Panduan Air Bersih

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 1 dari 33

PANDUAN PRASARANA AIR BERSIH BAB I.

LATAR BELAKANG

I.1. DEFINISI AIR BERSIH Air yang memenuhi persayaratan kesehatan untuk kebutuhan minum, masak, mandi dan energi. Air sebagai salah satu faktor essensial bagi kehidupan sangat dibutuhkan dalam kriteria sebagai air bersih. Air dikatakan bersih bila memenuhi syarat sebagai berikut: • Jernih/tidak berwarna. • Tidak berbau. • Tidak berasa. I.2. KRITERIA AIR • Air bersih adalah air yang memenuhi ketentuan baku mutu air besih yang berlaku • Air baku adalah air yang yang memenuhi ketentuan baku mutu air baku yang dapat diolah menjadi air minum • Air minum adalah Air yang memenuhi ketentuan baku mutu air minum yang berlaku I.3. TUJUAN PEMBANGUNAN SARANA AIR BERSIH • Meningkatkan kesehatan masyarakat, terutama untuk masyarakat miskin. • Meningkatkan dan memberdayaan masyarakat desa dalam pembangunan sarana air bersih dan kesehatan lingkungan. • Meningkatkan efisiensi waktu dan effektifitas pemanfaatan air bersih BAB II.

JENIS DAN CARA PENGOLAHAN AIR

II.1. BEBERAPA JENIS SUMBER AIR BERSIH YANG DAPAT DIMANFAATKAN A. Air Permukaan Adalah sumber air baku yang berasal dari : sungai, saluran irigasi, danau, dan waduk. Tiga sisitem pengolahan air permukaan : a. Pengelolaan air permukaan gravitasi sederhana b. Pengelolaan air permukaan gravitasi saringan pasir lambat (SPL) c. Pengelolaan air permukaan non gravitasi B. Mata Air

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 2 dari 33

Adalah sumber air yang berasal dari permunculan air ke permukaan tanah sebagai akibat dari a. Adanya tekanan hidrolis disebut Aliran Artetis b. Terhalangnya aliran air oleh lapisan tanah kedap air disebut Aliran Gravitasi Kontak Ada (2) alternatif sistem pengolahan mata iar untuk air bersih, yaitu : a. Mata air gravitasi dan kran umum b. Mata air non gravitasi dan hidran umum Tabel.1. EVALUASI KUALITAS AIR PARAMETER MASALAH PENGOLAHAN KESIMPULAN KUALITAS Bau Bau Tanah Kemungkinan Mungkin bisa dengan saringan dipakai namun karbon aktif perlu pengolahan percobaan dulu. Bau Besi Aerasi + saringan Bisa dipakai pasir lambat dengan pengolahan Bau sulfur Kemungkinan Kalau bau sekali aerasi tidak bisa dipakai kalau bau sedikit bisa dipakai dengan pengolahan Bau lain Tergantung jenis Tidak bisa dipakai bau kecuali percobaan pengolahan berhasil Rasa Rasa asin / Tidak mungkin Tergantung kadar payau CI dan pendapat masyarakat. Rasa Besi Aerasi + saringan Bisa dipakai pasir lambat dengan pengolahan Rasa tanah Kemungkinan Mungkin bisa tanpa kekeruhan dengan saringan dipakai karbon aktif perlu pengolahan percobaan dulu Coklat bersama Sama dengan Sama dengan kekeruhan kekeruhan Rasa lain Tergantung jenis Tidak bisa dipakai rasa kecuali percobaan pengolahan berhasil Kekeruhan Kekeruhan Saringhan pasir Bisa dipakai

Halaman 3 dari 33

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

sedang Kekeruhan tinggi

Sambungan Tabel. 1. PARAMETER MASALAH KUALITAS Kekeruhan Coklat dari lumpur Putih

Agak kuning sesudah air sebentar di ember

Warna

Coklat tanpa kekeruhan Coklat bersama dengan kekeruhan Putih

Lain

Keterangan ;

lambat Dengan pembubuhan

dengan pengolahan Bisa dipakai dengan pengolahan

PENGOLAHAN

KESIMPULAN

Dengan pembubuhan PAC Dengan pembubuhan PAC Dengan pembubuhan PAC Aerasi + sistem saringan pasir

Pengolahan agak mahal

Kemungkinan dengan saringan karbon aktif Sama dengan kekeruhan

Mungkin dipakai perlu pengolahan pecobaan dulu Sama dengan kekeruhan

Mungkin dengan pembubuhan dengan PAC

Tidak bisa dipakai kecuali percobaan pengolahan berhasil Tidak bisa dipakai keculai percobaan pengolahan berhasil

Tergantung jenis warna

Bisa dipakai dengan pengolahan dulu Mungkin bisa dipakai perlu pengolahan pecobaan dulu

Aerasi = kenaikan kosentrasi gas yang terlarut dalam air Contoh aerasi : pemompaan air.

C. Air Tanah Adalah sumber air dalam tanah yang tersimpan dalam lapisan aktifer yang dibedakan menjadi : a. Air tanah dangkal; kedalaman muka air tanah kurang dari 20 meter

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 4 dari 33

b. Air tanah dalam; kedalaman muka air tanah lebih besar dari 20 meter Ada tiga sisitem pengolahan air tanah : a. Sumur Gali b. Sumur Pompa Tangan Dangkal (SPT Dangkal) c. Sumur Pompa Tangan Dalam (SPT Dalam) D. Air Hujan Adalah sumber air baku khususnya bagi daerah yang kesulitan mendapatkan sumber air : Ada dua alternatif sisitem pengolahan air hujan : a. Penampungan Air Hujan (PAH) Individu; volume sekitar 500 liter (0.5 m3) – 1000 liter (1 m3). b. Penampungan Air Hujan (PAH) Komunal; volume sekitar 30 m3. Parameter Air yang dibutuhkan Kebutuhan air standar untuk tiap jiwa membutuhkan 30 - 60 liter / hari atau tiap seribu orang / jiwa di desa membutuhkan debit air 0.35 s/d 1 liter / detik. Untuk bahan yang berbau, berasa, kekeruhan dan berwarna diperlukan pengolahan air. Pada umumnya air yang berasal dari air permukaan berwarna keruh, sehingga perlu diolah. II.2. Pengolahan dan Penyaluran A. Cara pengolahan : 1. Saringan (saringan pasir lambat, saringan karbon aktif) Pengolahan air jenis ini dapat dilakukan bila kualitas air mempunyai kondisi : • Air yang kondisinya bermasalah dengan bau tanah dan bau besi. • Air dengan kondisi rasa tanah dan besi. • Air dengan kondisi terlalu banyak kapur. 2. Bahan Kimia atau koagulasi Pengolahan air dengan bahan kimia tergolong lebih sulit dan penentuan pengolahannya harus dilakukan percobaan dan menguji tingkat keasaman air terlebih dahulu untuk penentuan bahan koagulan yang harus digunakan. Contoh pengolahan air dengan koagulan yaitu bila air mengandung mangaan atau ferrum (besi) yang biasanya ditandai dengan • berwarna kuning setelah ditampung • kotoran mengumpal dan tidak mudah larut dalam air B. Penyaluran air dapat dilakukan sebagai berikut : 1. Secara Gravitasi • Saluran Perpipaan • Saluran terbuka (talang air, dll)

Halaman 5 dari 33

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

2. Secara mekanis • Dengan Pompa - Tenaga mekanis (listrik atau diesel) - Hidram C. Pohon Famili untuk Pengolahan Air Baku Air Baku

Air Kotor

Air Bersih

Bangunan Penampung

Bangunan Perlindung

Pengendapan & Pengurasan Saringan Pasir Lambat

Instalasi air bersih

Test keasaman air/ph

Proses Netralisasi

Aerasi (Oksidasi)

Koagulasiflokulasisedimentasi

Penerima Manfaat

BAB III. TAHAP PERENCANAAN III.1. Data perencanaan air bersih berisi antara lain : 1. Data umum desa serta peta desa 2. Kondisi kualitas (Kuantitas, Kualitas, dan Kontinuitas) sarana air bersih yang ada dan dipergunakan saat ini. 3. Sumber dari air bersih yang ada dilengkapi dengan perkiraan debit, ukuran dan kondisi elevasi serta jarak ke desa. 4. Pemilihan penggunaan teknologi prasarana yang diinginkan berdasarkan kondisi teknik dan kemampuan masyarakat.

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 6 dari 33

5. Melihat alternatif penempatan bak pelepas tekan atau bak distribusi serta bentuk dan ukurannya. 6. Kesiapan masyarakat untuk menerima prasarana tersebut. 7. Gambar sketsa jarak, perkiraan ketinggian dan rencana lokasi prasarana dan daerah pelayanan. III.2. Kriteria Perencanaan 1. Prasarana yang dibangun adalah sistem pembangunan yang sederhana 2. Memenuhi persyaratan dan perencanaan teknis yang ada. 3. Memanfaatkan bahan dan sarana setempat / yang tersedia di desa. BAB IV. BAGIAN – BAGIAN CONTOH SARANA AIR BERSIH IV.1. BAK PENAMPUNG 1. Bak penampung berfungsi sebagai penampung / penyimpanan air untuk mengatasi problem naik turunnya kebutuhan air dan kecilnya sumber air, juga dapat memperbaiki mutu air melalui pengendapan, bak ini dapat pula berfungsi sebagai pelepas tekan. 2. Semua sudut dinding dibuat lengkung untuk memudahkan pembersihan. 3. Pipa keluaran (Outlet) ke pipa transmisi harus dipasang kira-kira 5 – 20 cm diatas lantai bak dan harus memakai saringan. 4. Pipa / lubang peluap harus dipasang sedikit lebih tinggi daripada pipa masukan. Pipa peluap sekaligus bisa berfungsi sebagai lubang hawa, dan harus berdiameter cukup besar untuk melayani aliran maksimum yang sudah diperhitungkan. (minimal 50 mm) 5. Atap / plafon bak harus mempunyai kemiringan yang cukup, sehingga air hujan tergenang diatasnya dan harus mempunyai lubang (Manhole) yang besarnya cukup untuk dimasuki orang ke dalam bak.

Gambar 1. Penampungan Air Bersih

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 7 dari 33

IV.2. BAK PENANGKAP AIR A. MATA AIR • Bak penangkap air berfungsi sebagai perlindungan air • Direncakan sederhana ekonomis dan bebas dari pencemaran. • Disarankan menggunakan beton campuran 1pc : 2ps : 3 kr karena bersifat kedap air. • Tinggi maksimal bangunan didasarkan pada tinggi muka air maksimum ditambah ruang / tinggi bebas minimal 50 cm. • Bak penangkap air di lengkapi dengan pipa pengumpul air. B. AIR PERMUKAAN • Bak penangkap air ditempatkan pada lokasi yang bebas dari penggerusan aliran air. • Direncanakan sederhana, ekonomis dan bebas dari pencemaran • Disarankan menggunakan konstruksi beton campuran 1pc : 2ps : 3 kr karena bersifat kedap air. • Tinggi maksimal bangunan didasarkan pada tinggi muka air maksimum ditambah ruang / tinggi bebas minimal 50 cm. • Dilengkapi dengan saringan kasar dan halus. IV.3. BAK PELEPAS TEKAN Adalah suatu bangunan yang berfungsi untuk menurunkan tekanan hidrostatis didalam pipa menjadi nol dan ditempatkan bilamana selisih tinggi (∆H) sebagai berikut. 80 meter untuk jenis pipa besi (galvanis iron) 65 meter untuk jenis pipa PVC (Poly Vinyl Carbonat) Berikut merupakan contoh bak pelepas tekan pada sarana dan prasarana perdesaan.

Gambar. 2. Contoh Bak Pelepas Tekan

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 8 dari 33

IV.4. BAK PEMBAGI Suatu bangunan yang berfungsi juga sebagai bak pelepas tekan dan ditempatkan lebih tinggi dari hidran umum yang disuplaynya untuk memudahkan pelayanan jaringan, kontrol, perbaikan dan pemeliharaan.

Gambar. 3. Contoh Bak Pembagi IV.5. PIPA TRANSMISI Suatu jaringan yang berfungsi membawa air baku dari sumber ke lokasi pengolahan dan atau dari bangunan pengumpul ke titik awal jaringan distribusi.

Gambar. 4. Pipa Transmisi IV.6. PIPA DISTRIBUSI Suatu jaringan perpipaan yang berfungsi mengalirkan air bersih dari titik akhir pipa transmisi menuju daerah pelayanan.

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 9 dari 33

Gambar. 5. Pipa Distribusi yang salah pemasangan (tidak ditanam) IV.7. JEMBATAN PIPA Konstruksi jembatan pipa yang biasa digunakan untuk air bersih dapat memberikan beda ketinggian yang kecil, yang dapat mengurangi tekanan yang terjadi didalam pipa. Hal ini diharapkan umur konstruksi jaringan pipa akan semakin tinggi. Dari rumus hazzen – william bila I besar maka debit air yang tersupply akan semakin besar. Jenis konstruksi untuk jembatan pipa : 1. Tiang rangka beton pasangan batu kali 2. Tiang beton cover pasangan bata 3. Konstruksi tiang beton 4. Konstruksi tiang kayu Berikut salah satu contoh konstruksi jembatan pipa.

Gambar. 6. Konstruksi Jembatan Pipa IV.8. BANGUNAN PELENGKAP UNTUK BEBERAPA JENIS AIR BERSIH 1. Pada Air Permukaan. - Bangunan Penangkap Air Permukaan - Pengolahan air dengan Instalasi Pengolahan Air Sederhana - Saringan Pasir Lambat (SPL) dan Bahan Kimia - Perpipaan - Penyaluran air secara gravitasi - Pompa air - Bak penampung air 2. Pada Mata Air

Halaman 10 dari

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

33 - Bangunan Perlindungan mata air - Bangunan Penangkap mata air - Perpipaan - Penyaluran air secara gravitasi - Pompa air - Bak penampung air 3. Air Tanah - Sumur Gali - Sumur pompa tangan - Pompa air - Perpipaan - Bak penampung air 4. Air Hujan - Bangunan Penampungan Air Hujan (PAH) - Pompa air - Perpipaan - Bak penampung air IV.9. ALTERNATIF SARANA AIR BERSIH Tabel. 2. ALTERNATIF SARANA AIR SUMBER AIR KONDISI Air Tanah Dangkal

Aquifer

ALTERNATIF SARANA Sumur Gali (SGL) Sumur Pompa tangan (SPT) Sumur Gali (SGL) Sumur Pompa tangan (SPT) Sumur Gali (SGL) Sumur Pompa tangan Sumur Pompa tangan (SPT)

Aquifer Tertekan

Sumur Pompa tangan (SPT)

Aliran Artetis Terpusat

Penangkap Air Permukaan (PAP) Instalasi Pengelolaan Air Sederhana (IPAS) Saringan Kasar Naik Turun – saringan pasir lambat (SKNTSPL) Perpipaan • Perlindungan Mata Air

Air Tanah Dalam Air Tanah Air Tanah Bebas

Air Tanah

Air Permukaan

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 11 dari

33

Mata Air

Aliran Artetis Tersebar Aliran Air Vertikal Aliran Air Kontak

Air Hujan BAB V.

(PMA) • Bangunan Penangkap Mata Air (Broncaptering) • Perpipaan • Penampungan Air Hujan

TAHAP PELAKSANAAN Pelaksanaan pembangunan Sarana Air Bersih sebagai berikut : 1. Pembarsihan lokal dan pengukuran. 2. Persipan material 3. Pekerjaan konstruksi instalasi 4. Pembersihan dan pemulihan lokasi

BAB VI. TAHAP OPERASI DAN PEMELIHARAAN VI.1. Operasi dan Pemeliharaan Pelaksanaan operasi dan pemeliharaan harus dilaksanakan, • Dengan melibatkan partisipasi seluruh masyarakat • Dengan mengikuti prosedur yang telah ditetapkan VI.2. Pelatihan dan Penyuluhan Dalam tahap ini perlu pelatihan dan penyuluhan yang bertujuan : • Menjaga kelangsungan dari prasarana yang dibangun (kontinuitas) • Agar masyarakat dapat berpartisipasi dalam proses pembangunan dan pemeliharaan prasarana yang telah dibangun, • Dapat meningkatkan kemampuan pengetahuan masyarakat tentang prasarana yang dibangun. VI.3. PEMELIHARAAN Agar Prasarana Air Bersih dapat berfungsi dengan baik, maka pelengkap Prasarana air bersih harus dipelihara. Contoh-contoh cara pemeliharaan yang dilakukan antara lain : • Pembersihan sumber air dari kotoran yang masuk dari luar • Pemeriksaan jaringan pipa air bersih dari kebocoran • Pembersihan bak penampung, bak penangkap air, bak pelepas tekan dan bak pembagi dari lumut atau kotoran-kotoran air lainnya. • Perbaikan kran-kran yang bocor • Pemeliharaan alat bantu penyaluran air (pompa) VI.4. Perhitungan Hidrostatis dan Penentuan Diameter Pipa

Halaman 12 dari

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

33 A. Perhitungan Hidrostatis berdasarkan rumus HAZEN - WILLIAM V = 0,354 × C × D

0,63

0.54

×I

Dengan Q = V × A atau Q V= A Keterangan : Q = Debit (m3 / detik) V = Kecepatan aliran (m / detik), Berkisar 0,3 ~ 1,0 m /detik A = Luas penampang pipa (m2) C = Koefisien Hazen William, NILAI C JENIS PIPA 140

Pipa sangat halus

130

Pipa halus, semen dan baja tuang baru

120

Pipa baja di las baru

110

Pipa baja di kelilingi baru

100

Pipa besi tua

95

Pipa Baja di kelilingi tua

60 - 80

pipa tua

D = Diameter Pipa (m) I = Kemiringan garis tenaga (m/m) Kemiringan garis tenaga dapat dihitung dengan Rumus Darcy – Weisbach hf V2 =f I= 2 gD L Dimana : L = Panjang pipa (m) V = kecepatan aliran (m/dt) g = gravitasi bumi (9,81 m/dt2) f = koefisien gesekan pipa koefisien gesekan pipa tersebut bila dijelaskan secara empiris akan didapat suatu konstanta yang dapat dihubungkan dengan koefisien dari Hazen – William (C) B. Kehilangan Energi (tekanan) akibat gesekan sepanjang pipa berdasarkan : Penelitian Hazen William dan Chezy L 10.666 1.85 × ×Q Hf1 = D 4.87 C 1.85 Keterangan :

Halaman 13 dari

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

33 Hfl = Kehilangan tinggi tenaga (m) L = Panjang Pipa (m) C = Koefisien kekasaran Pipa dari Hazen dan William D = Diameter pipa (m) Q = Debit air (m3 / detik) Hfl dapat juga didekati dengan rumus : L 2 ×Q Hf1 = 0,0826 × C × 5 D C. Kehilangan tinggi tenaga (energi) akibat sambungan-sambungan pipa dan belokan pipa berdasarkan : Rumus Darcy – Weisbach.

V2 Hf2 = k × 2g

2

atau

Hf2 = k × 0,051 × V

Keterangan : Hfl2 = Kehilangan tinggi tenaga (m) V = Kecepatan aliran (m/detik) g = Gravitasi 9,81 m / detik2 k = Koefisien yang besarnya ditentukan oleh tipe sambungan dan atau sudut belokan pipa

V1

?

V2

A1 A2

Gambar. 7. Perbesaran Pipa Secara Berangsur

V1

V2

? A2 A1

Gambar. 8. Pengecilan Pipa secara Berangsur

Halaman 14 dari

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

33 Tabel. 4. Nilai k untuk Perbesaran Pipa sebagai fungsi ά

ά k

10° 0.078

20° 0.31

30° 0.49

40° 0.60

500° 0.67

60° 0.72

75° 0.72

Gambar. 9. Grafik Koefisien k untuk Pengecilan Pipa sebagai fungsi ά

Gambar. 10. Belokan Pipa Berangsur-angsur

R D

Halaman 15 dari

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

33 Bila sudut belokan 90° dan berbelok secara halus maka kehilangan tenaga tergantung pada perbandingan antara jari-jari (R) belokan dan diameter pipa (D) atau fungsi

R D

Nilai k yang merupakan fungsi dari R/D dapat dilihat pada tbael berikut: Tabel. 5. Nilai k untuk Belokan Pipa sebagai fungsi R/D

R/D

1

2

4

6

10

16

20

k

0.35

0.19

0.17

0.22

0.32

0.38

0.42

Gambar. 11. Belokan Pipa 90º tanpa (Knee)

Tabel. 6. Nilai k untuk Belokan Pipa Mendadak sebagai fungsi sudut ά

ά

20º

40º

60º

80º

90º

k

0.05

0.14

0.36

0.74

0.98

C. Pengaruh Pertambahan Umur Pipa Penelitian Colebrook dan White menjelaskan bahwa kekasaran pipa bertambah secara linier dengan umurnya yang berakibat berbanding lurus dengan kehilangan tenaga. Rumus Colebrook dan White kt = k0 + ά × t Keterangan : kt = kekasaran pipa setelah t tahun k0 =kekasaran pipa baru ά = pertambahan kekasaran tiap tahun t = jumlah tahun

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 16 dari

33 Nilai ά didapat dari grafik Moody untuk nilai Re, f, dan kekentalan relatif (

k ) (lihat Gambar. X. Grafik Moody) D

D. Anggapan Bernoulli untuk zat cair riil Menurut bernoulli kehilangan tenaga dapat terjadi karena andanya gesekan antara zat cair dan dinding batas (hf) atau karena adanya perubahan tampang lintang aliran (he). Kehilangan tenaga dikelompokkan menjadi : 1. Kehilangan tenaga primer yang disebabkan oleh gesekan 2. Kehilangan tenaga sekunder yang disebabkan akibat perubahan tampang aliran saluran/pipa Untuk pipa yang sangat panjang kehilangan tenaga primer jauh lebih besar dari kehilangan tenaga sekunder akibat perubahan tampang aliran dan biasanya sangat kecil sehingga kehilangan tenaga sekunder diabaikan. Gambar. 12. Grafik Moody

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 17 dari

33

E. Waktu Pengosongan Tangki Secara teoritis proses perhitungan untuk pengosongan tangki dapat dilakukan dengan cara : • Misal suatu tangki dengan tampang lintang seperti pada Gambar. XI dengan tinggi muka air h1 dari lubang penguras maka pengosongan tangki sampai habis tinggi muka air = 0 = (h2) •

Rumus yang digunakan yang merupakan turunan dari interval waktu volume zat cair yang keluar dari tangki adalah: 2 × A × H11 / 2 t= Cd × a × 2 g Keterangan : T = waktu yang dibutuhkan untuk mengosongakn tangki (detik) A = Luas tampang melintang tangki air (m2) H1 Cd a g

= Tinggi air mula-mula = koefisien debit air = 0,62 = Luas lubang penguras = gravitasi bumi (9,81 m2/dt)

Halaman 18 dari

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

33 Gambar. 13. Tampang Melintang Tangki Air

A H1

H2

a

Halaman 19 dari 33

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

VI.5. Dasar – dasar Perencanaan Air Bersih Perpipaan A. Sistem gravitasi dan Kehilangan Tinggi Tenaga Gambar. 14. Prinsip dan Sketsa Bak Penangkap Desain Sarana Air Bersih Sistem Gravitasi dan Kehilangan Tenaga

Hf total

H1

Bak Penangkap /Perlindungan

H D2 L

H2

Bak Distribusi 12 120 12 12

150

Sketsa Bak Penangkap Mata Air

12

Halaman 20 dari 33

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Penjelasan : H = Perbedaan tinggi muka air antara bak penampung A dengan bak penampung B dengan pengaliran gravitasi, Hf = Kehilangan tenaga akibat gesekan antara aliran air dengan dinding pipa meliputi : a. Gesekan akibat aliran air yang mengalir dengan dinding pipa pada bagian lurus. b. Gesekan aliran air dengan pipa pada bagian tikungan atau pada sambungan pipa c. Kehilangan tenaga akibat perubahan gesekan pada bagian yang mengalami perubahan diameter pipa/perubahan bentuk pipa. d. Kehilangan tenaga akibat bertambahnya umur pipa Kehilangan tenaga dapat didekati dengan rumus :

2 L V 2 (V2−V1 ) Hft = f × × + + fk D 2g 2g Gambar. 15. Sketsa Denah Bak Pembagi Sistem Gravitasi A

A

Gambar. 16 Potongan A-A Bak Pembagi

Halaman 21 dari 33

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Dimana : f = koefisien gesekan yang dipengaruhi oleh jenis bahan pada bagian pipa lurus V2

= Kecepatan aliran air pada bagian pipa hilir (m/dt)

V1 fk

= Kecepatan aliran air pada bagian pipa hulu (m/dt)

= Koefisien kehilangan tenaga akibat aliran air dengan pipa pada bagian tikungan (knee) Æ lihat tabel I.5. atau I.6. Hft = Kehilangan tenaga total (total head lost) antara Bak A sampai dengan Bak B.

B. Tabel. 7. Perkiraan Besarnya Diameter Pipa Jumlah Pemakai Kebutuhan Debit Air (Orang) (Liter/dt)

Ø Pipa PVC (inch)

100

(0 – 0,10)

¾”

125 250 375 500 750 1000 1500 2000 3000

(0,10 – 0,30) 0,26 0,30 – 1,00 0,53 0,80 1,00 – 1,50 1,50 – 3,00 2,11 3,00 – 8,00

1” 1” 1,5” 1,5” 1,5” 2” 3” 3” 4”

C. Tabel. 8. Contoh Ukuran dan Spesifikasi Pipa Standar SNI Diameter Luar (mm) 32 40 50 63 75 90 110

Ukuran Ketebalan Dinding Pipa (mm) S -10 S – 12,5 Kuat Tekan 2 T = 10 kg/cm T = 12,5 kg/cm2 T = 10 kg/cm2 1,6 1,9 2,4 3,0 2,4 3,6 2,9 4,3 3,5 5,3 4,2

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 22 dari 33

D. Perhitungan Contoh Desain Pengadaan Air Bersih Dengan Sisitem Gravitasi

1. Menghitung Debit Sumber Air a. Sumber air dibendung sementara, lalu buat pancuran air. b. Letakkan ember kosong dibawah pancuran, catat waktu muali air masuk sampai ember penuh c. Misalkan isi ember 20 liter penuh dalam waktu 5 detik, maka debit sumber air = (Q) 20 = 4,0 liter/detik QSUMBER = 5

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 23 dari 33

d. Ulangi pengukuran tersebut sebanyak minimal 3 kali, lalu buat rataratanya. 2. Menghitung Kebutuhan Air Kebutuhan air per jiwa diperdesaan (Ds PELITA III) adalah 60 liter/ orang/hari. Dengan memperhitungkan kenaikan penduduk 2,5% per tahun dalam waktu 15 tahun 2,5 15 ) = 86,89 liter / orang / hari P15 = 60 (1 + 100 Kebutuhan untuk 1000 orang = 86,89 × 1000 = 86.890 liter / hari. 86.890 Debit air yang dibutuhkan untuk 1000 orang = = 1,00 lt/dt 60 × 60 × 24 Bila jumlah penduduk = C + E + G + H = 1300 + 600 + 1400 + 400 = 3600 jiwa Debit yang dibutuhkan = 3,6 liter/dt < 4,0 liter/dt (Debit sumber cukup!) 3. Perencanaan Jaringan Sistem Gravitasi a. Beda tinggi A – B = 525 – 425 = 100 m (perlu 1 BPT) B – C = 425 – 400 = 25 m (tidakperlu BPT) B – D = 425 – 375 = 50 m (tidak perlu BPT) D – E = 375 – 360 = 15 m (tidak perlu BPT) D – F = 375 – 350 = 25 m (tidak perlu BPT) F – G = 350 – 320 = 30 m (tidak perlu BPT) F – H = 350 – 340 = 10 m (tidak perlu BPT) Kesimpulan pada sket contoh perlu 1 buah BPT diantara titik A – B 100 = +475 m dengan jarak b. BPT dipasang pada ketinggian 425 + 2 1850 m dari titik A c. Ukuran BPT minimal 3 m3 dengan ukuran 1-) 1,5 × 1,5 × 1,5 (m) atau standar untuk BPT 2-) Panjang bersih (Pb) = 1,60 meter Lebar Bersih (Lb) = 1,00 meter Kedalaman air bersih (db) = 1,00 meter Tinggi ruang bebas = 0,50 meter d. Bagian atas BPT harus ditutup. Dipilih ukuran 1-)

Halaman 24 dari 33

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Gambar. 17. Contoh Sketsa Sarana dan Prasarana Sistem Gravitasi

4. Bak Pembagi a. Bak pembagi diletakkan pada titik B, D, dan F dengan alasan: B lebih tinggi dari C dan D D lebih tinggi dari E dan F F lebih tinggi dari G dan H b. Bak Pembagi juga diletakkan pada titik C, E, G, dan H berfungsi untuk membagikan ke hidran umum disekitar lokasi C, E, G, dan H. 3

c. Dimensi Bak pembagi minimal 3 m atau dengan ukuran 1,5 × 1,5 × 1,5 (m) d. Bagian atas bak pembagi harus ditutup e. Jumlah bak pembagi pada contoh diperlukan 7 buah 5. Hidran Umum a. Satu hidran umum maksimum mampu melayani 400 orang b. Dari hasil survey direncanakan penempatan hidran umum dengan kelompok pemakaiannya didapat sebagai berikut Daerah C 1. 400 orang 2. 300 orang 3. 250 orang 4. 250 orang

Daerah E 1. 375 orang 2. 225 orang 3. 345 orang 4. 175 orang 5. 290 orang

Daerah G 1. 310 orang 2. 280 orang

Daerah H 1. 160 orang 2. 240 orang

c. Dari rencana diatas terdapat 13 hidran umum yang harus dibangun. d. Satu hidran umum harus mampu menampung kebutuhan air yang dilayaninya ± 10 jam e. Contoh perhitungan ukuran hidran umum yang melayani 300 orang

Halaman 25 dari 33

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

f. Debit untuk 300 orang : Bila kebutuhan 1 orang /liter/hari = 30- 60 lt/hari Diambil 60 liter/orang/hari 60 Æ debit yang dibutuhkan tiap 1 orang = (liter/detik) 60 × 60 × 24 Q1

-4

= 6,944 × 10 liter/dt, -4

Q300 = 300 × 6,944 × 10 = 0,21 liter/dt Volume hidran umum untuk menampung air selama ± 10 jam 3

= 0,21 × 60 × 60 × 10 = 7,560 liter m Dibuat ukuran 2 × 2,5 × 2 = 10 m3 > 7,56 m3 (cukup) Gambar. 18. Contoh Sketsa Hidran Umum

6. Pipa a. Jika tidak sangat terpaksa, pada pipa utama jangan dibuat berbelok tajam (90º), karena hal ini akan menambah head lost (tinggi hilang) b. Tinggi hilang akibat lubang inlet dan outlet serta sambungan pipa dari rumus kehilangan tenaga diatas didapat 2 m c. Perhitungan dimensi pipa dengan asumsi pipa dianggap lurus: 1) Pipa A sampai BPT Debit untuk = (1200 + 600 + 1400 + 400) orang = 3600 orang Q3600 = 3,6 lt/dt atau 0.0036 m3/dt (∆H) = 525 – 475 ; tinggi hilang = 2 m ; H = 50 – 2 = 48 m 48 H = = 0,0259 L = 1850 m Æ L 1850 Dari tabel Q = 3,6 liter/dt Æ 4 liter/dt

Halaman 26 dari 33

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

H L

= 0,0259 Æ 0,0256 didapat D = 2,62 inch

dipakai pipa diameter D = 2

3 atau 3,00 inch 4

2) Pipa BPT sampai titik B Q3600 = 3,6 lt/dt atau 0.0036 m3/dt (∆H) = 475 – 425 = 50 m ; tinggi hilang = 2 m ; H = 50 – 2 = 48 m 48 H L = 1650 m Æ = = 0,029 L 1650 Dari Box note diatas didapat D = 2,304 inch 3 inch atau 3,00 inch Dipakai pipa diameter D = 2 4 3) Pipa B ke C Q1200 = 1,2 liter / dt (∆H) = 425 – 400 = 25 m ; tinggi hilang = 2 m ; H = 25 – 2 = 23 m H 23 L = 1250 m Æ = = 0,0184 L 1650 Dari tabeldiatas didapat D = 1,93 inch Dipakai pipa dimeter D = 2 inch 4) Pipa C – Hidran C2 Q300 = 0,3 liter / dt (∆H) = Hc – C2 –

H = 400 – 395 – 2 = 3 m dengan nilai 2 adalah L

tinggi hilang H 3 = = 0,01 L 300 Dari tabel diatas didapat D = 1,19 inch dipakai 1 ¼ inch 1 Dipakai pipa dimeter D = 1 inch 4 5) Untuk Latihan coba hitung diameter pipa yang lain !!!!!!!

L = 300 m Æ

7. Penyetelan a. Buka penuh seluruh kran kecuali outlet hidran umum dan outlet bak penangkap air. b. Tutup katup penguras air dan katup angin. c. Buka penuh outlet bak penangkap air.

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 27 dari 33

d. Buka katup pembuangan angin sampai anginnya habis dan yang keluar air lalu tutup kembali. e. Stel hidran umum sesuai kebutuhan dengan cara mengecilkan kran inlet hidran umum Caranya : • Misal hidran umum direncanakan melayani 300 orang Q (Debit) 300 × 1 = 0,3 liter/dt untuk 300 orang = 1000 • Tutup semua kran dan orang yang mengukur masuk kedalam bak • Ukur naiknya air dalam waktu 5 menit • Ukur luas dasar bak, misalnya 2 × 3 m • Dari pengukuran didapat air naik 2 cm dalam waktu 5 menit Debit = 2 × 3 × 0,02 = 0,12 m3 = 120 liter/5 menit 600 = 0,4 liter/dt > 0,3 liter/detik = 60 × 5 Kran dikecilkan lagi sedikit, lalu ulangi pengukuran

•

Dari pengukuran didapat naik air naik 1,6 cm dalam waktu 5 menit = 96 liter/5 detik Debit = 2 × 3 × 0,06 = 0,96 m3 96 = = 0,32 liter/dt ≈ 0,3 liter/detik 60 × 5 • Setelah kran distel, pintu kran inlet ditutup dan digembok • Stel debit seluruh hidran umum dengan cara yang sama f. Stel bak pembagi Prinsip jumlah air yang masuk dan keluar bak pembagi harus sama Cara menyetel : kecilkan kran inlet hingga permukaan air pada bak pembagi tetap (tidak naik atau turun) g. Stel bak pelepas tekan Cara menyetel BPT persis sama dengan penyetelan bak pembagi 8. Bagaimana jika debit mata air tidak cukup? Misal debit yang dibutuhkan untuk 3600 orang = 3,6 liter/dt, tapi debit yang tersedia hanya 2 liter/dt? Desain dapat diubah dengan kebutuhan air minimal diperdesaan yaitu 30 liter/orang/hari. Dengan kenaikan penduduk 2,5% per tahun dalam waktu 15 tahun.

Halaman 28 dari 33

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

P15

= 30 × (1 +

2,5 15 ) = 43,45 liter / orang / hari 100

Debit yang dibutuhkan untuk 100 orang =

43,45 × 1000 = 0,502 liter/dt ≈ 60 × 60 × 24

0,5 liter/dt Jadi untuk 3600 orang dibutuhkan

3600 × 0,5 = 1000

1,8

liter/dt

(Debit

cukup!) Hitungan selanjutnya dapat dicoba sendiri!!! BAB VII. POMPA UNTUK AIR BERSIH VII.1. Jenis Pompa Pada Air Bersih Pompa pada dasarnya dapat dibagi menurut kedalaman air dan kualitas air : A. KEDALAM AIR YANG DIAMBIL a. Pompa sumur dangkal b. Pompa sumur dalam B. MENURUT JENIS/KUALITAS AIR YANG DIAMBIL a. Pompa air bersih b. Pompa air kotor VII.2. Kriteria Dasar Jenis Pompa Dua kriteria diatas mendasari jenis pompa yang akan digunakan. Sebelum menentukan pompa yang akan digunakan perlu diadakan survey dan desain sebagai berikut : A. SURVEY Untuk pengadaan air bersih data yang diperlukan : a. Jumlah penduduk yang dilayanai, karena akan digunakan untuk menghitung debit yang dibutuhkan. b. Beda tinggi (∆H) antara permukaan air yang diambil dengan tinggi permukaan air yang akan dipompa, misal (∆H) bak pembagi dengan (∆H) hidran umum lebih tinggi hidran umum maka digunakan pompa untuk mensuplay hidran umum. c. Mengukur panjang pipa yang digunakan d. Menghitung jumlah belokan dan perubahan penampang e. Melihat jenis air yang akan dipompa, apakah air bersih atau air kotor? f. Melihat tata letak dari kondisi : • Pengambilan air

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 29 dari 33

• Penempatan pompa • Penampungan air B. DESAIN Dalam proses pembuatan desain sarana dan prasarana air besih, halhal yang harus diperhatikan adalah : a. Mengitung debit air yang dibutuhkan Kebutuhan air bersih untuk perdesaan 30 – 0 liter / orang / hari Kebutuhan ini harus diperkirakan dengan kenaikan jumlah penduduk dengan rumus : Χ ⎞n ⎛ Kn = K ⎜ 1 + ⎟ 100 ⎠ ⎝ Keterangan : K = kebutuhan debit saat ini X = kenaikan jumlah penduduk n = tahun operasi = diambil 10 – 15 tahun Kn = kebutuhan debit tahun ke - n b. Pengukuran beda tinggi Dihitung antara permukaan air yang dipompa dan permukaan air yang telah dipompa harus dilakukan dengan cukup teliti, minimal menggunakan slang ukur Beda tinggi (∆H) merupakan parameter utama yang menentukan parameter utama untuk menentukan kapasitas pompa yang akan digunakan. c. Mengukur panjang pipa Dimaksudkan unutk menghitung besarnya head loss akibat gesekan pipa. Untuk memudahkan perhitungan digunakan table perhitungan kebutuhan pipa untuk perencanaan air bersih system gravitasi dan dihitung berdasarkan rumus Hazzen – William dengan anggapan C = 130 d. Menghitung jumlah belokan dan perubahan penampang pipa untuk mengetahui besarnya head loos akibat tikungan dan perubahan penampang pipa. Untuk memudahkan perhitungan dapat dilihat pada table terlampir e. Pemilihan jenis pompa Pemilihan jenis pompa didasarkan atas : 1. Debit yang diinginkan 2. Total head 3. Jenis air yang dipompa 4. Letak pengambilan : dalam tanah atau terbuka

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 30 dari 33

f. Pengambilan air 1. Untuk air dalam tanah a) Sumur dalam untuk air bersih Titik letak pengambilan air pada sumur dalam sebaiknya diserahkan pada ahli pengeboran. Sebelum dibor biasanya dilakukan analisa geoelektrikal untuk mengetahui keberadaan air sumber air. Debit sumur harus lebih tinggi dibanding kapasitas pompa. b) Sumur dangkal (untuk air bersih dan irigasi) c) Titik letak pengambilan air pada sumur dangkal dapat ditentukan dengan melihat kondisi sekitarnya. Pengeborannya dapat dilakukan oleh masyarakat atau ahli local. Sumur dangkal dapat berupa sumur gali atau sumur bor dengan peralatan manual. 2. Untuk air ditempat terbuka a) Mata air (air bersih) Pada mata air harus dibuat perlindungan mata air dan bak pengumpul yang dapat menampung debit yang dibutuhkan selama 16 jam. Hal ini karena pompa hanya bekerja selama 8 jam sehari. b) Sungai (unutk irigas) Tempat pengambilan air harus terlindung sehingga pipa isap aman terhadap sampah besar yang ikut terbawa air pada saat banjir. Tempat pengambilan haus diberi saringan agar kotoran tidak ikut terhisap yang daapt menyebabkan kerusakan pompa. g. Penempatan pompa Tata letak pompa harus memperhatikan hal seperti : 1. Pompa harus ditempatkan pada tempat yang stabil dan datar 2. Pompa tidak dibenarkan menerima berat beban perpipaan, karena jika pompa terbebani pipa, maka pompa dapat melenting dan mengganggu putaran as. 3. Ketinggian pompa dari permukaan air pengambilan. a) Untuk pompa submersible harus terendam. b) Untuk pompa sentrifugal harus jangan melebihi daya hisap. Bila melebihi daya hisap maka effisiensi pompa akan menurun atau pompa tidak dapat bekerja. 4. Pompa harus ditempatkan ditempat pada rumah pompa yang dapat dikunci sehingga aman dari pencuri.

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 31 dari 33

h. Penampungan air untuk air bersih 1. Bak penampung juga harus berfungsi sebagai bak pembagi yang melayani hidran umum atau bak pembagi lainya 2. Bak penampung harus lebih tinggi dari hidran umum dan bak pembagi lain yang dilayani 3. Volume bak penampung minimal 3 m3 dari bak penampung air dialirkan ke hidran umum. 4. Hidran umum harus mampu menampung kebutuhan air untuk 16 jam ( karena pompa hanya bekerja 8 jam per hari) i. Penggerak pompa Pompa air digerakkan oleh motor listrik atau mesin disel. Penggerak pompa ada yang langsung menyatu dengan pompanya tetapi ada juga yag terpisah. Unutk penggerak yang tidak menyatu dengan pompanya kekuatan penggerak pasti sudah disesuaikan dengan pompanya oleh pabrik. Namun untuk pompa yang terpisah, maka dalam memilih penggerak harus didasarkan pada tenaga yang dibutuhkan pompa. Besarnya tenaga penggerak yang dibutuhkan pompa dapat dihitung dengan rumus : Q×γ × H Daya = 76,1 Dimana : Daya Q γ H

= HP (Horse Power) = Liter / detik = BJ air = 1 = meter

C. Contoh Perhitungan Pompa Untuk Pengadaan Air Bersih 1. Jumlah penduduk yang membutuhkan air bersih 4000 orang Kebutuhan air per orang diambil 45 liter/orang/hari (antara 30 – 60 liter/dt) Kenaikan jumlah penduduk = 2,5% / tahun 2 ,5 Kebutuhan pada tahun ke-15 = 45(1+ )15 = 65,77 100 liter/orang/hari ≈ 65 liter/orang/hari 4000 × 65 = 3,0009 liter/dt ≈ 3 litert/dt Q= 24 × 60 × 60

Halaman 32 dari 33

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

2. Dari hasil survey geoelektrik air dapat diambil pada kedalaman 70 m air tersebut dipompa ke menara air dengan ketinggian 35 m dari bibir sumur, sehingga didapat ∆H = 70 + 35 = 105 m 3. Dari hasil survey pengukuran panjang pipa, dari ujung pipa hisap hingga permukaan air penampungan dibuthkan pipa sepanjang 175 m dengan diameter 3 inch. 4. Berikut adalah contoh sketsa Air Bersih Sistem Pompa Gambar. 19. Sketsa Air Bersih Sistem Pompa dan Perpiapaan

Rumah Pompa

Hidran Umum

5. Head Loos (tinggi hilang ) a. Akibat gesekan dengan pipa 24 Q Pompa = × 3 liter/dt = 9 liter/dt (pompa 8 bekerja selama 8 jam per hari) Diameter pipa (D) = 3 inch Dari perhitungan rumus D = 3 inch dan Q = 9 liter/dt didapat tinggi hilang per metr = 0,0599 m h Untuk pipa panjang 175 m didapat I atau ( ) = 0,0599 × L 175 m = 10,4825 m b. Akibat Belokan Dari gambar terlihatada 3 belokan 90° dan 2 belokan 45°. Dari perhitungan untuk D = 3 inch dan Q = 9 liter/dt dari perhitungan didapat hl 90 = 3 × 0,0547 = 0,1641 m hl 45 = 2 × 0,0491 = 0,0982 m 0,2623 m 6. Total Head Total Head

= ∆H + Hl pipa + HL belokan

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 33 dari 33

= 105 + 10,4825 + 1,2623 = 115,7448 m 7. Pemilihan Pompa a. Harus mempunyai debit 9 liter/dt. b. Pada total head 115,75 m c. Air yang dipompa bersih d. Kedalaman air 70 m (dalam tanah) Berdasarkan keempat factor tersebur diatas, dipilih pompa submersible dan mengadakan survey ke toko atau supplier untuk mencari pompa submersible yang mempunyai debit 9 liter/dt dengan total head 115,75 m. Di toko atau supplier biasanya terdapat grafik/petunjuk pompa yang paling efektif untuk Q (debit) = 9 liter/dt TH = 115,75 Sebaiknya jangan memilih pompa yang lebih besar dari kebutuhan, karena harganya mahal dan biaya operasionalnya juga mahal. Sebagai contoh, untuk merk Grundfos untuk Q = 9 liter/dt TH = 115,75 dapat dipakai pompa submersible TIPE SP8A (Grafik Groundfos terlampir) Untuk pompa lain, seperti Elbora atau merk lain pasti mempunyai grafik/petunjuk sejenis. 8. Penggerak Pompa Pompa submersible digerakkan oleh motor listrik. Besarnya daya motor listrik tergantung pada Q dan total head. Motor listrik biasanya diproduksi oleh pabrik pembuat pompa, sehingga untuk mendapatkan motor listrik yang cocok tinggal melihat dalam table. Sebagai contoh, misal Groundfos Type 8A untuk Q = 9 liter/dt TH = 115,75 harus menggunakan motor No.37 (lihat grafik SP8A). Ini berarti untuk SP8A – 37 digunakan motor MS dengan power 5,5 KW (lihat table). 9. Bak Penampung Bak penampung dari pompa berfungsi sebagai bak pembagi, karena dari bak penampung ini air dibagikan ke hidran atau bak pemabgi lainnya. Mulai dari bak penampung pengaliran air sampai ke hidran umum menggunakan system gravitasi.

Pengadaad Air Bersih –PNPM Mandiri Pedesaan 2008

Halaman 34 dari 33

10. Karena pompa bekerja 8 jam per hari maka hidran umum harus mampu menampung kebutuhan air selama 16 jam. Contoh hidran umum untuk 20 orang. 200 × 65 Q= = 0,1505 liter/dt 24 × 60 × 60 Dimensi hidran umum = 0,1505 × 16 × 60 × 60 = 8666,66 liter = 8,67 m3. Dipakai hidran umum ukuran 2 × 2,5 × 2 = 10 m3. -------------------------------------------------------------------------------