PENGOLAHAN AIR - SEDIMENTASI
Dalam penggunaan bak pengendapan bundar, pemasukan
umpan air bisa dari pusat/tengah
lingkaran
(center feed) maupun dari sekeliling
lingkaran (peripheral
feed)
(Gambar-4).
Dalam kondisi ideal,
efisiensi pengendapan juga
sama dengan bak pengendapan rektangular,
yaitu hanya tergantung pada laju
pembebanan (overflow rate)
so saja. Dalam bak pengendapan tersebut, lintasan yang ditempuh oleh partikel diskrit tidak berupa garis
lurus tetapi berupa kurva sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar-5
Gambar-5. Lintasan partikel diskrit dalam bak pengendapan sirkular
Dari gambar-7, bisa dilihat bahwa pada kecepatan pengendapan 1,36
x 10-3 m/detik, fraksi berat partikel yang terisa adalah 0,49.
Semua partikel yang mempunyai kecepatan pengendapan lebih besar dari so akan diendapkan
secara sempurna.
Untuk kedalaman1.8 m dan waktu 50menit,
vo
Pada waktu
pengendapan 50 rnenit dalam Gambar-9, 50 % padatan mengendap pada kedalaman 1.8 m dan 60 %
mengendap pada 0.78 m (titik B). Kedalaman rata – rata untuk mengendap partikel
antara 50-60% adalah (1.8 + 0.78) / 2 = 1.29 m
Untuk rentang 60 sampai
70%, 60% rnengendap pada 0.78 m dan 70%
mengendap pada 0.42 m, (titik
C) memberikan rata – rata
kedalam mengendap 0.6 m.
Baca Selengkapnya »
Dr.Ir.Hamzah
Lubis,SH.,M.Si
Pengantar:
Sedimentasi adalah pemisahan
partiker-partikel padatan tersuspensi dalam air dengan pengendapan secara
gravitasi. Bak sedimentasi sering disebut juga sebagai clarifier maupun thickener.
Jika tujuan utama operasi sedimentasi adalah untuk menghasilkan aliran keluaran
yang rendah padatan tersuspensi, maka bak sedimentasi biasanya disebut sebagai clarifier. Jika tujuan utamanya adalah
untuk menghasilkan suspensi yang pekat, maka bak sedimentasi disebut sebagai thickener. Namun demikian, istilah
clarifier dan thickener sering digunakan sebagai istilah yang tidak dapat
dibedakan.
Kebalikan dengan sedimentasi, dalam
beberapa kasus, partikel yang ada di dalam air bisa menjebak gas-gas terlarut
di dalamnya sehingga partikel akan mengapung karena mempunyai massa jenis lebih
kecil dari massa jenis air. Operasi untuk memisahkan partikel seperti ini
disebut operasi flotasi (pengapungan,plotation).
Dalam unit pengolahan air, sedimentasi
digunakan untuk memisahkan secara cepat partikel mengendap, impuritas
terflokulasi atau terkoagulasi, dan impuritas terpresipitasi dari operasi
pelunakan. Dalam operasi pengolahan air limbah, sedimentasi digunakan pada
berbagai pemisahan padatan organik maupun anorganik dari air limbah. Bak
pengendapan primer digunakan untuk memisahkan padatan dari air limbah yang
masuk unit pengolahan. Bak pengendapan sekunder digunakan untuk memisahkan
padatan dari keluaran reaktor biologi.
Ukuran partikel
Prinsip utama dari sedimentasi adalah
memberikan kesempatan air untuk tinggal atau
mengalir dengan laju sangat lambat sehingga partikel-partikel yang lebih
berat akan mengendap ke bawah karena gaya gravitasi. Partikel-partikel dalam
air mempunyai berat jenis (spesific
gravity) bervariasi dari 1,04 hingga 2,65. Partikel-partikel yang mempunyai
spesific gravity lebih besar dari
1,20 akan mudah mengendap ke dasar bak sedimentasi. Sebaliknya,
partikel-partikel yang lebih ringan akan sukar megendap. Laju pengendapan berbagai ukuran partikel
tersaji pada Tabel-1.
Tabel-1
Waktu Pengendapan Berbagai Ukuran Partikel
Diameter
Partikel (mm)
|
Nama Partikel
|
Waktu
Pengendapan pada Ketinggian I kaki/ft
|
10
1
0,1
0,01
0,001
0,0001
0,00001
|
Kerikil
Pasir kasar
Pasir halus
Lumpur
Bakteri
Partikel tanah
liat
Partikel
koloid
|
0,3 detik
3 detik
38 detik
33 menit
35 jam
230 hari
63 tahun
|
Proses pengendapan partikel-partikel di
dalam air terutama tergantung pada faktor-faktor berikut : (1) Kecepatan
aliran, (2) Ukuran, bentuk, dan massa jenis partikel, (3) Sifat partikel, dan
(4) Viskositas cairan. Faktor (1), (2) dan (3) merupakan faktor yang paling
diperhatikan dalam perancangan bak sedimentasi. Viskositas tergantung pada
temperatur dan merupakan hal yang sukar untuk mengendalikan faktor ini.
Kombinasi dari faktor-faktor tersebut di atas juga akan menghasilkan
karakteristik pengendapan yang berbeda-beda.
Klasifikasi
pengendapan
Karakteristik pengendapan
partikel-partikel tersuspensi terutama tergantung pada sifat partikel,
konsentrasi dan kondisi peralatan pengendapan. Untuk lebih tepatnya, perilaku
pengendapan sering diklasifikasikan dalam 4 kategori pemisahan.
Kategori
I. Konsentrasi padatan tersuspensi relatif encer dan partikel-
partikel
di dalamnya tidak mempunyai kecenderungan untuk
saling tarik menarik maupun
tolak-menolak. Tiap-tiap partikel
mempunyai laju pengendapan tetap dan tidak
tergantung pada
partikel-partikel
lainnya.
Kategori
II. Padatan tersuspensi relatif encer, tetapi kebanyakan partikel
mempunyai
kecenderungan bergabung (membentuk flok)
selama periode pengendapan. Karena
partikel yang lebih besar
akan terbenfuk
selama pengendapan, maka laju pengendapan
berubah sebagai fungsi waktu. Air limbah yang
masuk pada bak
pengendapan
primer (proses flokulasi) sering menunjukkan sifat
pengendapan kategori II ini.
Kategori
III. Pengendapan partikel dengan konsentasi intermediat yaitu
jarak antar partikel begitu dekat sehingga
bisa saling
mengganggu selama pengendapan,
Partikel-partikel tetap pada
posisinya relatif terhadap partikel lainnya
dan semua patikel
mengendap dengan kecepatan konstan. Sebagai
hasilnya, masa
partikel-partikel akan mengendap dengan
kecepatan konstan.
Pada bagian atas massa yang mengendap, akan
berupa lapisan
batas yang berbeda antara cairan dan padatan
yaitu masa
partikel yang mengendap dan cairan jernih.
Pengendapan tipe
ini
terjadi pada kedalaman menengah dari bak sedimentasi
setelah
proses lumpur aktif.
Kategori
IV. Compression setting yaitu
pengendapan partikel yang terjadi
pada
konsentrasi padatan tinggi sehingga partikel saling
bersentuhan satu sama lain dan
pengendapan hanya bisa terjadi
dengan pemadatan masa partikel. Pengendapan
tipe ini terjadi
pada bagian bawah dari
bak sedimentasi setelah proses lumpur
aktif.
Sebagai
gambaran, perbedaan pola pengendapan antara partikel yang tidak saling
berinteraksi (partikel diskrit, discrete particles) dan partikel yang mempunyai sifat bisa saling
berinteraksi (partikel flokulen, flocculent
particles) disajikan pada Gambar-1. Perancangan bak sedimentasi paling
sederhana dengan menganggap karakteristik pengendapan dengan kategori I. Namun
demikian, untuk perancangan yang lebih teliti, seperti perancangan bak
sedimentasi untuk flokulasi maupun lumpur aktif sering menggunakan kategori II.
Gambar-1.(a) Pola pengendapan partikel
diskrit dan (b)
partikel
flokulen (b)
Pengendapan partikel diskrit
Bak pengendapan ideal
Bak
pengendapan bisa dirancang berbentuk persegi panjang (rectangular) dengan aliran hirisontal maupun berbentuk lingkaran (circular) dengan aliran vertikal. Di
dalam aliran bak horizontal, pengendapan dianggap terjadi seperti partikel yang
berada dalam air yang diam, tanpa ada pengaruh adanya aliran air. Agar
mendekati sifat ideal, bak pengendapan horizontal harus memiliki beberapa
karakter antara lain:
a.
Partikel mengalami pengendapan dengan
tipe I, atau dengan kata lain
partikel bersifat diskrit.
b.
Air masuk bak sedimentasi mempunyai
distribusi partikel yang merata.
Demikian juga air meninggalkan bak pengendapan.
c.
Arah aliran adalah horizontal dengan
kecepatan aliran (Vo) sama di
semua bagian bak pengendapan. Oleh karena itu,
waktu tinggal partikel di semua bagian bak juga sama. Waktu tinggal sama dengan
volume bak dibagi dengan kecepatan volumetrik air keluar bak.
d.
Partikel mempunyai distribusi yang merata di
seluruh kedalaman dari zona pemasukan air.
e.
Partikel yang mencapai zona lumpur
langsung dipisahkan dari zona
tersebut sehingga tidak akan tersuspensi
kembali ke dalam air.
Gambar-2. Bak pengendapan persegi empat
dengan
aliran hirizontal
Agar
memenuhi beberapa kriteria di atas, maka bak pengendapan horizontal dirancang
mempunyai empat zona sebagaimana tersaji pada Gambar-2, yaitu:
a.
Zona pemasukan diran caflg agar mampu
mendispersikan aliran air
masuk dan padatan tersuspensi
terdispersi seragam di seluruh bagian penampang zona pemasukan.
b.
Zonapengendapan,
tempat partikel mengendap bersama-sama aliran air.
c.
Zona
pengeluaran, untuk mengeluarkan air yang telah dipisahkan
partikel-partikelnya.
d.
Zona lumpur, untuk mengumpulkan lumpur yang mengendap pada bagian
bawah bak pengendapan tanpa adanya resiko
tersuspensi kembali ke
dalam air akibat turbulensi aliran air.
Kerja yang sesungguhnya bak sedimentasi
dibatasi oleh zona pengendapan yaitu partikel mengendap tidak lurus ke bawah
tetapi merupakan jumlah vektor dari kecepatan aliran (Vo) dan kecepatan
pengendapan (s). Jalur yang ditempuh oleh partikel selama pengendapan mengikuti
pola seperti pada Gambar-3. Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya, bahwa
kecepatan aliran horizontal air adalah dianggap sama di seluruh zona
pengendapan, tetapi laju pengendapan bisa bervariasi tergantung pada ukuran
partikel, bentuk, dan massa jenis partikel.
Gambar-3. Arah aliran partikel selama
pengendapan didalam
bak
pengendapan persegi aliran horizontal
Menurut
Gambar-3,
semua partikel yang memiliki kecepatan pengendapan sama atau lebih besardari
harga kritis kecepatan pengendapan So akan mengendap secara sempurna,
sedangkan partikel yangmempunyai kecepatan pengendapan s lebih kecil akan
memiliki rasio pemisahan sebesar.
h/H
= s/so =R
Derajat pengendapan partikel dipengaruhi
so, dengan menggunakan notasi dari Gambar-2 dan 3
So/Vo
= H/L dan vo = Q/BH
So = Q/BL = Q/A
A = luas permukaan
bakpengendapan.
Persamaan di atas menunjukkan bahwa pada
pengendapan partikel diskrit dalam bak pengendapan rektangular aliran horisontal
'hanya tergantung pada luas permukaan bak pengendapan dan kecepatanaliran
volumetrik air' yang keduanya menyatakan harga pembebanan permukaan atau ‘surfaceoverflowrate', So.
Efisiensi pengendapan tidak tergantung pada kedalaman bak (H) dan waktu
tinggal(To). Namun demikian, untuk berbagai bentuk bak pengendapan
mengharuskan dirancang tinggi bak yangtertentu yaitu H. Dengan waktu tinggal To, semua partikel
telah mengendap sampai dasar bak
pengendapan
dan bisa dipisahkan dari aliran air bila kecepatan pengendapannya sama dengan
atau lebih besar
dari
s = H/To ; dengan s = Q/A = so
|
 |
Gambar-5. Lintasan partikel diskrit dalam bak pengendapan sirkular
(a) umpan dari pusat;
(b) umpan dari sekeliling
Dari rumus di atas bisa
diketahui bahwa surface overflow rate
mempunyai
satuan kecepatan volumetrik
air (satuan volume per satuan waktu) per satuan luas bak sedimentasi, misalnya
gal/(day-ft2)dan
m3/(hari-m2). Satuan tersebut akan sama dengan satuan kecepatan
pengendapan, misalnya ft/jam dan meter/detik.
Dari konversi satuan bisa diperoleh bahwa overflow
rate 100 gal/day-ft2
sama dengan kecepatan
pengendapan 0,555 ft/jam.
Kecepatan pengendapan
1 cm/detik
sama dengan overflow rate 2l.2OO
gal/day-ft2. Dengan menggunakan konversi satuan tersebut, kecepatan
pengendapan pada berbagai overflow rate
bisa ditentukan secara proporsional.
Pada kenyataannya,
padatan tersuspensi di dalam air akan mempunyai ukuran yang bervariasi. Oleh karena itu perlu mengevaluasi
keseluruhan kisaran kecepatan pengendapan partikel agar bisa menentukan kemampuan pengendapan secara
keseluruhan dari rancangan kecepatan pengendapan atau overflow
rate
yang telah ditetapkan. Halini
memerlukan percobaan menggunakan kolom yang sering disebut kolom uji. Dalam pengujian
secara batch, sampel diambil dari berbagai kedalaman sebagai fungsi waktu dan dianalisa konsentrasi
padatan tersuspensinya. Data
yang diperoleh kemudian diolah dan bisa
dibuat
grafik sebagaimana tersaji pada Gambar-6. Dengan menggunakan notasi pada Gambar-6,
pemisahan tolal padatan sama dengan :
Gambar-4. Bak pengendapan sirkular aliran horisontal
Dari analisis mengenai bak pengendapan
ideal terdahulu bisa diambil kesimpulan bahwapemisahan padatan tersuspensi
merupakan fungsi over/low rate ata:u rancangan kecepatan pengandapan sodan luas
permukaan bak pengendapan. Kedua parameter tersebut sekaligus akan menetukan
waktu tinggalt dan kedalam bak H. Meskipun analisis mengenai bak pengendapan
ideal bersifat teoritis, namun hal inimemberikan alasan yang rasional mengenai
metode perancangan bak sedimentasi.
Gambar-6. Frekwensi distribusi kumulatif
kecepatan pengendapan
Di dalam praktek, bak sedimentasi
mempunyai beberapa pertimbangan perancangan antara lain adalah (Kamala, 1993): {a). Waktu tinggal. Waktu tinggal adalah waktu yang
diperlukan oleh air untuk tinggal
di dalam bak sedimentasi.
waktu tinggal air dalam
bak sedimentasi sederhana biasanya antara 3 -4 jam. Bila bak sedimentasi digunakan setelah proses koagulasi maka waktu
tinggal berkurang menjadi 1
sampai 1/2 jam; (b). Dimensi
tanki. Kedalam air minimum adalah 2,5 m. Panjang bak biasanya 3 – 4 kali
lebar. Bak sedimentasi yang sempit (lebar kecil) lebih disukai karena
turbulensi yang dihasilkan lebih
kecil. Lebar bak sedimentasi dibatasi
sampai 12 m; dan (c). Laju aliran. Laju aliran air tidak boleh
melebihi 300 mm/menit. Kebanyakan bak
sedimentasi beroperasi pada laju aliran antara 0,3 - 3meter/menit.
Contoh 1.
Bak pengendapan rectangular dirancang
untuk pengendapan air sebelum ke unit saringan pasir cepat. Aliran air g juta gallon per hari,
overflow rate 600 gal/hari-ft2,
waktu
tinggal 6 jam. Perbandingan
panjang terhadap lebar bak sebesar 2:1. Tentukan dimesi bak sedimentasi.
Penyelesaian:
Luar permukaan bak yang diperlukan: (8,0
x 1106 gal/hari)/(600 gal) : 13.333 ft2
Karena panjang L= 2 x lebar(W) , maka
2WxW = 13.333 ft2
W = 81,65 ft (diambil ukuran standar 85 ft)
Jadi dmesi bak =
panjang 170 ft dan lebar 85 ft
Overflow rate aktual = (8,0x106 gal/hari)/(85 ft) (1170 ft)
= 553,6
gal/hari-ft2
Karena kedalaman bak (H)
sama dengan :
H = (553,6
gal/hari-ft2)(ft3/7,48 gal)(hari/24jam)(6 jam)
= 118,5 ft
Contoh 2
Partikel
diskrit
tersuspensi dalam
air dimasukkan
dalam kolom uji dan sampel diambil pada kedalaman
1,5
m di bawah permukaan air. Sampel
diambil
secara periodik dan
diamati fraksi berat partikel yang
masih
tersisa. Fraksi berat partikel yang tersisa adalah konsentrasi partikel yang
terukur di bagi dengan konsnetrasi partikel mula-mula dalam kolorn uji. Data yang
diperoleh adalah sebagai berikut.
Waktu pengendapan (menit)
|
5
|
10
|
15
|
20
|
30
|
60
|
Fraksi berat partikel tersisa
|
0,96
|
0,81
|
0,62
|
0,46
|
0,23
|
0,06
|
Perkirakan persentase
pengendapan partikel keseluruhan dari bak pengendapan ideal rectangular pada overflow rate 1,36 l/rn2-detik (2 gallon/menit-ft2).
Penyelesaian:
Hitung kecepatan
pengendapan partikel yang bergerak pada kedalaman 1,5 m pada tiap-tiap selang
waktu yang diberikan. Sebagai contoh, pada waktu pengendapan
15 menit, kecepatan pengendapan sama dengan :
s = 1,5/(15 x 60)
= 1,67
x l0-3 m/detik
Semua kecepatan pengendapan yang
diperoleh dibuat grafik terhadap fraksi berat partikel yang tersisa sebagaimana tersaji pada
Gambar-7
Gambar-7. Kurva distribusi kecepatan
pengendapan partikel
Overflow
rate
bisa diubah menjadi kecepatan pengendapan sebagai berikut.
|
Fraksi berat partikel yang diendapkan
secara sempurna
partikel yang mempunyai keeepatan
pengendapan lebih kecil dari so hanya sebagian saja yang diendapkan. Fraksi
partikel
yang diendapkan merupakan
luasan
yang diarsir pada Gambar-7
Persen pengendapan total = 0,51 + 0,30
= 0181
Contoh 3.
proyek penyediaan air dirancang untuk
rnenyediakan air bersih dengan kebutuhan 15 juta liter per hari. Rancang dimensi bak sedimentasi
yang cocok dengan anggapan laju aliran air dalam bak adalah 250mm/menit dan
waktu tinggal 4 jam. Anggap
kedalaman bak = 4 m dan tinggi permukaan bebas : 0'5 m'
Penyelesaian :
Jurnlah air yang akan diolah per hari :
15.
106 liter.
Jumlah air yang harus tinggal dalam 4
jam
= 15x106 x4
24
= 2,5. 106
liter = 2,5.103 m3
Kapasitas
bak yang di perlukan :
= 2,5.103 m3 = 2500 m3
Laju
aliran = 250 mm/menit = 0,25m/menit
Panjang bak
yang diperlukan :
= laju aliran x waktu tinggal
= (0,25 m/menit) (4 jam) ( 60 menit/jam)
= 60 meter
Luas penampang melintang bak yang
diperlukan :
= volume bak
Panjang bak
= 2500 m3
60 m
= 41,6
m2
Kedalaman air dalam bak
=
4,0 - 0,5
= 3,5m
Lebar bak =
Luas penampang melintang bak
Kedalaman air
dalam bak
Untuk angka
keamanan panjang distribusi pemasukan dan pengeluaran dianggap 20 % dari
panjang yang diperlukan.
Panjang bak
= 60 + 20 % (60) = 72 m
Jadi
dimensi bak = 72 m x 12m x
Perancangan bak sedimentasi dengan karakteristik
partikel tipe II
(partikel flokulen)
Untuk merancang bak sedimentasi tipe ini
perlu dilakukan uji pendahuluan menggunakan kolom ujii terhadap air yang akan diendapkan.
Diagram sistematis kolom uji seperti tersaji pada gambar di bawah ini. Diameter kolom minimal antara 5-8 inchi dan tinggi kolom minimal sama
dengan bak pengendapan yang
direncanakan. Lubang pengeluaran sampel disediakan dengan jarak yang sama
sepanjang kolom.
Suspensi harus tercampur sempurna
sebelum dimasukkan ke dalam kolom uji untuk menjamin distribusi partikel yang seragam di
seluruh ketinggian kolom air. Kolom uji harus dalam kondisi diam dan beda tempeartur antara bagian atas
bawah kolom tidak boleh lebih dari 1
C untuk mencegah arus konveksi
massa. Sampel diambil secara periodik dari masing-masing lubang pengeluaran
sampel dengan interval
waktu tertentu dan dianalisa kadar padatan tersuspensinya. persen pengendapan dihitung dari kadar padatan tersuspensi tiap
sampel yang dianalisa dan sampel mula-mula. Persen pengendapan dialurkan dalam kertas grafik
sebagai fungsi waktu dan kedalaman sampel yang dianalisa. Selanjutnya dilakukan interpolasi terhadap
titik-titik pengamatan untuk menentukan persen pengendapan yang sama misalnya RA. RB, dan sebagainya seperti
tersaji pada Gambar-8.
Gambar-8. Diagram pengendapan tipe II
Overflow rate
so ditentukan untuk berbagai waktu pengendapan ta, tb, dan
seterusnya dari titik potong kurva persen pengendapan hasil
interpolasi (R) dengan
sumbu X. Sebagai
ccintoh, untuk kurva RC, besarnya
overflow rate
adalah sebagai berikut
so = H/tc x faktor konversi yang
sesuai
H adalah tinggi kolom
dan t adalah
titik potong kurva Rc dengan sumbu x (waktu). Fraksi padatan yang diendapkan, RT untuk Ta, Tb,
dan seterusnya kemudian bisa ditentukan. Sebagai contoh,
untuk waktu tc, fraksi padatan
yang diendapkan, Rr adalah
Rr
= Rc + H2/H[RD-Rc]
+ HI/H[RE-RD]
H2 menyatakan tinggi
cairan partiket dengan ularan (RD-Rc) yang mengendap
selama tc.
Dengan menggunakan
variasi waktu ta, tb, dan seterusnya,
variasi overflow rate
so, dan variasi fraksi partikel yang diendapkan RT, dapat dibuat grafik
antara overflow rate terhadap fraksi
partikel yang bisa diendapkan. Di
samping
itu, juga bisa dibuat grafik antara fraksi partikel yang diendapkan terhadap
berbagai waktu tinggal. untuk keperluan perancangan bak pengendapan,
biasanya digunakan faktor scale-up
0,65 untuk overflow
rate
dan 1,75 untuk waktu tinggal.
Contoh 4
Padatan tersuspensi
(bisa saling berinteraksi) diletakkan dalam kolom uji dan dibiarkan mengendap. Sampel dikeluarkan secara periodik
dari kedalaman yang berbeda. Prosentase penyusutan padatan ditentukan dari masing-masing
sampel sebagai berikut:
Hitunglah persentase pengendapan padatan
dalam bak sedimentasi ideal dengan kedalaman 1.8 m dan waktu tinggal 50 menit
Waktu
pengendapan
|
Prosentase Pengendapan/Kedalaman
|
||
0,6 m
|
1,2 m
|
1,8 m
|
|
10
|
22
|
14
|
12
|
20
|
37
|
29
|
26
|
30
|
49
|
38
|
36
|
40
|
58
|
49
|
43
|
60
|
71
|
60
|
55
|
80
|
74
|
68
|
63
|
Penyelesalan:
plot antara persentase penyusutal
terhadap waktu dan kedalaman disajikan pada Gambar-9. Kurva persentase penyusutan konstan digambarkan dengan cara
interpolasi antara data
- data
yang ada. Kurva
tersebut menggambarkan
maksimum pengendapan pada berbagai persen penyusutan'.Sebagai contoh, kurva 60 % berarti
bahwa 60% padatan mula - mula telah mengendap pada berbagai
kedalaman yang ditunjukkan unttrk waktu tertentu. Untuk bak pengendapan ideal,
kombinasi antara
kedalaman waktu pada
kurva
60 %,
60% padatan
mempunyai
kecepatan pengendapan sama dengan atau lebih besar dari Vo
dan
terjadi pengendapan secara
sempurna.
|
|
|
Titik A pada Garnbar-9, menunjukkan 50 % dari padatan mencapai1,8 m dalam waktu kurang dari atau sama dengan 50 menit dan diendapkan
secara sempurna.
Partikel dengan kecepatan pengendapan lebih
kecil
dari Vo hanya dipisahkan sebagian dalam 50 menit. Jika partikel dcngan
kecepatan
pengendapan v dan
kedalaman h dalam 50 rnenit maka fraksi partikel yang bisa diendapkan :
|
|
v
%
pemisahan antara 50 – 60% =
|
|
v
%
pemisahan antara 60 – 70% =
Dengan cara
yang sama diperoleh
pemisahan antara 70 sampai l00%
adalah 1,5% Secara
keseluruhan jumlah dari pemisahan pada waktu pengendapan 50 menit adalah :
Pemisahan
keseluruhan = 50 + 7.2 + 3.3 + 1.5 = 62%
Gambar-9. Persen Pemisahan partikel sebagai Fungsi Waktu dan Kedala
TIPE
- TIPE BAK
SEDIMENTASI
Secara umum, bak sedimentasi dapat
dibedakan berdasarkan aliran di dalamnya yaitu :
(1) Bak dengan aliran horisontal
(2)
Bak dengan aliran verlikal
(1) Bak dengan aliran horisontal
Bak
sedimentasi dengan tipe ini, aliran air di dalam bak terjadi secara
horisontal.
Tipe tersebut selanjutnya
dapat dibedakan sebagai: (a). bak persegi
(rectangular tank) dan (b). bak bundar (circular tank).Bak sedimentasi bundar
dapat
dibedakan lagi sebagai bak dengan aliran radial danbak dengan aliran
memutar
(circumferential flow tank).
(a)
Bak persegi (rectangulaar tank)
Pada
bak sedimentasi tipe ini, pipa pemasukan dipasang pada bagian
depan kemudian dilengkapi dengan saluran yang
terdiri dari beberapa
lubang padabagian bawah agar distribusi aliran air merata. Bafle-bafle
juga dipasang untuk menahan agar mempunyai
waktu tinggal cukup.
Gambar-10. Bak Sedimentasi Sirkular
(b)
Bak Bundar (circular)
(i) Radial flow tank.
Pada bak sedimentasi tipe ini, air masuk tanki
melalui pipa
pemasukan terpusat
yang diletakkan dalam sebuah
'defector
box'
. Defector box mempunyai lubang-lubang pada sisi-
sisinya.
Air dibelokkan di dalam kotak melalui lubang-lubang dan
mengalir secara radial ke sekeliling. Air
meninggalkan bak melalui
saluran pengeluaran yang diletakkan pada bagian tepi
mengeliling bak
sedimentasi.
Partikel-partikel tersuspensi mengendap
ke bawah pada
lantai dasar yang dibuat miring dan kemudian
dikeluarkan oleh
scraper" Seraper
bergerak secara kontinyu mengelilingi lantai pada
kecepatan aliran sangat rendah yaitu tidak lebih besar dari
4,5 m/jam.
Contoh beberapa bak
sedimentasi sirkular tersaji
pada Gambar-10.
(ii) Eak dengan aliran
memutar. Pada bak sedimentasi tipe ini, air masuk
bak sedimentasi dari sekeliling bak rnelalui dua atau
tiga celah.
Pengaduk berputar
bergerak mengelilingi bagian dalam
trak pada
kecepatan sangat
lambat. Padatan tersuspensi mengendap ke bawah
dan dikeluarkan melalui lubairg
keluaran lumpur. Air jernih keluar
dari bak sedimentasi
melalui sebuah weir type outlet.
(2). Bak dengan aliran vertikal
Contoh jenis ini adalah
Hopper Bottorn Settling Tank. Pipa pemasukan air
diletakkan pada pusat
tanki dan air akan turun ke bawah melalui
saluran pipa
yang dipasang verlikal.
padatan tersuspensi akan rnengendap
ke bawah pada
dasar tanki dan
dikeluarkan melalui pipa miring. Air jernih masuk pipa
horisontal beriubang
dan mengalir keluar melalui bagian keliling luar bak
sedimentasi.
Soal
l. Kolom uji digunakan untuk merancang bak
sedimentasi air sungai yang
mengandung padatan tersuspensi mula-mula 597 mg/l. Kolom mempunyai
diameter dalam 5 inchi
dan tinggi 8 ft. Lubang pengeluaran
sampel diletakkan
pada kedalaman 2, 4, 6,
dan 8 ft dari permukaan air dalam kolom.Padatan
tersuspensi yang masih
terukur setelah berbagai waktu pengamatan tersaji pada
Tabel dibawah ini.
Table -2.
Padatan Tersuspensi
Kedalaman
Ft
|
Waktu, menit
|
||||
10
|
20
|
30
|
45
|
60
|
|
2
|
394
|
352
|
243
|
182
|
148
|
4
|
460
|
406
|
337
|
295
|
216
|
6
|
512
|
429
|
376
|
318
|
306
|
8
|
1018
|
1142
|
1208
|
1315
|
1405
|
Jika aliran air 2,5 juta gallon per hari, tentukan
a.
Rancangan overflow
rate
dan waktu tinggal jika 65 Yo padatan tersuspensi ingin diendapkan. Gunakan faktor scale-up 1,50 untuk overflow rate dan 1,75 untuk
waktuiinggal
b.
Diameter dan kedalaman
bak jika digunakan bak sedimentasi sirkul
2. Bak pengendapan sirkular
dengan diameter 80 ft dan kedalaman 12 ft
digunakan untuk mengendapkan air dengan kecepatan 5
juta gallon per hari
(0,22 m3/detik) dan kandungan padatan tersuspensi 2000 mg/|. Hitung
ovedrow
rate,waktutinggal, dan pembebanan padatan.
3. Padatan
tersuspensi mengandung partikel diskrit diletakkan dalam kolom uji
dan sampel dikeluarkan dari kedalaman 6 ft secara
periodik. Konsentrasi
padatan mula-mula
adalah 200 mg/I. Data pengukuran
yang diperoleh adalah
sebagai berikut.
Waktu
pengendapan, Menit
|
3
|
5
|
10
|
20
|
40
|
60
|
Konsentrasi,
mg/l
|
114
|
96
|
72
|
38
|
8
|
2
|
Hitung overflow rate bak pengendapan
rektangular jika diinginkan memiliki kemampuanpengendapan partikel keseluruhan
sebesar 83 %.
4. partikel
flokulen diletakkan dalam kolom uji dan sampel diambil dari berbagai
kedalaman yang berbeda secara periodik.
Konsentrasi padatan mula-mula
seragam sebesar 500
mg/l.
Data hasil pengamatan
yang diperoleh adalah
sebagai berikut.
Tabel -3. Data hasil pengamatan
Waktu, pengendapan, menit
|
Waktu, menit
|
||
1 ft
|
2 ft
|
3 ft
|
|
5
|
340
|
390
|
405
|
10
|
245
|
315
|
345
|
15
|
215
|
265
|
305
|
20
|
180
|
230
|
245
|
30
|
125
|
175
|
190
|
40
|
95
|
130
|
150
|
Tentukan luas permukaan bak pengendapan
bak pengendapan ideal bila diinginkan mampu mengendapkan 55% padatan pada kecepatan air yang
akan diolah sebesar 1 juta gallon per hari (0'44 m3/detik).
a.
Rancangan overflow
rate
dan waktu tinggal jika 65 % padatan
tersuspensi ingin diendapkan.
Gunakan
faktor scale-up 1,50 untuk overflow rate
dan 1,75 untuk waktu tinggal
b. Diameter dan kedalaman bak jika digunakan bak
sedimentasi sirkular
Sumber: Budiyono dan Siswo Sumardiono. Teknik
Pengolahan Air. Graha Ilmu.Yokyakarta.
Tugas kuliah:
1. Jelaskan pengertian pengolahan air dengan sedimentasi?
2. Jelaskan ukuran-ukuran partikel?
3. Jelaskan klasifikasi pengendapan?
4. Jelaskan bak pengendapan yang ideal?