Belajar › Unit pengolahan

Bak ukur dan kontrol keluaran

Rujukan buku: Buku 3, Bab 8

Coba di simulasi →

Apa fungsinya

Bak ukur adalah bak kecil di ujung IPAL, sebelum air dibuang ke saluran atau badan air. Di dalamnya dipasang pelat berambang segitiga (V-notch, ambang Thomson) bersudut 90 derajat. Dengan membaca tinggi air di atas ujung bawah segitiga, operator dapat mengetahui debit keluaran tanpa alat listrik. Bak ini juga lazim dipakai sebagai titik pengambilan sampel untuk pemantauan mutu keluaran, termasuk pengukuran sisa khlorin yang menurut Permen LH/BPLH 11/2025 diukur langsung di titik penaatan. Lokasi titik penaatan yang sah ditetapkan dalam persetujuan lingkungan atau persetujuan teknis; bak ukur adalah tempat yang praktis untuk memenuhinya.

Cara kerja

• Air dari unit terakhir masuk ke bak, menenang, lalu melimpah melalui celah segitiga.
• Makin besar debit, makin tinggi air di atas titik terendah segitiga. Hubungan tinggi dan debit sudah baku, sehingga cukup satu papan duga (mistar) untuk membaca debit.
• Pelat ambang berbentuk segitiga dipilih karena untuk debit kecil (beberapa L/detik) perubahan tinggi airnya masih cukup besar untuk dibaca. Ambang persegi pada debit sekecil ini hanya naik beberapa milimeter.
• Ruang di hilir ambang harus lebih rendah dari ujung segitiga, agar air jatuh bebas dan bacaan tidak terganggu.

Rumus dan cara menghitung

Untuk ambang segitiga 90 derajat (satuan SI):

Q = 1,417 x h^2,5          h = (Q / 1,417)^0,4

• Q = debit (m3/detik); h = tinggi muka air di atas titik terendah segitiga (m), dibaca di hulu ambang

Tabel bantu dari rumus yang sama:

Tinggi air di bak = h pada debit puncak + jarak ambang ke dasar (0,30 m). Bak ukur juga menyumbang kehilangan tinggi tekan sebesar h puncak + 0,10 m (jatuh bebas di hilir ambang); angka ini masuk ke profil hidrolis.

Tinggi air di atas ambang

Tinggi air di atas ambang (h) adalah tinggi muka air di hulu pelat diukur dari titik terendah celah segitiga. Inilah angka yang dibaca operator untuk mengetahui debit.

Bila h terlalu kecil, air menempel pada pelat (tidak jatuh bebas), tegangan permukaan ikut berpengaruh, dan selisih satu-dua milimeter sudah berarti kesalahan debit yang besar. Bila h terlalu besar, debit berada di luar jangkauan rumus baku, air bisa meluap di atas sisi segitiga, dan bak harus lebih dalam.

Aplikasi memeriksa h pada debit puncak terhadap rentang 6,0-38,0 cm (ISO 1438). Perlu diingat: pada malam hari debit jauh di bawah rata-rata dan h bisa turun di bawah 6 cm; bacaan saat itu hanya perkiraan.

Kalau muncul PERIKSA: debit berada di luar jangkauan ambang 90 derajat. Untuk debit sangat kecil pakai segitiga bersudut lebih kecil; untuk debit besar pakai ambang persegi atau dua ambang. Aplikasi baru menghitung ambang 90 derajat, jadi catat pilihan itu pada gambar kerja.

Jarak ambang ke dasar bak

Jarak ambang ke dasar bak adalah tinggi titik terendah celah segitiga dari lantai bak di sisi hulu.

Jarak ini membuat air di depan ambang cukup dalam dan pelan, sehingga muka airnya datar dan bacaan h tepat. Bila jarak terlalu kecil, air datang dengan kecepatan berarti, permukaannya miring, dan endapan di lantai segera mencapai celah ambang. Bila terlalu besar, bak lebih dalam dan galian bertambah tanpa manfaat tambahan.

Rentang di aplikasi: minimal 0,20 m (ISO 1438). Aplikasi memakai nilai tetap 0,30 m, sehingga pemeriksaan ini selalu OK selama nilai itu tidak diubah.

Kalau muncul PERIKSA: naikkan pelat ambang atau perdalam lantai bak sampai jarak paling sedikit 0,20 m. Akibatnya muka air di hulu bak naik atau galian bertambah; periksa ulang profil hidrolis.

Kriteria perancangan

Ukuran baku bak: 1,50 m x 0,80 m (dalam), jarak ambang 0,30 m, jagaan 0,25 m, dinding 0,15 m.

Pemeliharaan dan pengoperasian

Bersihkan sampah dan lendir yang menempel di celah ambang setiap minggu; kotoran kecil saja sudah mengubah bacaan. Catat h dan jam baca di buku harian operasi. Ambil sampel keluaran di bak ini sesuai jadwal pemantauan, dengan wadah bersih dan label waktu.

Studi kasus: bak ukur Griya Asri

Rangkaian R1. Debit puncak 4,34 L/detik; debit rata-rata 1,74 L/detik.

1. h puncak = (0,00434 / 1,417)^0,4 = 0,099 m = 9,9 cm.
2. h rata-rata = (0,00174 / 1,417)^0,4 = 6,8 cm.
3. Tinggi air di bak = 0,099 + 0,30 = 0,40 m; tinggi bak = 0,40 + 0,25 = 0,65 m.
4. Kehilangan tinggi tekan = 0,099 + 0,10 = 0,20 m.

Pada debit rata-rata h masih 6,8 cm, di atas batas bawah. Pada debit malam yang lebih kecil dari rata-rata, h akan turun di bawah 6 cm; untuk IPAL sebesar ini hal itu wajar.

Karena bak ukur tidak mengubah mutu, tabel berikut adalah mutu keluaran tiap rangkaian Griya Asri di titik sampel, dibandingkan dengan baku tingkat lebih dari 50 m3/hari (BOD 30, COD 100, TSS 30, NH3-N 10, minyak-lemak 5 mg/L, fecal coliform 1.000 MPN/100 mL):

Ukuran bak ukur sama di kelima rangkaian (1,50 m x 0,80 m, h puncak 9,9 cm), karena hanya bergantung pada debit. Yang berbeda adalah elevasinya dalam profil hidrolis: bak ukur R1 berdasar di elevasi 4,51 m, R5 di 3,94 m.

Latihan

Soal 1 (mudah). Debit puncak sebuah IPAL kecil 2,0 L/detik. Berapa tinggi air di atas ambang h, tinggi air di bak, tinggi bak (jagaan 0,25 m, dibulatkan ke atas 0,05 m), dan kehilangan tinggi tekan?

Jawaban: h = (0,0020 / 1,417)^0,4 = 0,0724 m = 7,2 cm (dalam rentang 6,0-38,0 cm). Tinggi air = 0,0724 + 0,30 = 0,37 m; tinggi bak = 0,37 + 0,25 = 0,62, dibulatkan 0,65 m. Kehilangan = 0,0724 + 0,10 = 0,17 m.

Soal 2 (sedang). Operator membaca h = 8 cm pada papan duga. Berapa debit saat itu dalam L/detik dan m3/hari?

Jawaban: Q = 1,417 x 0,08^2,5 = 0,002565 m3/detik = 2,56 L/detik (sama dengan tabel bantu). Per hari 2,565 x 86,4 = sekitar 221,6 m3/hari.

Soal 3 (menantang). Pada IPAL Griya Asri debit rata-rata 1,74 L/detik. Pada pukul 02.00 debit hanya separuh rata-rata. Berapa h, apakah masih dalam rentang aplikasi, dan berapa debit terkecil yang masih terbaca andal (h = 6 cm)?

Jawaban: Q = 0,87 L/detik; h = (0,00087 / 1,417)^0,4 = 0,052 m = 5,2 cm, di bawah 6,0 cm, jadi bacaan hanya perkiraan. Debit terkecil pada h = 6 cm adalah 1,417 x 0,06^2,5 = 1,25 L/detik. Pengambilan sampel sisa khlor tetap bisa dilakukan, tetapi pencatatan debit malam perlu catatan bahwa angka itu perkiraan.

Hubungan dengan baku mutu 11/2025

Bak ukur tidak menurunkan parameter apa pun; ia adalah tempat parameter baku mutu dibaca. Di tingkat lebih dari 50 m3/hari, Permen LH/BPLH 11/2025 menetapkan BOD 30, COD 100, TSS 30, amoniak (NH3-N) 10, minyak-lemak 5 mg/L, fecal coliform 1.000 MPN/100 mL, dan sisa khlorin 1 mg/L yang diukur langsung di titik penaatan; ringkasannya ada di halaman baku mutu. Naskah peraturan itu tidak memuat kewajiban alat ukur debit, frekuensi pemantauan, atau format pelaporan; kewajiban tersebut berada pada persetujuan lingkungan atau persetujuan teknis, sehingga fungsi ukur debit bak ini mengikuti persyaratan dokumen tersebut. Tabel mutu di atas menunjukkan bahwa hasil baik pada BOD dan TSS belum berarti memenuhi baku, terutama amoniak.

Rujukan

• ISO 1438, Hydrometry: Open channel flow measurement using thin-plate weirs.
• Buku 3, Bab 8 (seri Menggambar Teknik untuk Teknik Lingkungan).
• Permen LH/BPLH No. 11 Tahun 2025 tentang Baku Mutu Air Limbah dan Standar Teknologi Pengolahan Air Limbah untuk Air Limbah Domestik.

Foto dan gambar dari sumber terbuka

Foto dan gambar dari sumber terbuka

Foto dari sumber terbuka; hak cipta tetap pada pembuatnya sesuai lisensi.