Pengolahan Air Dengan Sedimentasi


                   PENGOLAHAN AIR DENGAN SEDIMENTASI
                                       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)

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

xxxxxx

Gambar-4. Bak pengendapan sirkular aliran horisontal

 
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
                         (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 :








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. Kurvs distribusi kecepatan pengendapan partikel

Overflow rate bisa diubah menjadi kecepatan pengendapan sebagai berikut.
     so        =  QiA
       =  (1,36l/m2-detik) x 1m3/103 liter)
       = 1,36 x l0-3 m/detik

 
 





= 1-0,49
= 0,51
 
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.
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



xxxxxx


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 4m


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.
1.8
 50

 
Untuk kedalaman1.8 m dan waktu 50menit,
= 0.037 m/ menit

 
=

 
vo

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 :
 


(60-50) = 7.2 %

 
1.29
 1.8

 
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
v % pemisahan antara 50 – 60% =

(70-60) = 3.3 %

 
0.6
1.8

 
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.
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 Kedalam



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.




Baca Selengkapnya »