Evaluasi Instalasi Pengolahan Air Minum Legundi Unit 1 Pdam Gresik PDF

Preview

Summary

EVALUASI INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM LEGUNDI UNIT 1 PDAM GRESIK EVALUATION of WATER TREATMENT PLANT in LEGUNDI UNIT 1 PDAM GRESIK Stephanus Kristianto dan Hariwiko Indaryanto Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS Surabaya IPAM Legundi merupakan salah satu IPAM yang dimiliki oleh PDAM Gresik. Pada ta...

Description

EVALUASI INSTALASI PENGOLAHAN AIR MINUM LEGUNDI UNIT 1 PDAM GRESIK

EVALUATION of WATER TREATMENT PLANT in LEGUNDI UNIT 1 PDAM GRESIK Stephanus Kristianto dan Hariwiko Indaryanto Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS Surabaya

IPAM Legundi merupakan salah satu IPAM yang dimiliki oleh PDAM Gresik. Pada tahun 2004 IPAM Legundi unit 1 telah mengalami renovasi pada bagaian clarifier sehingga kapasitasnya yang semula 50 L/detik menjadi 100 L/detik. Namun perubahan itu tidak diikuti dengan perubahan pada unit filter yang merupakan satu rangkaian dalam IPAM Legundi unit1. Dari permasalahan tersebut maka evaluasi pada IPAM Legundi ini bertujuan untuk mengetahui kebutuhan pembenahan filter sehingga dapat difungsikan untuk menampung kapasitas 100 L/detik serta mencari dosis optimum dari koagulan yang digunakan untuk me-removal partikel koloid, sehingga nantinya mampu didapatkan hasil air produksi yang lebih baik. Tahapan evaluasi yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah evaluasi kapasitas, kualitas, detail operasional dan biaya. Evaluasi secara keseluruhan mendapatkan beberapa perbaikan pada beberapa unit. Di Intake, 3 pompa parallel berkapasitas 50 l/detik diganti dengan satu pompa dengan kapasitas 200 l/detik. Dari unit filter, didapatkan perbaikan media yaitu dipertebal menjadin 60 cm untuk pasir silica dan 45 cm untuk kerikil. Perbaikan tersebut diharapkan mampu membuat operasional IPAM Legundi menjadi lebih baik Kata kunci : evaluasi, air minum, kapasitas, clarifier, filter Abstract Water Treatment plant in Legundi, Gresik is one of WTP that haved by PDAM Gresik. In 2004, Water Treatment Plant Legundi unit 1 have renovated in part of Clarifier. The purpose of that renovation is to make increased capacity from 50 l/second to be 100 l/second. But, the cange not tobe continued in Filter, so that is the problem in This Water Treatment Plant. From That problem, so the main purpose of this of this final project are to know anything that need to make the capacity of Filter increased from 25 l/second tobe 50 l/second. And also to find the optimum concentrate of coagulant to remove the colloid particle, so it can produce drinking water well. Steo by step of this evaluation are capacity, quality, final cost and operation. The evaluation can detect may kind of unit that must be renovated. In Intake, the submersible pump must be change into the bigger capacity (200 l/second). Except the intake, the renovation also take the unit filter. The dept of filter bed change into 60 cm for silica sand dan 45 cm for gravel. All of the renovation hopely can make The operationl Of Water Treatment Plant in Legundi better than before. Key word : evaluation, drinking water, capacity, clarifier, filter

1

1. PENDAHULUAN Air minum merupakan air yang telah melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum (Permenkes no. 492 tahun 2010). Dari pengertian di atas dapat disimpulkan bahwa untuk mendapatkan air minum perlu adanya peningkatan kualitas dari sumber-sumber air yang ada. Sehingga diperlukan sebuah sistem pengolohan air minum yang dewasa ini dikenal dengan nama Instalasi Pengolahan Air Minum. Di Indonesia sendiri kebutuhan air minum difasilitasi oleh PDAM (Perusahaan Daerah Air Minum) yang berada di tiap-tiap kota, salah satunya di wilayah Gresik yang dikenal dengan PDAM Gresik. Selama perjalanan operasional Instalasi Pengolahan Air Minum tentunya tidak selamanya menemukan titik ideal mengingat adanya fluktuatif kualitas air baku, pengembangan yang tidak merata pada seluruh unit serta keterbatasan kapasitas peralatan yang berkaitan dengan umur alat. Hal tersebut terjadi juga pada Instalasi Pengolahan Air Minum Legundi unit 1 PDAM Gresik. Pada unit tersebut telah mengalami beberapa tahap pengembangan kapasitas di tahun 2004. Tepatnya pada bagian clarifier yang semula berkapasitas 50 l/detik diperbesar menjadi 100 l/detik. Namun pengembangan tersebut tidak diikuti pada unit filter yang menjadi rangkaian pada IPAM Legundi unit 1 sehingga kapasitas yang diinginkan tidak tercapai. Dengan adanya permasalahan tersebut maka perlu adanya evaluasi terhadap kinerja IPAM Legundi unit 1 PDAM Gresik. Evaluasi tersebut meliputi segi kapasitas, detail operasional, serta kualitas air baku dan produksi. Dari hasil evaluasi tersebut jika ada yang tidak sesuai maka dapat diberikan penyelesaian yang tepat disertai dengan perhitungan dari segi aspek ekonomi (rencana aggaran biaya). Sehingga diharapkan mampu memberikan arahan terhadap pengembangan Intalasi Pengolahan Air minum Legundi PDAM Gresik selanjutnya. 2. GAMBARAN UMUM IPAM LEGUNDI UNIT 1 PDAM GRESIK Pada Tahun 1913 Wilayah Gresik telah mendapat pasokan air bersih terutama untuk wilayah Kecamatan Gresik dan sebagian kecil Kecamatan Manyar. Air tersebut dipasok dari air bawah tanah di Desa Suci. Dalam perjalanan waktu, di tahun 1932 sumber air baku untuk IPA Suci dikembangkan lagi dengan membangun 1 bron captering di Desa Suci sehingga air yang didistribusikan bisa mencapai 30 l/detik. Setelah Indonesia merdeka pengelolaan air bersih diambil alih oleh Pemerintah Republik Indonesia dimana badan pengelolanya masih di bawah Dinas Pekerjaan Umum Kabupaten Surabaya. Namun pada tahun 1972 nama Kabupaten Surabaya mengalami perubahan menjadi Kabupaten Gresik sehingga dibuat badan pengelolaan air bersih yang dinamakan PSA (Perusahaan Saluran Air Minum) strukturnya masih dibawah Dinas Pekerjaan Umum. Pada tahun 1978 nama PSA berubah menjadi Perusahaan Daerah Air minum (PDAM) Kabupaten Gresik yang sampai saat ini dipakai. Sumber air baku yang dimanfaatkan oleh PDAM Gresik untuk memenuhi kebutuhan air bersih dipasok dari: 1. Kali Surabaya Terdapat 4 unit Instalasi Pengolahan Air Minum yang mengambil air baku dari Kali Surabaya, yaitu 3 unit IPAM Legundi dengan kapasitas terpasang mencapai 550 l/detik kemudian satu unit IPAM Krikilan dengan kapasitas terpasang 100 l/detik. 2.Air tanah Total untuk produksi air tanah sebesar 25 l/detik yang dipasok dari air tanah di Jl. Raya Brantas sebesar 20 l/detik serta dari air tanah Desa Suci sebesar 5l/detik.

2

3.Air curah Air bersih yang beredar di Gresik juga berasal dari pembelian pada PDAM Kota Surabaya yang berasal dari tandon Wonokitri dan disalurkan ke PDAM Kabupaten Gresik (Tandon Segoromadu) dengan debit air mencapai 30 l/detik. IPAM Legundi merupakan satu dari dua Instalasi Pengolahan Air Minum yang dimiliki PDAM Gresik. Sistem yang digunakan merupakan IPAM paket yang terdiri dari Intake, Clarifier, Filter, dan Reservoir. Intake terletak di pinggir kali Surabaya yang berjarak kurang lebih 750 meter dari bangunan IPAM yang berupa sumuran dengan diameter 5 meter dan kedalaman 9 meter dengan dilengkapi 8 pompa submersible. Pada Tahun 2004 dilaksanakan pembangunan tambahan satu sumur pompa baru yang dilengkapi dengan dua buah pompa submersible. Pada IPAM Legundi unit I terdapat empat buah clarifier dengan diameter 9,6 meter, diameter bawah 3,4 meter dengan tinggi 7,4 meter. Karena kebutuhan air bersih semakin meningkat maka pada tahun 1998 dilakukan peningkatan kapasitas untuk satu unit clarifier menjadi 100 l/detik, kemudian pada tahun 2000 dua unit clarifier lainnya menyusul mengalami peningkatan kapasitas. Dan terakhir pada tahun 2004 satu clarifier telah mengalami renovasi sehingga kapasitasnya turut meningkat menjadi 100 l/detik. Sehingga di tahun tersebut kapasitas dari IPAM Legundi unit 1 menjadi 400 l/detik. Untuk penampungan air hasil pengolahan IPAM Legundi unit 1 disediakan dua unit reservoir dengan volume masing-masing berkapasitas 100 m3. Kondisi eksisting dari IPAM Legundi unit 1 memiliki dua clarifier dan empat buah filter. Gambar 1 lebih memperjelas kondisi dari IPAM Legundi unit 1.

Clarifier Filter

Gambar 1 IPAM Legundi unit satu

Dengan adanya pengembangan tersebut maka terdapat beberapa titik yang tidak sesuai, salah satunya di unit Filter. Kondisi unit tersebut masih seperti yang dulu, dalam arti tidak ikut

3

diuprating. Sehingga beban satu filter yang dulunya mencapai 25 liter/detik, saat ini tetap pada angka itu. Sedangkan suplai dari clarifier meningkat 100 l/detik dan tiap filter seharusnya mendapat beban 50 liter/detik. Dengan kondisi tersebut membuat unit Filter kerap mengalami overflow dan air hasil clarifierpun langsung dibypass menuju reservoir. Sehingga pada unit Reservoir terjadi pencampuran air antara hasil filter dan reservoir. Selain itu kondisi beberapa fasilitas juga mengalami kerusakan, salah satunya flow meter yang cukup berperan dalam mengetahui debit yang masuk. Karena tidak ada pengukur debit yang optmal maka dalam pengukuran debit dilakukan dengan menghitung air yang masuk pada pelimpah berbentuk orifice.

Gambar 2. Layout IPAM Legundi

3. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab pembahasan kali ini akan dianalisa detail perhitungan tiap unit. Yang akan dimulai dari awal dimana air baku berasal yaitu dari intake sampai menuju pada unit IPAM Legundi unit 1 yang akan dituju. Setelah masuk pada pembubuh koagulan, dimana disinilah air pertama kali kontak dengan koagulan. Kemudian dibawa menuju ke clarifier. Dalam clarifier terdapat unit flokulasi dan sedimentasi. Kemudian air baku akan menuju ke filter. Di Filter air akan mengalami penyaringan tingkan lanjut, dengan sistem filter cepat maka analisa akan mengarah pada kecepatan filter saat beroperasi serta bagaimana system backwash dan kecepatan backwash dari filter tersebut. Untuk selanjutnya air akan dibawa menuju ke reservoir. Sebelum didistribusikan, air yang usdah jadi akan diijensikan dengan pembubuh klor sebagai desinfektan. Dengan harapan selama perjalanan sampai ke konsumen tidak ada lagi bakteri yang berada pada air tersebut. Pada analisa tiap unit akan dilakukan perhitungan kembali, untuk mencocokkan dengan data perencanaan mula-mula. Mulai dari debit sampai pada detail perhitungan operasional tiap unit. Apabila terjadi ketidaksesuaian kemudian dilakukan pembenahan dan bagaimana perhitungan yang sebenarnya. Kemudian dilanjutkan dengan melakukan perhitungan mengenai biaya yang diperlukan untuk pengembangan tersebut. Sebelum menganalisa detail operasional tiap unit maka perlu dilakukan perhitungan debit agar dapat dijadikan acuan untuk melakukan perhitungan selanjutnya.

4

Debit Pada Instalasi Pengolahan Air Minum PDAM Legundi menggunakan dua buah intake (persegi dan lingkaran) dengan pipa transmisi yang terhubung secara paralel dengan IPA unit 2 dan 3(Maswandi). Intake pertama berbentuk lingkaran sedangkan intake kedua berbentuk persegi panjang. Pada IPA unit 1 menggunakan intake lingkaran dengan pipa transmisi yang langsung terhubung secara parallel dengan IPA unit 2. Dari banyaknya pipa transmisi dan pompa discharge namun ada satu jalur pipa yang langsung mengarah pada clarifier satu IPA unit 1. Yaitu pipa transmisi dengan dimensi 250 mm dan panjang 800 meter. Pipa tersebut disuplai dengan 3 pompa submersible yang berkapasitas 50l/detik untuk tiap pompanya. Yaitu pompa dengan nomer 3,4, dan 5. Untuk mengetahui laju aliran air yang masuk ke clarifier sekaligus mengetahui kinerja dari pompa intake, maka dibutuhkans ebuah alat pengukur debit yaitu flow meter. Pada IPA Legundi terdapat satu titik flow meter yang terletak pada pipa air baku yang akan masuk clarifier, namun kondisinya dari flow meter tersebut sudah tidak layak untuk operasi (rusak,red). Sehingga untuk memperoleh laju aliran air terpasang diperlukan perhitungan sesuai dengan kondisi yang ada. Dengan adanya air yang melewati orifice menuju Gutter maka untuk melakukan perhitungan terhadap debit dapat digunakan persamaan 2.1. Berikut ini detail perhitungan untuk debit yang masuk pada clarifier satu IPA unit satu : Diketahui : model weir = lingkaran Diameter lingkaran (lubang weir) = 2,6 cm Tinggi air di atas lubang weir = 7,2 cm Jumlah lubang weir : 266 buah Jawab : Q = 0,6.v. A

= 0,6. 2.g.H . 1

4

.π .D 2

= 0,6 2.9,8.0,072. 1

.3,14.0,026 2 4 = 0,000378m 3 / det ik (untuk satu lubang orifice) Debit keseluruhan = n x debit tiap weir = 266 x 0,000378m3/detik = 0,102 m3/detik = 102 l/detik= 100 l/detik Berikut ini merupakan gambar sketsa untuk pelimpah di clarifier, dengan H merupakan beda tinggi air dengan lubang pelimpah.

Gambar 3 5

Sketsa Pelimpah di Clarifier unit Dari hasil analisa debit paca clarifier 1 unit1 didapatkan debit yang sesuai 100 liter/detik. Namun perlu analisa untuk pompa submersible eksisting yang dipasang secara parallel di unit intake. Untuk menganalisa kesesuaian kemampuan pompa eksisting diperlukan perhitngan head sistem Head sistem merupakan kehilangan tekanan yang dialamim oleh air selama perjalanan dari intake menuju unit. Dimana untuk head sistem terdiri dari head statis, mayor dan minor. Head Statis Head Statis merupakan kehilangan tekanan karena beda tinggi dimana pompa harus mampu memancarkan air dengan ketinggian tertentu sesuai dengan detail unit. Berdasarkan gambar di bawah ini maka kebutuhan head statis sebagai bagian dari head system adalah sebagai berikukut : untuk intake head statis yang ditunjukkan mencapai 8,85 m (gambar 5.4) sedangkan pada clarifier sebesar 7,37 m (gambar 5.5).

Gambar 4 Sketsa head statis di intake

Gambar 5 Sketsa head statis di Clarifier

6

Total Head statis : 8,85 m + 7,37 m = 16,22 m Mayor Losses Sebelum dilakukan perhitungan mayor loses pada pipa transmisi. Berikut ini merupakan sketsa untuk gambaran pipa intake eksisting.

Gambar 6 Sketsa jalur pipa di Intake Hf pipa transmisi100 mm : 1,85

Q   Hf =  2.63   0.00155 xCxD 

xLdisch arg e 1,85

  50  Hf =  2.63  0 . 00155 130 10 x x  

x9 = 3,3m

Hf pipa transmisi 600 mm : 1,85

  Q  Hf =  2.63   0.00155 xC xD 

xLdisch arg e 1,85

  150  Hf =  2.63   0.00155 x130 x60 

x5 = 4,6 x10 −4 m

7

Hf pipa transmisi 250 mm : 1,85

  Q  Hf =  2.63   0.00155 xC xD 

xLdisch arg e 1,85

  150  Hf =  2 , 63   0.00155 x130 x 25  Hf = 24,34m

x750

Jumlah Hf transmisi = 24,34 +3,3+0,00046=27,6405m

Kecepatan dalam pipa discharge Q = V .A

0,15m 3 / det ik = V .0,25.3,14.0,25 2 V = 3,05m / det ik Minor Losses, Belokan 90O, k=0,5 jumlah: 5 2 v 3,05 Hfbelokan = 5 x xk = 5 x x0,5 = 0,5m 2g 2 x9,8 Gate Valve Jumlah : 4, k=0,15 2

v 3,05 Hfgatevalve = 4 x xk = 4 x x0,15 = 0,08m 2g 2 x9,8 Total Minor losses : Hf belokan + Hf Gate Valve = 0,5+0,08 = 0,58 m Head Total = Head Statis + Hf transmisi + Hf minor losses = 16,22 + 27,64+0,58 = 44,36m Dengan Head sebesar 44,38 m, maka 3 pompa di intake masih bisa memenuhi kebutuhan tersebut dengan karakteristik sebagai berikut : Pompa 3 : Q= 50 l/dtik H= 45 m Daya= 30Kw Pompa 4 : Q= 50 l/dtik H= 45 m Daya= 30 Kw Pompa 5 : Q= 50 l/dtik H= 50 m Daya= 37 Kw Secara pemenuhan debit untuk satu clarifier masih dalam batas standar, namun apabila langsung dibuat untuk dua buah clarifier maka debitnya tidak memenuhi. Hal tersebut terbukti dari

8

perhitungan pada clarifier dua. Dimana head yang tercatat pada orifice weir sebesar 3,3 cm. Sehingga debit yang terpasang pada clarifer 2 IPAM Legundi unit satu adalah sebagai berikut : Q = 0,6.v. A

= 0,6. 2.g.H . 1

4

.π .D 2

= 0,6. 2.9,8.0,033. 1

= 0,00026 m3/detik

4

.3,14.0,026 2

Qtotal = n.Q Qtotal = 269.0,00026 = 0,068 m3/detik = 68 l/detik Dengan perhitungan tersebut menunjukkan bahwa pompa yang dihubungkan parallel terlalu banyak tidak efektif lebih baik menggunakan satu pompa dengan kapasitas yang sesuai. Sehingga perlu adanya penggantian pompa dengan kapasitas 200 liter/detik, tipe pompa yaitu untuk air buangan karena air sungai banyak mengandung lumpur setelah mengalami pendangkalan pada bagian sisi tanggul. Didapatkan Grundfos S2-1604-M, dengan spesifikasi sebagai berikut : Q= 205 l/detik H= 49 m Daya = 155 kw Pada unit Filter, evaluasi yang dilakukan meliputi kondisi media eksisting dengan analisa ayakan. Mencari kecepatan filtrasi, kemudian melakukan analisa terhadap media yang tepat serta ketebalan agar unit filter dapat menampung 50 l/detik. Dimana suplai dari clarifier sebesar 100 liter/detik dibagi ke dalam dua filter, sehingga satu filter mendapat beban 50l/detik. Jika satu bak dicuci maka satu filter mendaa

5.8.1 Analisa Media Eksisting Untuk melakukan evaluasi pada sebuah filter diperlukan analis terhadap media eksisting yang terkait dalam kemampuan melakukan penyaringan serta bagaimana gradasi media yang terbentuk. Sehingga sebelum memulai sebuah perhitungan teknis terlebih dahulu dilakukan analisa terhadap media yang meliputi analisa berat dan volume serta Analisa Ayakan Dari analisa berat dan volume terhadap media eksisting didapatkan : Pasir Silika Berat/volume : 1,57 gr/cc Kadar Air : 4,048 % Derajat Kejenuhan : 14,732 % Porositas : 42,46% = 0,42 Angka Pori : 0,712 Spesific Grafity : 2,585 Faktor Bentuk : 0,82 Kerikil Berat/volume : 2,1 gr/cc Kadar Air : 4,2 % Derajat Kejenuhan : 15,5% Porositas : 40,2% = 0,4 Spesific Grafity : 2,65 Faktor Bentuk : 0,82

9

Setelah dilakukan analisa terhadap berat dan volume, sehingga dapat dikethaui porositas media. Kemudian sample media dikeringkan dan dilanjutkan dengan analisa ayakan untuk mengetahui stratifikasi media eksisting. Tabel 1 Analisa Ayakan Media Clarifier 1 IPAm Legundi unit 1 Diameter Tebal Fraksi Diameter media Pi Media berat di 2 Media rata-rata (di) Media (pi) (cm) (cm) (cm) (%) Pasir 0,06-0,092 0,08 3 6 9,375 Silika 0,092-0,168 0,15 8 73 32,44 0,168-0,236 0,2 4 21 5,25 Total 15 100 47,065 Media

Diameter Fraksi Diameter media rata- Tebal Berat Media Media (pi) rata(di) Media 0,335-0,475 0,4 3 35 Penyang 0,475-0,56 0,52 4 47 ga 0,56-1,1 0,8 3 18 Total 10 100

Pi di 2

2,2 1,74 0,3 4,24

Kecepatan Filtrasi Kecepatan Filtrasi pada filter dapat dihitung beradasarkan rumus 3.15, yaitu : Q Vf = Afilter 0,05 = 0,0034m / s Vf = 0,25.3,14.4,3 2

Headloss Media Eksisting Total head loss = 2,7 + 0,2 cm =2,9 cm Headloss media baik saat bersih maupun clogging masih memenuhi syarat, namun tebal media eksisiting banyak yang hilang dan hanya menyisakan kurang lebih 25 cm sudah termasuk media penyangga. Sehingga perlu dilakukan perencanaan ulang mengenai media yang baru. Perencanaan Media Filter Perencanaan media filter kali ini adalah dengan memperbesar tebal media yaitu pasir silica yang digunakan sebagai media penyaring. Berdasarkan kriteria, tebal media pasir setidaknya mencapai 60 cm dan tebal kerikil mencapai 45 cm untuk mencapai hasil yang maksimal. Total Headloss pada media baru : 47,7 cm Headloss pada system underdrain = 0,5m

10

Maka tinggi muka air saat proses filtrasi = 0,97 m Dengan tinggi muka air saat proses filtrasi sebesar 0,97 m maka proses filtrasi dapat berjalan dengan baik. Sehingga tidak sampai terjadi tumpahan air keluar filter. Selain itu tebal media juga sudah mencukupi untuk melakukan penyaringan.

Tabel 2 Rancangan Media Filter IPAM Legundi unit 1 Hanya Diameter Tebal Fraksi Diameter media Media berat Media rata-rata (di) Media (pi) (%) (cm) (cm) (cm) Pasir 0,0425-0,06 0,05 10 15 Silika 0,06-0,085 0,07 30 50 0,085-0,092 0,09 20 35 Total 60 100 Media 0,335-0,475 0,4 10 35 Penyang 0,475-0,56 0,52 20 47 ga 0,56-1,1 0,8 15 18 Total 45 100

Pi di 2

60 102 43,2 205,2 2,2 1,74 0,3 4,24

11

Gambar 7 Filter dengan media baru pada IPAM Legundi unit 1

Headloss media saat satu bak dicuci Satu Clarifier disupport dua buah filter dengan debit satu filternya 50 l/detik. Jika satu bak dicuci maka satu filter mendapatkan beban debit sebesar 100 l/detik. Total Headloss saat satu bak dicuci : 2,07 + 0,96 + 0,018 = 3,05m Karena total headloss saat satu filter dicuci : mencapai 3,05m, menyebabkan filter tidak mampu menampung. Melihat dari perhitungan headloss, yang paling besar terda...