MK.PLPC-5. PENGOLAHAN AIR - SEDIMENTASI

                                             PENGOLAHAN AIR - 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)

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 (V_o) 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 (V_o) 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 S_o 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

S_o/V_o = H/L dan v_o = Q/BH

S_o       = 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', S_o. Efisiensi pengendapan tidak tergantung pada kedalaman bak (H) dan waktu tinggal(T_o). Namun demikian, untuk berbagai bentuk bak pengendapan mengharuskan dirancang tinggi bak yangtertentu yaitu H. Dengan waktu tinggal T_o, 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/T_o ; dengan s = Q/A = so

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) s_o 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 :

                              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.

= 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 s_o akan diendapkan secara sempurna.

Fraksi berat partikel yang diendapkan secara sempurna

                                                                                                 

partikel yang mempunyai keeepatan pengendapan lebih kecil dari s_o 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 R_A. R_B, dan sebagainya seperti tersaji pada Gambar-8.

Gambar-8.  Diagram pengendapan tipe II

Overflow rate s_o 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

s_o = H/t_c x faktor konversi yang sesuai

         H adalah tinggi kolom dan t adalah titik potong kurva R_c dengan sumbu x (waktu). Fraksi padatan yang diendapkan, R_T untuk T_a, T_b, dan seterusnya  kemudian bisa ditentukan. Sebagai contoh, untuk waktu t_c, fraksi padatan yang diendapkan, R_r adalah

Rr = Rc + H₂/H[R_D-R_c] + H_I/H[R_E-R_D]

         H2 menyatakan tinggi cairan partiket dengan ularan (R_D-R_c) yang mengendap selama t_c. Dengan menggunakan variasi waktu t_a, t_b, dan seterusnya, variasi overflow rate s_o, dan variasi fraksi partikel yang diendapkan R_T, 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 V_o dan terjadi pengendapan secara sempurna.

1.8  50

Untuk kedalaman1.8 m dan waktu 50menit,

= 0.037 m/ menit

=

v_o

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 V_o 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 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?