolam (H) = 3 m Lebar Kolam (b) = 9 meter Panjang kompartemen = 104,16 / 9 = 11,573 dibulatkan menjadi 12

Volume Kolam Pengendapan Kolam pengendapan memiliki 3 buah kompartemen yang masing-masing kompartemen memiliki panjang 12 m, lebar 9 m dan kedalaman 3 m. Kedalaman tiap-tiap kompartemen berkurang 0,5 m sebagai perbedaan ketinggian antar kompartemen. Maka volume kolam pengendapan bisa dihitung sebagai berikut : Volume kolam pengendapan = 3 x (p x b x (t-0,5 m)) = 3 x (12 x 9 x (3-0,5 m)) = 810 m³ Waktu yang dibutuhkan partikel untuk mengendap (tv) adalah tv = H / vt; di mana (H) sama dengan kedalaman kolam pengendapan. = 3 m / 0,0024 m/detik = 1250 detik = 20,8 menit

Partikel padatan akan mengendap dengan baik jika waktu yang dibutuhkan material untuk keluar dari kolam pengendapan (th), tv < th. Kecepatan air dalam kolam (vh), adalah vh = Q total / A A = b x h = 9 x 3 = 27 m² vh = 0,25 m3/detik / 27 m² = 0,00925 m/detik Sehingga th dapat dicari dengan rumus: th = P / vh = 36 m / 0,00925 m/detik = 3891,89 detik = 64,86 menit

Berdasarkan perhitungan di atas didapat tv < th, dengan membandingkan waktu pengendapan dan waktu keluarnya air dan material dapat digunakan untuk mengetahui persentase pengendapan. Persentase pengendapan = = ((64,86 menit ) / (64,86 menit + 20,8 menit)) x 100 % = 75,71 % Dengan persentase tersebut maka material yang terlarut dalam air tidak semuanya terendapkan. Padatan yang berhasil diendapkan hanya 75,71 % dari total padatan yang masuk ke kolam. Padatan yang berhasil diendapkan dalam waktu sehari dengan jam hujan per hari adalah 2 jam : = 0,0115 m3/detik x 3600 detik/jam x 2 jam/hari x 75,71 % = 62,687 m³/hari

Waktu pengerukan. = Vol. Kolam / Vol. Total padatan yang Waktu pengerukan = Vol. Kolam / Vol. Total padatan yang berhasil diendapkan = 810 m³ / 62,687 m³/hari = 12,92 hari = 13 hari Sehingga pengerukan lumpur dari dasar kolam dapat dilakukan dengan interval 13 hari sekali, supaya air dari kolam pengendapan menjadi bersih.

TUGAS RUMAH A clarifier is designed to have a surface overflow rate of 28.53 m3/(m2 day) (700 gal/(ft2 day)). Estimate the overall removal with the settling analysis data and particle size distribution incols dia. mm 10 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.02 %berat 12 18 35 72 86 94 99 The water temperature is 15oC and the specific gravity of the particles is 1.20. µ=0.00113 N /s/m2 = 0.00113 kg/(s m) ρ = 0.9990 And calculate also Re

TUGAS RUMAH

TUGAS RUMAH

TUGAS RUMAH

TUGAS RUMAH

TUGAS RUMAH

TUGAS RUMAH

DESAIN KOLAM PENGENDAPAN Dengan plate slatter Effluent Launder (a manifold)

Desain Kolam Pengendapan

Plate SETTLER Sedimentation tanks are commonly divided into layers of shallow tanks (lamella) The flow rate can be increased while still obtaining excellent particle removal Lamella systems are essentially the same as conventional sedimentation tanks, except that a series of flat plates are fitted in the tanks, inclined at about 60o to the base of the tank. The plates are spaced at about 150 mm apart. Solid particles settle on to the surface of the plates and slide down the surface. The plates are scraped when excess sludge accumulates. Effective surface area for settlement is increased by the inclined plates giving such systems a smaller footprint than conventional tanks. Several variations on this theme are being developed by water companies, including tube settlement and mechanically rotating plates. http://www.civl.port.ac.uk/enviro/EE%20INTRO%202004.doc More lamella references http://www.vateknik.lth.se/Education/UW/Solutions%202004/S18%20UW%202004.pdf Journal paper http://arjournals.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.fl.17.010185.000515;jsessionid=jxKgw91RCT3e

Defining critical velocity for plate and tube settlers   b Path for critical particle? a C How far must particle settle to reach lower plate? hc L h b a What is total vertical distance that particle will travel? Vup Va a   A

Compare times Time to travel distance hc = Time to travel distance L      

Substitue velocity settling - vs        

Berapa kecepatan endap-nya ????