Upload presentasi
Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu
Diterbitkan olehLanny Budiman Telah diubah "6 tahun yang lalu
1
SEDIMENTASI I Nieke Karnaningroem Jurusan Teknik Lingkungan FTSP – ITS
Kampus Sukolilo, Surabaya – 60111
2
SEDIMENTASI I TUJUAN : EFISIENSI REMOVAL :
Meremoval partikel yang mudah mengendap dan benda yang terapung serta mengurangi kandungan suspended solid (Eddy& Metcalf, 2003) EFISIENSI REMOVAL : 50% - 70% untuk TSS & 30% - 40% untuk BOD5 Padatan terendapdikumpulkan o/scrapper mekanis hoppersistem pengolahan lumpur
3
PEMBAGIAN ZONA SEDIMENTASI I
Zona sedimentasi I dibagi atas : ZONA INLET tempat memperhalus transisi aliran dari aliran influent ke aliran steady uniform di zona pengendapan ZONA OUTLET tempat memperhalus transisi dari settling zone ke aliran effluent. ZONA LUMPUR tempat menampung material yang diendapkan berupa lumpur endapan d. ZONA PENGENDAPAN tempat berlangsungnya proses pengendapan (pemisahan) partikel dari air baku, sehingga harus bebas terlepas dari 3 zona lainnya.
4
b d c a a : zone inlet b : zone outlet c : ruang lumpur d : zone pengendapan BAK SEDIMENTASI I
5
BENTUK : FAKTOR DESAIN : Waktu Detensi (td) Over Flow Rate (So)
RECTANGULAR CIRCULAR Bak sedimentasi (circular&rectangular) terdiri atas: Horizontal flow Solids contact Inclined surface FAKTOR DESAIN : Waktu Detensi (td) Over Flow Rate (So) td = V / Q So = Q / As
6
3. Efisiensi removal (Xr)
Xr = Vs / ( Q /A ) KETERANGAN : As = luas permukaan (m2) So = over flow rate (m/s) V = Volume bak (m3) Q = debit(m3/s) Xr = efisiensi removal Vs = Kecepatan pengendapan (m/s)
7
KRITERIA DESAIN 1. Bentuk segi empat dengan panjang: lebar = 1:2
2. Kedalaman bak = 1-3 m 3.Jumlah bak = minimum 2 bak 4.Waktu detensi = 1-3 jam 5.Slope dasar saluran = 1-2% 6.Nre aliran < 2000 agar aliran laminer 7.NFr > 10-5 agar tidak terjadi aliran pendek 8.Nre partikel < 0,5 untuk pengendapan partikel 9.Vh < Vsc agar tidak terjadi penggerusan 10.Freeboard = cm 11.Weir Loading = 9-13 m3/m.dt (Sumber: Al-Layla “ Water Supply Engineering”)
8
KRITERIA DESAIN BP I RECTANGULER
Kriteria Disain Rectangular Range (m) Tipikal Kedalaman 3.05 – 4.6 m 3.66 m Panjang 15.24 – m 24.4 – 39.6 m Lebar 3.05 – 24.4 m 4.88 – m Flight speed 0.61 – 1.22 m/mnt 0.91 m (Sumber : Metcalf dan Eddy, 1991)
9
KRITERIA DESAIN BP I CIRCULAR
Kriteria Disain Rectangular Range (m) Tipikal Kedalaman 3.05 – 4.6 m 3.66 m Diameter 3,05 – 60,96 m 12,2–45,72 m Slope Dasar 0, ,0 in/ft 1 in/ft Flight Travel speed 0.02 – 0.05 m/mnt 0. 03 m/mnt (Sumber : Metcalf dan Eddy, 1991)
15
Sludge Collection
19
TEST KOLOM KETENTUAN : 1. Diameter kolom = 20 cm
TUJUAN Mengetahui efisiensi removal pengendapan KETENTUAN : 1. Diameter kolom = 20 cm 2. Tinggi kolom = 2 – 4 m 3. waktu detensi = 2 – 3 jam 4. Titik sampling berada pada dasar kolom diameter Tinggi
20
Tabel Contoh Test Kolom Prasedimentasi
Lama Sampling (jam) Kec. Pengendapan (mm/dt) Fraksi tersisa (%) 0.5 1 1.5 2 0.35 0.6 0.8 1.2 40 50 59 65 2.5 3 3.5 4 0.12 0.24 0.3 0.4 18 30 35 43 4.5 5 5.5 6 0.2 0.15 0.18 0.23 21 22 25 37 (Sumber: Percobaan Laboratorium)
21
Kurva Kurva Test Kolom 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 Kec. Mengendap (mm/dt)
22
Contoh : Dari kurva sebelumnya, diambil contoh dengan fraksi tersisa ;
40%, 50% dan 60 % Tabel Perhitungan luas Area Fraksi berat (dxi) Kecepatan (Vxi) Luas Area (dxi x Vxi) Total Area 0,1 0,035 0,0035 0,125 0,0125 0,016 0,18 0,018 0,034 0,29 0,029 0,063 0,47 0,047 0,11 0,74 0,074 0,184 (Sumber: Hasil Perhitungan)
23
XT = 1- Xo + Rumus Efisiensi pengendapan :
Tabel Perhitungan Efisiensi Pengendapan Fraksi tersisa Vo XT 40 0,35 0,063 78 50 0,57 0,11 69 60 0,92 0,184 (Sumber: Hasil Perhitungan)
24
Data pada tabel 3.9 di pindahkan dalam bentuk kurva 3.2 yang mrpk
perpaduan antara kecepatan pengendapan (mm/dt) dengan efisiensi pengendapan(%).
25
Dari kurva tersebut dipilih efisiensi design sebesar 75% sehingga
diperoleh kecepatan pengendapan pada bangunan pengendap yang diharapkan adalah 0,42 mm/dt Perencanaan Sedimentasi Tahap I Berdasarkan efisiensi pengendapan yang diinginkan yaitu 75% dengan kecepatan pengendapan sebesar 0.42 mm/dt maka berdasarkan “Performance curves for settling basin of varying effectiveness “ - Fair dan Geyer, diperoleh nilai sebesar 1.8
26
ZONA INLET a. saluran Pembawa Direncanakan : jumlah bak = 2 bak
Q total= 180 L/dt = m3/dt Q per-bak = 0. 18/2 = m3/dt ZONA INLET a. saluran Pembawa Q = 0.18 m3/dt V = 0,6 m/dt Lebar(b):Tinggi(h) = 2: Tinggi saluran = 0,6 m A = A = b . H = 2h.h 0,3 = 2h2 h = 0,4 m b = 0,8 m
27
SALURAN PEMBAWA Dimensi Bak Q per-bak = 9. 10-2 m3/dt
A = Q = m3/dt = 386 m2 2, , t/td = 1,8 t = S / V td = t / 1,8 = 4000 / 0, = 2,6 jam / 1,8 = 9526 detik ≈ 2,6 jam = 1,44 jam….Ok!
28
Volume : V = Q x td = m3/dt X 1,44 jam X 3600 detik/jam = 466 m3/detik L : B = 2 : 1 A = panjang X lebar = L X B = 2B X B = 2B2 386 = 2B2 B = 13,89 ≈ 14 m L = 2B = 2 X 14 m = 28 m H air Volume = 466 = 1,2… Ok! Luas freeboard = 0,3 m Sehingga, h air = 1,2 + 0,3 = 1,5 m Sehingga, dimensi Bak Sedimentasi I Panjang = 28 m Lebar = 14 m Tinggi = 1,5 m
29
Kecepatan horizontal (VH)
VH = L / td = 28 m / 1,44 jam = 19,44 m/jam ≈ 0,0054 m/s Kontrol Nre aliran : Asumsi :T air = 30°C = 0, m2/dt g = 9,81 m/dt Nre aliran = Vh= kecepatan horisontal (m/s) R = jari-jari hidrolis (m) = Luas basah / keliling basah = ( b.h ) / ( b + 2h) = ( 14 X 1,2 ) / ( (1,2)) R = 1,02 m NRe = 0,0054 X 1,02 = 6859, > 2000 tdk Ok! 0,
30
Agar Nre dan NFr sesuai kriteria & agar aliran dapat bersifat LAMINER
Kontrol NFr : = NFr = = , < 10-5 (Tidak Memenuhi Kriteria) Agar Nre dan NFr sesuai kriteria & agar aliran dapat bersifat LAMINER bak pra sedimentasi dilengkapi dengan perforated wall yang terbuat dari pelat baja”
31
Panjang perforated Wall = Lebar Bak Sedimentasi I = 14 m
Lebar perforated Wall = 1,2 m Diameter lubang perforated (d) = 0.2 m lubang(A1) = ¼ = m2 Luas perforated wall = B x H = 14 x 1,2 = 16,8 m2 A lubang total (A2) = 40% A perforated wall40% X 16,8 = 6,72 m2 (0,2)2
32
Panjang perforated Wall = Lebar Bak Sedimentasi I = 14 m
Lebar perforated Wall = 1,2 m Diameter lubang perforated (d) = 0.2 m lubang(A1) = ¼ π D2 = m2 Luas perforated wall = B x H = 14 x 1,2 = 16,8 m2 A lubang total (A2) = 40% A perforated wall40% X 16,8 = 6,72 m2 Jumlah lubang (n)= = = 214 lubang Rencana perforated wall : 27 baris (tiap baris berisi 5 lubang) Jarak horizontal = = 0,5 m Jarak vertikal = = 0,24 m Jarak horizontal Jarak vertikal
33
Kontrol NRe aliran NRe = = = 832,86<2000=Ok!
Jarak horizontal Jarak vertikal Jarak Antar Lubang Q per-lubang = = 4, m3/dt Kecepatan lubang = = 4, m3/dt = 0,013 m/s 0,0314 m2 Kontrol NRe aliran NRe = = = 832,86<2000=Ok! Kontrol NRe partikel Vs = = = 1,
34
Nre partikel = = = 0,01 < 0,5…Ok!
NRe partikel Ok Vs = 0,42 m/s dapat digunakan untuk mengecek efisiensi pengendapan Kontrol Kec.Penggerusan (Vsc) : = 64, > 0, m/s…Ok, tidak terjadi penggerusan = 0,05 , λ = 0,03 , ρs = 2,65, ρw = 1
35
2. ZONA PENGENDAPAN Kontrol apabila 1 bak dicuci Q per bak = 0,18 m3/s
Q per lubang perforated wall = 0,18 m3/s = 8, 214 NRe aliran = Q per lubang = , = 1667 < Ok! π.d.ν π.0,2.0, NRe partikel = tetap, Vsc = tetap 2. ZONA PENGENDAPAN Direncanakan: Efisiensi removal = 75,5% Konsentrasi Suspended Solid = 200 mg/l Diskret dan grit = 90% x Konsentrasi Suspended Solid = 180 mg/l Berat jenis sludge = 1,02 kg/l Partikel terendapkan = 75,5% x 180 mg/l = 135,9 mg/l = 0,1359 kg/m3
36
Berat solid (Ms) per-bak = Q per-bak x partikel terendapkan
= 0,09 m3/dt x 0,1359 kg/m3 = 0,0122 kg/dt = 1056,76 kg/hari Volume sludge = volume solid + volume air = , Ms : Ma = 95 :5 Ma = 19 Ms = = 20,5 m3/hari Direncanakan periode pengurasan = 3 hari sekali volume sludge = 3 hari X 20,5 m3/hari = 61,5 m3 Dimensi ruang lumpur sbb :
37
Luas Bawah (A1) direncanakan B = 3 m L = 2 m sehingga A1 = 6 m2
Ruang Lumpur Luas Bawah (A1) direncanakan B = 3 m L = 2 m sehingga A1 = 6 m2 Luas Atas (A2) direncanakan B = 6 m L = 14 m sehingga A2 =84 m2 Volume Ruang Lumpur (V) adalah: V = 61,5 = 184,5 = t t = 1,5 m
38
3. ZONA OUTLET Penampang weir Direncanakan:
Weir Loading Rate = 9 m3/m.jam = 2, m3/m.jam Lebar Weir (b) = 0,2 m Tinggi weir = 0,4 m Tebal dinding weir (tw)= 0,05 m Panjang weir (Lw) = Q = ,09 m3/s = 36 m weir loading , m3/m.jam b tw h 0,4 m Penampang weir
39
Lay Out Weir Lw = (2.0,2) + B +(2.0,5) +4.K 36 = 0,4 + 13,6 + 1+ 4.K
0.2 m B 0.5 m K Lay Out Weir Lw = (2.0,2) + B +(2.0,5) +4.K 36 = 0,4 + 13, K K = 5,3 m Tinggi muka air weir: Q = 1,84.b.h3/2 0,09 = 1,84.0,2.h3/2 h3/2 = 0,24 h = 0,39 m
40
Perencanaan Intake Tahap II
Jumlah bak = 2 bak Q total = 250 L/dt = 0,25 m3/dt Q per-bak = 0,125 m3/dt Saluran Pembawa Rencana desain: Q = 0.25 m3/dt V = 0,6 m/dt Lebar(b)= 0,8 m(sesuai tahap I) Tinggi saluran (h) = 0,6 m A = Q / h = 0,25 m3/dt / 0,6 m A = m2 A = b . Hair 0,42 = 0,8 . Hair Hair = 0,525 m memenuhi ketinggian air pada perencanaaan tahap I
41
PERFORATED WALL Perencanaan Tahap I ∑lubang = d=0,2 m, Alubang 0,0314 m2 Perencanaan Tahap II lubang = 0,125 m3/s = 5, m3/s 214 Kec.aliran pada lubang = = 5, m3/s = 0,0186 m/s ,0314 m2 Kontrol Nre aliran NRe = = 1158 < 2000, Ok! Kontrol Kecepatan Penggerusan (VSC) = 64, > 0, m/s…Ok, tidak terjadi penggerusan
42
Kontrol Nre partikel NRe partikel = = = 0,01..< 0,5 Ok! ZONA PENGENDAPAN Berat solid (Ms) per-bak = Q per-bak x partikel terendapkan = 0,125 m3/dt x 0,1359 kg/m3 = 0,017 kg/dt = 1467,72 kg/hari Volume sludge = volume solid + volume air = Ms:Ma = 95:5 sehingga Ma = 19 Ms = = 28,44 m3/hari
43
LANGKAH-LANGKAH PERENCANAAN BP I CIRCULAR
Analisa Lab : Ditentukan tes kolom pengendapan dari analisa laboratorium Dibuat grafik isoremoval Diperoleh nilai : td = td x faktor desain ( 1,75 ) (Fyer,Geyer & Okun) Vo = Vo x faktor desain ( 0,65 ) (Fyer,Geyer & Okun) Dicari Vo tiap % removal → Vo = H / tc Dicari td tiap % removal Dicari total fraksi tiap removal Rt = Re + Dibuat grafik : Fraksi removal vs td Fraksi removal vs OFR OFR (Vs) & waktu detensi dapat diperoleh dari kriteria desain.
44
Solid loading = 1,5 – 34 kg/m2.hari Kedalaman = 3 – 6 m
2. Kriteria Desain : OFR = 40 m3/m2.hari Solid loading = 1,5 – 34 kg/m2.hari Kedalaman = 3 – 6 m Diameter = 3 – 60 m Kedalaman analisa settling > 1,5 m 3. Debit (Q) : Direncanakan : ∑ bak = 4 buah Q total (Qave) = 0,224 m3/s Q tiap bak = 0,056 m3/s 4. Luas Permukaan (A surface) A surface = Q tiap bak / OFR = 0,056 m3/detik / (40 m3/m2.hari / detik/hari) = 120,96 ≈ 121 m2
45
5. Menentukan diameter bak pengendap :
As = ¼ . Π. D2 121 m2 = ¼ Π. D2 D = 12,4 m 6. Cek OFR OFR = Q tiap bak / A OFR dicocokkan dengan kriteria desain yang sudah ada, if OK=real dimension 7. Menentukan volume bak Volume = Q x td ( td yang dipakai adalah td desain ) ( ket : td yg digunakan bisa dari analisa kolom settling atau dari kriteria desain) Contoh : digunakan td = 1 jam volume = 0,056 m3/dt x 3600 dt/jam = 201,6 m3 8. Menentukan Kedalaman Bak (H) H = Volume / Asurface = 201,6 m3 / 121 m2 = 1,66 m
46
9. Menentukan diameter partikel terkecil yang dapat mengendap
keterangan : Vs = kecepatan pengendapan partikel = viskositas g = percepatan gravitasi ( 9,81 m/s2 ) Ss = Specific gravity 10. Menentukan Kecepatan Scouring ( Vsc ) Keterangan : ƒ = 0, 02 k = 0,05
47
11. Menentukan kecepatan horizontal pada belokan ( Vh )
a. Kecepatan aliran yang melewati bukaan bawah sumur inlet Sistem inlet clarifier Q = 0,056 m3/detik Direncanakan : v = 0,6 m/detik m2 Cek V : A = ¼ π D2 ¼ π (0,34)2 = 0,0907 ≈ 0,9 m V = Q / A = 0,056 m3/s / 0,9 m2 =0,63…Ok Jika direncanakan panjang pipe inlet = 12 m, maka :
48
Sistem effluent clarifier
Direncanakan : effluen dengan V-notch pada weir ( = 90o) yang dipasang di sekeliling clarifier. Q = 0,056 m3/dt = 4838,4 m3/hari Panjang weir total : L weir= x D = x 12,4 m = 38,9 m Direncanakan : Weir loading rate = 250 m3/m hari Jarak antara pusat V-notch = 0,2 m Maka : Total jumlah V-notch = 38,9 m / 0,2 = 195 buah Q tiap V-notch = 0,056 m3/detik / 195 = 2,87 x 10-4 m2/detik Tinggi air di V-notch (H):
49
Saluran outlet penampang :
Pipa outlet clarifier = pipa inlet clarifier dengan diameter 0,3 m Q = 0,056 m3/detik Direncanakan : v = 0,3 m/detik m Direncanakan lebar saluran = 0,3 m, maka kedalaman saluran: freeboard = 0,3 m h total = 0,6 m + 0,3 m = 0,9 m Pipa penguras lumpur / sludge Misal Q lumpur yg teremoval = 5 m3/hari Direncanakan : Waktu pengurasan = 5 menit = 300 dt
50
Q dalam pipa = V = 1 m/s Diameter pipa (D) : m = 150 mm Cek Kecepatan (V) :
51
Direncanakan panjang pipa (L) sludge 20 m, maka :
Volume Ruang Lumpur (V) adalah: V = 61,5 = t = 1,5 m t kuras = V ruang lumpur/ Volume Sludge = 61,5 / 28,44 = 2,16 hari ≈2 hari
52
Zona Outlet Direncanakan: Weir Loading Rate = 9 m3/m.jam = 2, m3/m.jam Lebar Weir (b) = 0,2 m Tinggi weir = 0.4 m Tebal dinding weir (tw)= 0,05 m Lw = (2.0,2) + B +(2.0,5) +4.K 36 = 0,4 + 13, K K = 5,3 m (TAHAP I) Tinggi muka air weir: Q = 1,84.b.h3/2 h = = 0,34 m (memenuhi tinggi weir tahap I)
Presentasi serupa
© 2024 SlidePlayer.info Inc.
All rights reserved.