Camp Test

Dirilis di Majalah Air Minum edisi 145, Oktober 2007.

Sebagai unit yang populer, sedimentasi nyaris selalu ada di PDAM. Di mana ada koagulasi-flokulasi di situ pasti ada sedimentasi. Dengan memanfaatkan gaya gravitasi, pemisahan padatan dari cairan (air) didasarkan atas perbedaan berat jenisnya. Dengan kata lain, gaya berat padatan lebih besar daripada gaya apung cairan (air). 

Istilah sedimentasi (sedimentation) dapat dipertukarkan (interchangable) dengan istilah settling. Maka, istilah sedimentation basin = settling basin, istilah sedimentation tank = settling tank. Konsep sedimentasi ini diterapkan pada grit chamber (pemisah pasir, grit), primary settling tank (pemisah pasir, grit yang lebih kecil daripada partikel di grit chamber), secondary settling tank (pemisah bioflok, activated sludge), sedimentation (pemisah kimflok setelah koagulasi-flokulasi), prasedimentation (pemisah pasir dari air sungai), sludge thickener (pemekat lumpur).

Semua unit tersebut dapat dikelompokkan menjadi empat jenis yang didasarkan atas fenomenanya dan dikaitkan dengan jenis partikel dan konsentrasinya. Empat tipenya itu ialah tipe diskrit (klarifikasi klas-1), tipe flok (klarifikasi klas-2), tipe zone settling, dan tipe compression settling. Hanya saja, empat tipe tersebut tidak mutlak terpisah kejadiannya tetapi mungkin saja terjadi lebih dari satu tipe di dalam satu unit tangki pengendap. Pada tabel 1 diberikan deskripsi ringkas setiap tipe dan di unit apa saja fenomenanya dapat terjadi.

 

Tipe	Deskripsi	Aplikasi
Diskrit	. partikel diskrit, individualis . sulit membentuk flok . konsentrasinya encer (dilute suspension)	grit chamber
Flok	. partikel flok . bergabung dengan partikel yang lain . konsentrasinya encer	primary settling tank sedimentation tank (kimflok)
Zone	. partikel flok. . konsentrasi intermediate (sedang) . posisi antarpartikel relatif tetap karena sulit bergerak akibat jarak antarpartikelnya sangat pendek	secondary settling tank (bioflok)
Kompresi	. partikel flok . konsentrasi sangat tinggi . partikel bersinggungan, tak ada jarak antarpartikel . terjadi pemampatan atau kompaksi	lapisan terbawah secondary settling tank sludge thickener

Fenomena pengendapan tipe-1 mudah dijelaskan dengan hukum klasik Newton, hukum Stoke, dan Archimedes. Dari analisis berbagai formula tersebut diperoleh formula pengendapan yang disebut hukum Stokes. Dalam tulisan ini tidak disertakan kalkulasi matematisnya karena relatif panjang uraiannya. 

Pada unit sedimentasi aliran harus laminer agar partikel dapat mengendap dengan sempurna dan efisiensi pemisahannya menjadi tinggi. Dengan asumsi partikelnya berbentuk bola maka diperoleh persamaan Stoke (Stoke’s equation). 

Dalam desain tangki sedimentasi biasanya langsung ditentukan besar partikel yang akan diendapkan, yaitu partikel yang memiliki terminal settling velocity tertentu (v_t). Kecepatan v_t ini menjadi acuan untuk mendesain unit sedimentasi. Dengan asumsi ini, semua partikel yang kecepatannya ³ v_t akan mengendap. Kapasitas alirannya (laju klarifikasi), Q = v_t.A. A = luas permukaan unit sedimentasi. v_t = Q/A atau overflow rate = surface loading atau beban permukaan (m3/m2.d). v_t ekivalen dengan beban permukaan bak.

Pada persamaan Q = vt.A, tampak bahwa kapasitas (Q) tak bergantung pada kedalaman (depth) bak untuk tipe diskrit (klas-1). Hubungan antara vt, td dan h (height, tinggi atau dalam bak) adalah vt = h/td.

Sesungguhnya rumus di atas jarang digunakan dalam desain IPAM karena sulit dalam menentukan diameter partikelnya dan bentuknya tidak bulat bola (sferis) sehingga perlu faktor koreksi, y. Oleh sebab itu, dikembangkan cara tak langsung untuk mendapatkan settling velocity, vt partikel diskrit dalam suspensi encer, yaitu dengan kolom pengendapan yang dikenal dengan Camp test.

Analisis Camp Test

Prinsip kolom di atas dapat digunakan untuk menentukan keterendapan (kemampuan mengendap atau settleability) suatu suspensi partikel. Secara teoretis, kedalaman kolom air tidak berpengaruh pada hasil percobaan. Umumnya digunakan kedalaman, h = 2 m.

Caranya sbb: campurkanlah suspensi secara merata agar didapat konsentrasi awal yang tepat (representatif). Ukurlah konsentrasi awalnya, Co. Setelah dibiarkan mengendap dalam waktu t1, ambillah konsentrasi kedua, yaitu C1. Semua partikel C1 punya kecepatan endap kurang dari zo/t1 sehingga fraksi massanya ialah x = C1/Co dan v1 < style=""> 

Dari percobaan kolom pegendapan itu, apabila ditentukan waktu detesi (detention time) to, maka persentase pemisahan totalnya bisa diketahui. Semua partikel berkecepatan endap lebih besar dari vo (vo = zo/to) akan terendapkan 100%. Dengan kata lain, sejumlah fraksi partikel (1-xo) akan lengkap mengendap sedangkan sisanya akan mengendap dengan rasio vi/vo, seperti diperlihatkan oleh daerah yang diarsir pada gambar terlampir.

--*--