11.-Modul-Perancangan-Pabrik-IPAL

8/12/2019 11.-Modul-Perancangan-Pabrik-IPAL

http://slidepdf.com/reader/full/11-modul-perancangan-pabrik-ipal 1/9

PERANCANGAN PABRIK:IPAL

Dr. Ir. Susinggih Wijana, MS.Lab. Teknologi Agrokimia, Jur Teknologi Industri Pertanian Universitas Brawijaya

Email : [email protected]

1 PENDAHULUAN

- Pengantar- Tujuan- Definisi

2 PENGELOLAAN AIR LIMBAH

3 DESAIN IPAL

1. PENDAHULUAN1.1 Pengantar

Dalam proses produksi agroindustri diperlukan berbagai

bahan, air dan energi untuk menghasilkan suatu produk. Namundemikian, dalam proses produksi tidak ada efisiensi yangsempurna, sehingga masih dihasilkan limbah baik padat, cair ataupungas.

Limbah dapat didefinisikan sebagai sisa hasil prosesproduksi yang sudah tidak dimanfaatkan lagi dan harus dikelolaagar tidak menimbulkan pencemaran dan penurunan kualitaslingkungan. Sedangkan air limbah didefinisikan sebagai sisa hasilproses produksi yang bebentuk cair yang tidak dimanfaatkan lagidan harus dikelola. Air limbah ini perlu dilakukan pengolahan agar

tidak menimbulkan pencemaran dan penurunan kualitaslingkungan. Dengan demikian, setiap limbah cair yang dihasilkanharus dikelola dengan baik berdasarkan karakteristiknya agardapat menurunkan kualitas bahan pencemar yang terkandungdidalamnya dan aman di buang ke lingkungan.

Dengan karakteristik seperti itu maka pengelolaan danpengolahan limbah yang dilakukan juga perlu dirancang secarakhusus meliputi upaya minimasi limbah dan pengolahan air limbahdi Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL). Untuk itu dalam bab iniakan dibahas mengenai konsep pengelolaan air limbah melaluirancangan IPAL.

1.2 Tujuana. Memberikan informasi mengenai konsep pengelolaan dan

pengolahan air limbah

b. Memberikan informasi mengenai cara merancang InstalasiPengolahan Air Limbah (IPAL)

11SELF-PROPAGATINGE

NTREPRENEURIALEDUCA

TIONDEVELOPMENT

Minggu 11

MODUL



of 9

Perancangan Pabrik / IPAL 2012 Brawijaya University

2. PENGOLAHAN AIR LIMBAHPada prinsipnya pengolahan air limbah dapat dikelompokkan menjadi enam

tahapan pengolahan. Namun hal ini juga bergantung kepada jenis air limbah dan tujuanpengolahan tersebut.

Dari setiap fase di atas terdapat berbagai jenis pengolahan yang dapatditerapkan. Dari beberapa jenis pengolahan tersebut dapat dipilih gabungan pengolahanyang efektif untuk mengolah air limbah yang ada. Selain itu, untuk mengolah air

limbah tidak selalu harus mengikuti tahapan-tahapan seperti di atas, akan tetapi perludilakukan penyesuaian sesuai dengan kebutuhan yang ada. Dengan demikian setiapunit bangunan/instalasi pengolahan air limbah akan ada perbeda tahapan dan jenisproses yang dipilih.

Pengolahan Pendahuluan (Pre Treatment )

Pengolahan pendahuluan ditujukan untuk menyaring benda terapung danmengendapkan benda yang berukuran besar seperti sampah, lemak, kerikil atau pasir.Tahap selanjutnya adalah melakukan penyeragaman kondisi air limbah (equalization)yang meliputi debit dan keasaman air limbah.

Pengolahan Primer (Primary Treatment )

Pengolahan primer bertujuan untuk menghilangkan zat padat tersuspensimelalui pengendapan (sedimentatio) atau pengapungan (flotation). Proses pengendapantahap pertama ini masih sederhana karena partikel-partikel yang ada diendapkan dengancara gravitasi. Bahan kimia dapat digunakan untuk membantu proses pengendapantersebut. Pengendapan biasanya dilakukan pada bak atau kolam pengendapan yangsecara periodik dibersihkan endapannya.

Pengolahan Sekunder (Secondary Treatment )

Pengolahan sekunder bertujuan untuk mengurangi kadar bahan organikdalam air limbah dengan menggunakan proses biologi seperti lumpur aktif, tricklingfilter, anaerobic digester, biogas, dll. Terdapat dua hal penting dalam proses ini adalahpenambahan oksigen dan pertumbuhan bakteri.



of 9


Pengolahan Tersier (Tertiary Treatment )

Pengolahan tersier dilakukan apabila setelah pengolahan pertama dan keduamasih banyak bahan polutan yang terdapat dalam air limbah. Pengolahan inidilakukan secara khusus tergantung jenis bahan polutan yang ada. Beberapa alatyang biasa digunakan untuk pengolahan tersier adalah saringan pasir, saringanmultimedia, vacum filter, penyerapan, dll.

Pembunuhan Kuman (Desinfektion)

Pembuhunah bakteri bertujuan untuk mengurangi atau membunuh mikroorganismepatogen yang ada dalam air limbah. Bahan kimia biasanya digunakan dalam proses iniseperti clorin.

Pembuangan Lanjutan (Ultimate Disposal )

Dari pengolahan air limbah biasanya dihasilkan lumpur. Lumpur tersebut perludiolah lebih lanjut untuk menghilangkan tingkat polutannya dan kemudian dapatdimanfaatkan atau dibuang ke lingkungan. Beberapa proses pengolahan lumpuradalah pemekatan, penstabilan, pengurangan air, dan pengeringan.

3. DESAIN IPAL3.1 Pengumpulan Data

Untuk menentukan teknik pengolahan dan desain Instalasi Pengolahan AirLimbah (IPAL) diperlukan beberapa informasi terkait proses produksi ataupengolahan yang dilakukan, karakteristik air limbah yang dihasilkan dan baku mutuair limbah yang menjadi acuan penaatan.

1) Proses Produksi

Proses produksi akan menentukan karakteristik limbah yang dihasilkan. Denganbahan baku yang sama, nakun proses produksi yang berlainan, maka akandihasilkan limbah yang berlainan pula. Dengan demikian, proses produksi menjadiinformasi awal mengenai potensi limbah yang dihasilkan.

Secara prinsip proses produksi menggunakan bahan baku, bahan tambahan,dan air yang diproses menggunakan teknik dan peralatan tertentu. Pada proses produksiterdapat bagan-bagian proses tertentu yang juga memungkinkan dihasilkannya limbah.Informasi mengenai potensi dan jenis limbah dari masing-masing tahapan prosesselanjutnya perlu dianalisa untuk mengetahui karakteristik fisik, kimia atau biologinya.

Pengetahuan mengenai sifat-sifat limbah akan sangat membantu dalam penetapanmetode penanganan dan atau pembuangan limbah yang efektif. Penangananbiologik misalnya cocok dilakukan pada limbah cair yang mengandung bahan padatan

http://indonetwork.co.id www.koranjuri.com



of 9


organik terlarut. Limbah padat dengan kadar organik tinggi cocok untuk pembakaran ataupemupukan.

2) Karakteristik Air Limbah

Karakteristik air limbah perlu dikenal karena hal ini akan menentukan carapengolahan yang tepat sehingga tidak mencemari lingkungan hidup. Secara garisbesar karakteristik air limbah yang diperlukan untuk mendesain IPAL meliputi

karakterisitik fisik, biologis dan bakteriologis, kimia dan debit.

Karakteristik Fisik

Air limbah sebagian besar terdiri dari air dan sebagian kecil terdiri daribahan-bahan padat dan suspensi. Karakterisitik fisik dalam air limbah yang diperlukanuntuk pengelolaan dan pengolahan air limbah meliputi suhu, pH, padatan tersusupensi,padatan terlarut, dan warna.

Karakteristik Biologis dan Bakteriologis

Kandungan biologi dan bakteriologis terdapat juga dalam air limbah

tergantung darimana sumbernya namun keduanya tidak berperan dalam prosespengolahan air limbah. Mikroorganisme dan bakteri pada air limbah dapat berupaeucaryotes (tanaman biji, spora, lumut), eubacteria, dan archaebacteria. Yangpaling berbahaya adalah bakteri colli (E-colli dan Streptococci). Baktericolli berasaldari usus manusia dan makluk hidup lain (ayam, sapi, itik, babi). Selain itu padaair limbah juga ditemukan ganggang (fitoplankton) yang hidup denganmemanfaatkan nutrien serta jamur yang bermanfaat dalam menguraikan senyawakarbon.

Karakteristik Kimiawi

Pada umumnya, dalam air limbah pengolahan pangan, bahan kimia yangmembutuhkan oksigen berada dalam bentuk terlarut, sedangkan dalam limbahpeternakan sebagian besar terdapat dalam bentuk partikulat. Bahan kimia pentingdalam air limbah yang berguna untuk mendesain dan menentukan teknik pengolahanair limbah meliputi:

Bahan organik yang terdiri dari protein, karbohidrat, lemak,midetergen/surfactant, nyak dan gemuk serta fenol. Substansi organik dalamair limbah terdiri dari 2 gabungan, yakni: pertama, gabungan yang mengandungnitrogen, misalnya urea, protein, amine dan asam amino; dan kedua, gabunganyang tak mengandung nitrogen, misalnya lemak, sabun dan karbohidrat, termasukselulosa.

Bahan anorganik yang terdiri dari pH, klorida, sulfur, zat beracun, logam berat, dll.3) Debit

Karakteristik lainnya yang digunakan untuk pengolahan air limbah adalahdebit atau jumlah aliran air per satuan waktu. Satuan waktu dalam penghitungan aliranair yang digunakan dapat dalam hitungan detik, menit, atau jam, atau juga dapat berupadebit sesaat, harian atau mingguan. Informasi mengenai debit dan mutu limbah yangdikeluarkan diperlukan untuk merancang fasilitas yang diperlukan untuk mengelolapengeluaran yang konstan atau sewaktu-waktu, yang disebabkan karena sifatmusiman dari pengolahan buah dan sayuran, serta sifat limbah peternakan.

3.2 Teknik dan Metode Pengujian Sampel

Teknik dan pengujian sampel untuk beberapa parameter penting dalam menentukanteknik pengolahan dan desain IPAL adalah sebagai berikut:



of 9


1) Kebutuhan oksigen biokimia (Biochemical Oxygen Demand = BOD)

Uji BOD adalah salah satu metode analisis yang paling banyak digunakan dalampenanganan limbah dan pengendalian polusi. Uji ini mencoba menentukankekuatan polusi dari suatu limbah dalam pengertian kebutuhan mikroba akanoksigen dan merupakan ukuran tak langsung dari bahan organik dalam air limbah.Uji BOD distandarisasi pada periode 5 hari, suhu 200 C. Sampel disimpandalam botol yang kedap udara. Stabilisasi yang sempurna dapat membutuhkan waktu

lebih dari 100 hari pada suhu 200C. Periode inkubasi yang lama ini tidak praktis untukpenentuan rutin.

Oleh karena itu prosedur yang disarankan oleh AOAC (Association of OfficialAnalytical Chemists) adalah periode inkubasi 5 hari dan disebut BOD5. Nilai inihanya merupakan indeks jumlah bahan organik yang dapat dipecah secara biologikbukan ukuran sebenarnya dari limbah organik. Air limbah domestik yang tidakmengandung limbah industri mempunyai BOD kira-kira 200 ppm. Limbahpengolahan pangan umumnya lebih tinggi dan seringkali lebih dari 1000 ppm.

Walaupun BOD5 merupakan pengukuran umum untuk polusi air, uji BODmemakan waktu dan reprodusibilitasnya rendah. Uji-uji seperti kebutuhanoksigen secara kimia (COD) dan karbon organik total (TOC) lebih cepat, lebih andal,dan lebih reprodusibel.

2) Kebutuhan oksigen secara kimia (Chemical Oxygen Demand=COD)

Uji COD adalah suatu pembakaran kimia secara basah dari bahan organikdalam sampel. Larutan asam dikromat (K2Cr2O7) digunakan untuk mengoksidasibahan organik pada suhu tinggi. Berbagai prosedur COD yang menggunakanwaktu reaksi dari 5 menit sampai 2 jam dapat digunakan. Metode ini dapatdilakukan lebih cepat dari uji BOD. Oleh karena uji COD merupakan analisis kimia, ujiini juga mengukur senyawa-senyawa organik yang tidak dapat dipecah seperti

pelarut pembersih dan bahan yang dapat dipecah secara biologik seperti yangdiukur dalam uji BOD.

Penggunaan dua katalis perak sulfat dan merkuri sulfat diperlukan masing-masing untuk mengatasi gangguan klorida dan untuk menjamin oksidasisenyawa-senyawa organik kuat menjadi teroksidasi. Limbah hewan dan limbahpengolahan pangan seperti pengolahan saurkraut, pikel dan zaitun dapatmengandung konsentrasi klorida yang tinggi dan akan membutuhkan merkurisulfat dalam analisis COD atau factor koreksi klorida. Senyawa-senyawa benzena danammonia tidak diukur oleh uji ini. Prosedur COD tidak mengoksidasi ammoniawalaupun mengoksidasi nitrit.

3) Karbon organik total (Total Organik Carbon = TOC)

Karbon organik total (TOC) mengukur semua bahan yang bersifat organik.TOC diukur dengan konversi karbon organik dalam air limbah secara oksidasi katalitikpada suhu 9000 C menjadi karbon dioksida. Metode pengukuran polusi ini cepat(5-10 menit) dan dapat diulang, memberikan perkiraan kadar karbon organik dariair limbah secara cepat. Nilai TOC sangat berkorelasi dengan uji-uji BOD5 standardan COD, bila limbah relatif seragam. Uji BOD dan COD menggunakanpendekatan oksigen, TOC menggunakan pendekatan karbon. Senyawa-senyawayang dianalisis dalam uji TOC, seperti selulosa, hanya memecah secara lambatdalam lingkungan alamiah. Nilai TOC akan berubah bila limbah diberi

penanganan dengan berbagai metode.



of 9


4) Kebutuhan oksigen total (Total Oxygen Demand = TOD)

Kebutuhan oksigen total (TOD) dari suatu bahan didefinisikan sebagai jumlahoksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran semua bahan pada suhu 9000Cmenggunakan katalis Platinum. Proses mengoksidasi semua bahan organik danbahan anorganik yang tidak teroksidasi sempurna. Kebutuhan oksigen dari karbon,hydrogen, nitrogen, dan sulfur dalam suatu contoh air limbah diukur dengan metodeini.

5) Residu dalam limbah cair

Residu dalam air limbah dapat berupa padatan terendapkan dan padatantersuspensi total. Padatan terendapkan adalah padatan dalam limbah cair yangmengendap pada dasar dalam limbah cair yang mengendap pada dasar dalamwaktu 1 jam. Padatan ini biasanya diukur dalam kerucut Imhoff berskala dandilaporkan sebagai ml padatan terendap per liter. Padatan terendap merupakanindikator jumlah padatan limbah yang akan mengendap dalam alat penjernih dankolam pengendapan. Penetapan endapan ini mudah dilakukan dan berguna bila akanmerancang sistem penanganan pengendapan. Padatan tersuspensi total kadang-kadang disebut residu yang tidak dapat disaring, ditetapkan dengan cara

menyaring sejumlah volume air limbah melalui filter membran. (tikar gelas fiber)dalam cawan gouch. Berat kering dari padatan tersuspensi total diperoleh setelah satu jam pada suhu 103-1050C.

6) Padatan terlarut total

Padatan terlarut total ditetapkan dalam berat contoh yang telah disaring dandievaporasi atau sebagai perbedaan antara berat residu setelah evaporasi danberat padatan tersuspensi total. Oleh karena larutan ini sulit dihilangkan dari airlimbah, maka pengetahuan mengenai padatan terlarut total adalah penting bilamenangani air limbah.

3.3 Penentuan Desain IPAL

Desain Instalasi Pengolahan Air Limbah ditentukan oleh beberapa faktor yaitu:

www. anuaenv.iewww.labman.co.uk



of 9


1) Debit Air Limbah

Desain IPAL dipengaruhi oleh debit air limbah yang dihasilkan, karena debitdigunakan sebagai penentuan volume unit-unit pengolahan air limbah. Bila debitnyabesar maka volume unit pengolahannya harus dibuat besar untuk dapatmenampung air limbah tersebut. Terlebih lagi bila akan digunakan unit pengolahanyang membutuhkan waktu tinggal, maka perhitungan volume unit pengolahannyadikalikan dengan waktu tinggalnya.

2) Aliran Air Limbah

Industri yang beroperasi sepanjang waktu akan menghasilkan aliran airlimbah yang terus menerus. Biasanya air limbah berasal dari setiap unit produksi dalam

jumlah yang beragam. Untuk jenis aliran seperti ini dapat didesain bak pengaturaliran dan keseragaman kualitas air limbah sebelum masuk ke unit pengolahanutama. Bak ini disebut bak equalisasi yang dapat pula dilengkapi dengan pembubuhbahan kimia untuk mengkondisikan sifat air limbah yang diinginkan.

Industri yang beroperasi hanya pada waktu tertentu saja akan menghasilkanair limbah hanya pada waktu tersebut. Biasanya air limbah yang dihasilkan hanya sesaatnamun dalam jumlah yang besar. Industri yang aliran limbahnya seperti inimisalnya adalah industri pembuatan tempe, tahu, rumah pemotongan hewan (RPH) dan

rumah pemotongan unggas (RPU).Untuk industri seperti ini maka desain IPALnyadipilih yang dapat menerima aliran sesaat atau shock loading seperti pengolahanfisik (penyaringan dan pengendapan), pengolahan kimia (koagulasi dan flokulasi) danpengolahan biologi (anaerobic digester ).

3) Parameter Pencemar (Karakteristik) Air Limbah

Setiap industri memiliki parameter pencemar yang berlainan hal ini terkaitdengan penggunaan bahan baku dan proses produksi yang juga berlainan. Bahkan,industri sejenispun dapat memiliki karakteristik air limbah yang tidak sama karenapenanganan bahan dan penggunaan air yang tidak serupa.

Secara umum parameter pencemar atau karakteristik air limbah ditentukan oleh jenis bahan baku yang digunakan dan proses yang dilakukan. Bila bahan bakuyang digunakan adalah bahan organik maka limbah yang digunakan akan memiliki



of 9


kandungan bahan organik, demikian juga bila industri tersebut menggunakan bahankimia dalam proses produksinya, amaka dalam air limbahnya akan ditemuikandungan bahan kimia tersebut dalam ikatan aslinya atau ikatan dengan bahan kimialainnya.

Dengan bahan yang sama namun proses berbeda maka akan dihasilkankarakteristik air limbah yang berbeda. Dengan bahan baku kedelai, industri tahudan tempe menghasilkan karakteristik air limbah yang berlainan. Kandungan bahan

organik dan padatan dalam limbah tahu lebih banyak karena ada proses penghancurankedelai dan penyaringan bubur tahu.

Jenis parameter pencemar utama dalam air limbah adalah bahan organik, bahanan-organik, minyak dan lemak, mikroorgsnisme, warna dan bahan padatan. Untukmasing-masing jenis parameter pencemar tersebut dapat digunakan unit pengolahantertentu agar dapat dikurangi konsentrasinya atau tingkat bahayanya. Unit-unitpengolahan air limbah tersebut ada yang secara khusus untuk mengolah pencemartertentu, namun ada juga yang berfungsi untuk mengolah secara bersama-samabeberapa jenis bahan pencemar.

4) Baku Mutu Air Limbah

Baku mutu air limbah adalah ukuran batas atau kadar unsur pencemardan/atau jumlah unsur pencemar yang ditenggang keberadaannya dalam air limbah yangakan dibuang atau dilepas ke dalam sumber air dari suatu usaha dan/atau kegiatan Padabaku mutu air limbah diatur beberapa hal terkait kadar bahan pencemar,kuantitas dan beban pencemaran daam air limbah yang diperbolehkan dibuang kelingkungan.

Secara umum, gabungan beberapa unit pengolahan berupa penyaringan,pengendapan, pengolahan biologi dan pemanfaatan lumpur (sludge) serta pemanfaatangas/energi dapat dijadikan pilihan untuk instalasi pengolahan air limbah kegiatan

agroindustri.

5) Ketersediaan Lahan atau Ruang

Besarnya lahan atau ruang bagi instalasi pengolahan air limbah ditentukanoleh beberapa faktor sebagai berikut: volume limbah yang dihasilkan, kadar dankeragaman bahan pencemaran air limbah dan pilihan jenis unit pengolahan air limbah.

Beberapa kegiatan agroindustri seperti pengolahan kelapa sawit, karet, dangula memiliki lahan yang cukup luas karena biasanya berlokasi di dekat perkebunannya.Namun demikian, agroindustri seperti pengolahan susu, kedelai, rumah potong hewan, dllkarena berlokasi di perkotaan atau dekat perkotaan memiliki lahan yang minim

untuk penggunaan instalasi pengolahan air limbah.

6) Ketersediaan Biaya

Pembangunan (konstruksi), operasional dan perawatan IPAL membutuhkanpembiayaan yang tidak murah. Terdapat bangunan atau unit pengolahan yangterbuat dari semen (bak penyaringan, bak pengendapan, biogas, bak kontrol, bakpengering lumpur, dll), terbuat dari besi (trickling filter, RBC, anaerobic digester, dll), danterbuat dari plastik atau fiber (biogas).

Selain itu terdapat unit pengolahan yang tidak membutuhkan peralatanpenunjang, namun ada pula yang membutuhkan peralatan penunjang mekanik dan

elektrik. Peralatan penunjang ini membutuhkan pembiayaan dalam pembangunan,operasional dan perawatannya. Biaya operasional dapat berupa biaya untuk membelibahan yang diperlukan dalam proses IPAL (koagulan, kapur, aktivator, dll), membayar



of 9


biaya energi (listrik atau energi lainnya), membayar tenaga kerja dan biaya ujilaboratorium.

Instalasi pengolahan air limbah perlu dirawat agar beroperasi secaraoptimal. Banyak dari IPAL kegiatan agroindustri yang tidak lagi beroperasi atauberfungsi optimal karena tidak menganggarkan pembiayaan perawatan IPAL.Perawatan IPAL terdiri dari kegiatan pengecekan fungsi alat dan bangunan sertaperbaikan alat dan bangunan.

Alat pengolahan biologi yang relatif rendah biaya konstruksi, operasional danperawatannya adalah biogas. Alat ini dapat digunakan untuk mengolah limbah denganbahan organik yang tinggi, dan mengandung padatan tersuspensi. Biogas jugamenghasilkan gas yang dapat digunakan untuk menjalankan generator listrik,menyalakan kompor, patromax, alat pemanas, dll, sehingga dapat menghemat biayapembelian/pembayaran energi yang lain.

REFERENSI

Potter, Clitton, M. Suparwadi dan Aulia Gani, 1994, Limbah Cair Berbagai

Industri Di Indonesia: Sumber, Pengendalian dan Baku Mutu, KementerianNegara Lingkungan

Siregar, Sakti A, 2005, Instalasi Pengolahan Air Limbah: MenuntaskanPengenalan Ala-Alat dan Sistem Pengolahan Air Limbah, Penerbit Kanisius,Yogyakarta

Hidup dan Dalhousie University Canada, Jakarta Wong, Lawrence K., et. al. (Ed),2004, Handbook of Industrial and Hazardous WastesTreatment, 2nd edition,Marcel Dekker Inc., New York

PROPAGASIA. Latihan dan Diskusi (Propagasi vertical dan Horizontal)

1. Bandingkan pengolahan air limbah untuk industri skala kecil dan besar?

2. Beri contoh-contoh cara pengolahan air limbah yang Anda ketahui!

B. Pertanyaan (Evaluasi mandiri)

1. Bagaimana tahapan pengolahan air limbah?

2. Sebutkan data apa saja yang perlu diketahui untuk membangun IPAL?

3. Bagaimanakah Teknik Pengujian Sampel pada IPAL?

4. Sebutkan dan Jelaskan komponen yang harus diperhatikan dalam mendesain

IPAL!

11.-Modul-Perancangan-Pabrik-IPAL

Documents

Transcript of 11.-Modul-Perancangan-Pabrik-IPAL