48673081 Contoh Tb Pbpab Libre
-
Upload
rantidaista-ayunin-walidaini -
Category
Documents
-
view
49 -
download
1
description
Transcript of 48673081 Contoh Tb Pbpab Libre
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Air adalah salah satu kebutuhan vital bagi kelangsunga hidup manusia, hewan
maupun tumbuhan yang ada di atas permukaan bumi ini. Sehingga segala sesuatu
yang berhubungan dengan airtidak dapat diabaikan begitu saja, mengingat semakin
banyak penggunaan air didalam semua aktivitas kehidupan sehari-hari.
Salah satu kebutuhan pokok manusia adalah air bersih. Disamping untuk
kebutuhan air minum, air bersih diperlukan juga untuk keperluan rumah tangga sehari-
hari misalnya mandi, mencuci, memasak dan lain sebagainya.Sudah barang tentu
dengan adanya pemakain air untuk rumah tangga ini, perlu pula dipikirkan tentang
pembuangan air bekas pemakaiannya.
Air yang telah dipakai tersebut merupakan suatu air kotor dan harus dibuang,
tetapi pembuangannya tidak boleh mengakibatkan pencemaran terhadap lingkungan.
Pembuangan secara langsung ke dalam sungai tanpa ada pengolahan terlebih dahulu
akan mengakibatkan tercemarnya air sungai tersebut. Hal ini dapat diatasi dengan
meningkatkan sanitasi lingkungan sehingga tercipta kondisi lingkungan yang baik dan
benar.
Sebagai realisasi dari hal tersebut di atas perlu direncanakan suatu sistem
pengolahan air buangan yang memadai. Dalam tugas ini objek studi yang diambil
adalah kota Sumenep yang terletak di kabupaten Sumenep, propinsi Jawa Timur.
1.2. Maksud dan Tujuan
Maksud dari sistem bangunan pengolahan air buangan ini adalah sebagai
suatu fasilitas yang membantu mengolah air buangan sedemikian rupa, sehingga
dapat mengurangi kadar zat atau konstituent tertentu yang terkandung di dalam air
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 2
buangan sampai batas yang disyaratkan dan tidak menimbulkan gangguan terhadap
lingkungan hidup manusia serta kehidupan di dalam badan air penerima.
Pada umumnya di dalam air buangan banyak terdapat jenis bakteri khususnya
bakteri patogen yang seringkali menyebabkan penyebaran berbagai macam penyakit.
Dan terutama pengaruhnya terhadap pengurangan oksigen di dalam air akibat proses
biokimia yang terjadi karena kehadiran zat-zat tertentu di dalam air buangan.
Secara garis besar dapat dikatakan bahwa tujuan utama dari perencanaan
bangunan pengolahan air buangan ini adalah : Menentukan jenis pengolahan air buangan yang sesuai dengan data kualitas kandungan air buangan yang dihasilkan. Merencanakan bangunan pengolah air buangan, termasuk diagram alir proses pengolahan. Menentukan kualitas dan kuantitas penghilangan kandungan bahan organikmaupun anorganik yang dikehendaki. Menentukan kehilangan tekanan yeng terjadi sehingga dapat diketahui tinggi muka air yang dikehendaki pada tiap unit serta dideskripsikan profil hidrolisnya.
1.3. Ruang Lingkup
Ruang Lingkup dalam tugas perencanaan ini dititikberatkan pada pembuatan
konsep-konsep dasar perhitungan disain yang meliputi : Primary Treatment : Pompa Non Clogging / Srew Pump Screening Grit Chamber Secondary Treatment : Pengolahan secara biologis secara aerobik maupun anaerobik. Sludge Treatment dan Disposal. Lay Out, profil hidrolis, gambar-gambar disain. Bill Of Quantity dan Rencana Anggaran Biaya.
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 3
BAB II DASAR TEORI
2.1. Identifikasi Air Buangan
Air buangan biasa dinamakan air limbah atau sludge bahan buangan dari suatu
lingkungan masyrakat dimana terdapat kontaminan di dalamnya yang merupakan
substansi organik dan anorganikoriginal. Air buangan ini berasal dari sumber domestik,
industri, air hujan atau infiltrasi ground water.
Air limbah yang masih baru berupa cairan keruh dan berbau tanah tetapi tidak
terlalu merangsang. Bahan buangan ini mengandung padatan terapung dan
tersuspensi serta polutan dalam bentuk larutan. Selain tidak sedap dipandang, air
buangan ini sangat berbahaya terutama karena jumlah organisme patogen yang
dikandungnya. Karena itu air limbah perlu mendapat penanganan khusus dalam
pengolahannya sebelum dikembalikan ke badan air. Adapun komposisi air limbah
dapat dideskripsikan sebagai berikut :
Air Limbah
Air (99,9%) Padatan (0,1%)
Zat Organik (70%) Zat anorganik (30%)
Protein (65%) Karbohidrat (25%) Lemak (10%)
Bahan butiran Garam Logam
Gambar 2.1. Komposisi air limbah (Tebbut, 1970)
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 4
Bahan buangan biasanya diolah dengan memasukkan oksigen di dalamnya sehingga
bakteri dapat memanfaatkan bahan buangan ini sebagai makanan. Reaksi yang terjadi
adalah sebagai berikut :
bakteri
Bahan buangan baru + O2 Bahan buangan olahan + Bakteri
Hal penting yang perlu diperhatikan untuk dijadikan acuan dalam disain operasi
bangunan pengolah air buangan adalah : Zat padat atau solid, terutama zat padat tersuspensi Material organik (biodegradable) Nutrien (nitrogen dan phosphor) Patogen Mikropolutan, terutama logam berat, dissolved solid atau zat padat terlarut Dalam air buangan, diasumsikan telah melewati proses penyaringan
(screening). Berdasarkan ukurannya, zat padat diklasifikasikan sebagai : Zat padat tersuspensi (suspended solid) Zat padat terlarut (dissolved solid) Koloid Pemisahan solid pada wastewater sering mengalami kesulitan , sehingga fraksi
dissolved diturunkan dengan mekanisme tertentu.
Parameter dalam air buangan :
a) Konduktivitas
Electrical Conductivity biasanya digunakan sebagai parameter kuantitas TDS (Total
Dissolved solid) pada sampel.
b) Temperatur
Temperatur sangat berpengaruh terhadap kondisi air limbah, semakin tinggi
temperatur maka kelarutan gas menurun, reaksi kimia meningkat dan
pertumbuhan mikroorganisme berubah. Misalnya pada daerah tropis bakteri
anaerobik tumbuh pada temperatur 20-25 OC, di luar range tersebut pertumbuhan
mikroorganisme tersebut akan terganggu.
c) Bau dan Warna
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 5
Bau biasanya dihasilkan dari hidrolisis dan degradasi secara aerobik maupun
anaerobik dari zat organik yang menghasilkan NH3. Bau dapat dikurangi dengan
aerasi secara intensifseperti strpping dari senyawa volatile dan oksidasi dari
senyawa biodegradable serta dapat juga dengan penutupan treatment plant.
Warna merupakan hasil produk degradasi air buangan. Pemisahan warna
sangat sulit dan perlu biaya tinggi. Bau dan warna ini adalah indikasi awal dari
spesifik air limbah.
Padatan dalam air limbah yang menduduki komposisi terbesar adalah material
organik (70%).
Komposisi material organik pada air limbah adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1. Komposisi material organik pada air limbah
KATEGORI KOMPOSISI Karbohidrat
Lemak
Protein
Urea
C, H, O
C, H, O, N
C, H, O, N, S, P
C, H, O, N
Sebagai parameter material organik adalah :
a) ThOD (Theoritical Oxygen Demand)
Biasanya digunakan bila senyawa organiknya diketahui dan dapat dihitung bila
persamaan reaksi diketahui. Karena air limbah komposisinya sangat kompleks di
alam maka ThOD tidak dapat dihitung. Tetapi dalam praktiknya dapat digunakan
COD.
b) COD (Chemical Oxygen Demand)
Jumlah kebutuhan oksigen yang diperlukan untuk oksidasi material organik, yang
didapat dengan mengoksidasi limbah dengan larutan asam dikromat yang
mendidih (Cr2O72-). Jumlah COD biasanya lebih besar dari BOD.
c) BOD (Biochemical Oxygen Demand)
Parameter ini menunjukkan kebutuhan oksigen untuk pengoksidasian limbah oleh
bakteri. Limbah yang teroksidasi hanya limbah yang biodegradablr saja.
Hubungan antara ketiga parameter tersebut adalah :
ThOD > COD > BOD
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 6
Melihat kandungan air limbah yang begitu kompleks dan dapat menimbulkan
dampak yang buruk pada masyarakat, maka disain bangunan pengolah air
buangan harus benar-benar menghasilkan efluen yang aman bagi lingkungan.
2.2. Pengelolaan Air Limbah
Dalam Pengelolaan air limbah ada tiga aspek yang saling berhubungan, yaitu :
1) Pengumpulan
Pengumpulan air limbah rumah tangga sebaiknya dilakukan dengan sistem
pengaliran air dalam pipa sepenuhnya . Hal ini dimaksudkan untuk mencegah
terjadinya kontaminasi dan mempermudah pengumpulan.
2) Pengolahan
Pengolahan terutama dibutuhkan untuk membunuh mikroorganisme patogen yang
ada di dalam air limbah dan untuk menjamin agar sesuai untuk setiap proses
penggunaan ulang yang dipilih untuknya.Pengolahan air limbah adalah suatu
kombinasi dari proses fisik, biologis, dan kimiawi.
Kriteria penyelenggaraan sistem pengolahan air limbah adalah :
a. Kesehatan
Organisme patogen tidak boleh tersebar baik secara langsung maupun tidak
langsung. Proses pengolahan memiliki derajat pengolahan yang tinggi.
b. Penggunaan ulang
Proses pengolahan harus memberikan hasil yang aman untuk penggunaan
ulang (aquaculture dan pertanian).
c. Ekologis
Pembuangan air limbah ke dalam air permukaan tidak boleh melebihi kapasitas
pembersihan diri dari badan air penerima.
d. Gangguan
Bau yang ditimbulkan harus berada di bawah ambang batas.
e. Kebudayaan
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 7
Metoda yang dipilih untuk pengumpulan, pengolahan, dan penggunaan ulang
harus sesuai dengan kebiasaan dan keadaan sosial setempat.
f. Biaya
Diusahakan biaya yang dikeluarkan sehemat dan seefisien mungkin sehingga
masyarakat yang memakai instalasi pengolahan dapat membayar.
3) Penggunaan Ulang Air Limbah
Kelangkaan akan air yang umum terjadi di daerah tropis dan subtropis serta
tingginya biaya untuk membangun sistem penyediaan air yang baru merupakan
dua faktor utama yang mendorong bertambahnya kebutuhan untuk mengkonversi
sumber-sumber air dengan penggunaan ulang efluen atau dengan reklamasi efluen
untuk menghasilkan air yang dapat dipakai untuk distribusi, misalnya air pendingin.
Penggunaan ulang air buangan segar maupun sudah terolah untuk irigasi telah
dipakai secara meluas selama bertahun-tahun. Untuk masa sekarang, perhatian
ditujukan pada aquaculture dan penggunaan ulang efluen untuk keperluan kota
dan industri.
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 8
BAB III DASAR-DASAR PERENCANAAN
3.1. Jumlah Penduduk dan Kuantitas Air Buangan Dalam merencanakan bangunan pengolah air buangan ada beberapa dasar
perencanaan yang harus diperhatikan. Terutama mengenai kuantitas air buangan yang
dipengaruhi oleh jumlah penduduk yang dilayani dan perlu dilakukan suatu prediksi
jumlah penduduk sesuai dengan periode tahun perencanaan, yaitu dengan metoda
proyeksi.
Metoda proyeksi yang digunakan adalah metoda Geometri, dan data hasil
proyeksi penduduk Kota Sumenep adalah sebagai berikut :
Tabel 3.1. Hasil proyeksi penduduk Kota Sumenep
Tahun Jumlah Penduduk
2000 123194 2001 123787 2002 124417 2003 125051 2004 125687 2005 126327 2006 126970 2007 127617 2008 128266 2009 128919 2010 129576 2011 130235 2012 130899 2013 131567
2014 132236 Sumber : Hasil perhitungan
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 9
Tabel 3.2. Proyeksi Fasilitas Umum Kota Sumenep
No 2001 2011
Fasilitas Jumlah Juml. Orang Fasilitas Jumlah Juml. Orang
1 Masjid 15 200 Masjid 17 200
2 Gereja 3 30 Gereja 4 30
3 Sekolah 20 150 Sekolah 24 150
4 Rumah Sakit 2 250 Rumah Sakit 3 250
5 Puskesmas 6 30 Puskesmas 7 30
6 Toko 124 40 Toko 143 40
7 Pasar 4 50 Pasar 5 50
8 Kantor 28 100 Kantor 33 100
9 Terminal 1 150 Terminal 2 150
10 Industri 4 200 Industri 6 200 Sumber : Hasil perhitungan
Kuantitas air buangan untuk suatu daerah terutama ditentukan oleh jumlah
penduduk, tingkat hidup, iklim dan kegiatan sehari-hari. Untuk keperluan rumah tangga
jumlah ini dipengaruhi jumlah pemakaian air untuk mandi, mencuci, memasak dan
keperluan minum tiap orang perhari. Disamping itu adanya kegiatan lain seperti
kegiatan perdagangan, perkantoran, industri dan lain sebagainya, maka jumlah
kuantitas air buangan ini akan semakin meningkat.
Dari data Sistem Penyaluran Air Buangan (SPAB) Kota Sumenep diperoleh
data kuantitas air buangan sebagai berikut :
Tabel 3.3. Pembagian blok pelayanan
BLOK DESA % Jumlah
Penduduk
Blok I Kebonagung 85 5446
Blok II Pamolokan 55 5295
Karangduak 100 9646
Blok III Pamolokan 35 3369
Bungkal 90 5774
Blok IV Pandean 20 1747
Kebonagung 15 961
Babalan 10 690
Batuan 20 1481
Blok V Pandean 80 6988
Babalan 35 2415
Gedugan 10 559
Blok VI Babalan 55 3795
Gedugan 70 3914
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 10
Blok VII Kolor 40 4061
Gedugan 20 1118
Blok VIII Pangerangan 70 6137
Kepanjen 100 9255
Pejagalan 100 9422
Pamolokan 10 963
Bungkal 5 321
Blok IX Kolor 60 6091
Blok X Pabean 70 8220
Blok XI Pangerangan 30 2630
Kacongan 50 3108
Pabean 30 3523
Bungkal 5 321
Blok XII Kacongan 50 3108
Marega daya 100 6479
Bab XIII Batuan 80 5925 Sumber : Hasil perhitungan
Tabel 3.4. Pembagian fasilitas umum tiap blok pelayanan
No Fasilitas Blok
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII Total Unit
1 Masjid 1 2 1 2 3 1 1 1 1 1 1 1 1 17
2 Gereja - 1 - 1 1 - - - 1 - - - - 4
3 Sekolah 1 3 1 3 4 1 2 2 1 2 1 2 1 24
4 Rumah Sakit - 1 - - 1 - - - - - - 1 - 3
5 Puskesmas - 1 - 1 1 - 1 - 1 - 1 1 - 7
6 Toko 6 18 7 16 21 6 10 9 14 9 10 12 5 143
7 Pasar - 1 - 1 1 - - 1 - - 1 - - 5
8 Kantor 2 5 1 4 5 2 2 2 2 2 2 3 1 33
9 Terminal - - - - 1 - - - - - 1 - - 2
10 Industri 1 - 1 - - 1 - - - 1 - - 1 5 Sumber : Hasil perhitungan
Untuk perencanaan ini, debit air buangan yang dihasilkan diasumsikan
sebesar 70% dari debit air bersih yang digunakan. Debit air bersih yang digunakan
untuk keperluan diperkirakan sebesar 150 lt/org/hari. Sedangkan untuk keperluan non
domestik yaitu:
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 11
Tabel 3.5. Asumsi pemakaian air bersih non domestik
Jenis Debit Asumsi Jumlah
Fasilitas (l/org/hari) Pemakai
(org/unit)
Masjid 30 200
Gereja 15 30
Rumah Sakit 200 150
Sekolah 20 250
Puskesmas 25 30
Toko 25 40
Kantor 30 50
Pasar 40 100
Terminal 20 150
Industri 350 200
Dan untuk tiap-tiap blok, kebutuhan air bersihnya untuk konsumsi domestik dibedakan
menjadi:
1. Sambungan Rumah (SR), dimana jumlah penduduk yang dilayani
diasumsikan 80% dari jumlah penduduk total blok tersebut. Dan kebutuhan air
untuk sambungan rumah adalah sebesar 150 lt/org/hari.
2. Kran Umum (KU), diasumsikan yang dilayani adalah 20% dari jumlah
penduduk blok itu. Dan kebutuhan airnya adalah 30 lt/org/hari.
Dan pada tahun 2011 jumlah penduduk yang dapat dilayani oleh PDAM diasumsikan
80%. Kemudian dari data-data dan ketentuan yang telah disebutkan, maka dapat
dilakukan perhitungan debit air buangan.
A. Konsumsi Domestik
Contoh perhitungan untuk Blok I Jumlah penduduk : 5446 jiwa % penduduk terlayani : 80% Sambungan rumah : 80%;keb. airnya 150 lt/org/hari Kran umum : 20% ; keb. Airnya 30 lt/org/hari
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 12
Perhitungannya:
1. Sambungan Rumah (SR)
Q air bersih = 80% x JmPend. X 80% x 150 lt/org/hari
= 80% x 5446 x 80% x 150 lt/org/hari
= 522816 lt/hari = 6 lt/dt
Q air buangan = 70% x Q air bersih
= 70% x 6 lt/dt
= 4.2 lt/dt
2. Kran Umum (KU)
Q air bersih = 80% x JmPend. X 80% x Keb. Air
= 80% x 5446 x 80% x 30 lt/org/hari
= 26141 lt/hari = 0.3 lt/dt
Q air buangan = 70% x 0.3 lt/dt
= 0.21 lt/dt
3. Kebutuhan air domestik
Q domestik = Q sambungan rumah + Q kran umum
= 522816 + 26141
= 54897 lt/hari
= 6 lt/detik
Q air buangan domestik = 70% x 6 lt/dt
= 4.2 lt/dt
Dan untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 13
Tabel 3.6. Keb. Air domestik dan buangan
BLOK JUMLAH % JML PDDK Q sr Qsr
buangan
PENDDK TERLAYANI ( l/dt ) ( l/dt )
I 5446 80 4357 6.05 4.24
II 14941 80 11803 16.39 11.48
III 9143 80 7314 10.16 7.11
IV 4879 80 3903 5.42 3.79
V 9962 80 7970 11.07 7.75
VI 7709 80 6090 8.46 5.92
VII 5179 80 4040 5.61 3.93
VIII 26098 80 20878 29.00 20.30
IX 6091 80 4873 6.77 4.74
X 8220 80 6576 9.13 6.39
XI 9582 80 7570 10.51 7.36
XII 9587 80 7574 10.52 7.36
XIII 5925 80 4740 6.58 4.61
Q ku Q ku buangan Q dom Q dom buangan
( l/dt ) ( l/dt ) ( l/dt ) ( l/dt )
0.30 0.21 6 4.2
0.82 0.57 17 12.05
0.51 0.36 11 7.47
0.27 0.19 6 3.98
0.55 0.39 12 8.14
0.42 0.30 9 6.22
0.28 0.20 6 4.12
1.45 1.01 30 21.31
0.34 0.24 7 4.97
0.46 0.32 10 6.71
0.53 0.37 11 7.73
0.53 0.37 11 7.73
0.33 0.23 7 4.84
Sumber : Hasil perhitungan
B. Konsumsi Non Domestik Contoh perhitungan untuk Blok I
Q non domestik = unit X Debit X Asumsi jml pemakai Q masjid = 1 x 30 200 = 6000 lt/hari
Q sekolah = 1 x 20 x 250 = 10000 lt/hari
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 14
Q toko = 6 x 25 x 40 = 6000 lt/hari
Q kantor = 2 x 30 x 50 = 7000 lt/hari
Q industri = 1 x 350 x 200 = 70000 lt/hari
Total keseluruhan adalah 90000 lt/hari = 1.042 l/dtk
Q buangan non domestik = 1.042 x 70%
= 0.729 lt/dt
Dan untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
Tabel 3.7. Keb. Air non domestik dan buangan
Blok Debit Debit Debit Buangan Non Domestik Non Domestik Non Domestik (l/hari) (l/detik) (l/detik) I 90000 1.042 0.729
II 87700 1.015 0.711
III 89500 1.036 0.725
IV 54200 0.627 0.439
V 104700 1.212 0.848
VI 90000 1.042 0.729
VII 29750 0.344 0.241
VIII 32000 0.370 0.259
IX 29200 0.338 0.237
X 98000 1.134 0.794
XI 31750 0.367 0.257
XII 63250 0.732 0.512
XIII 87500 1.013 0.709 Sumber : Hasil perhitungan
C. Kebutuhan Air Total
Contoh perhitungan untuk Blok I Q air bersih total = Q air domestik + Q non domestik
= 6 lt/dt + 1.042 lt/dt
= 7.042 lt/dt
Q air buangan total = 70% x Q air bersih total
= 70% x 7.042 lt/dt
= 4.929 lt/dt
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 15
Dan untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
Tabel 3.8. Keb. Air bersih dan buangan total
Blok Q domestik Q non
domestik Q air bersih
total Q air buangan
total (l/detik) (l/detik) (l/detik) (l/detik)
I 6 1.042 7.042 4.929
II 17 1.015 18.015 12.611
III 11 1.036 12.036 8.425
IV 6 0.627 6.627 4.639
V 12 1.212 13.212 9.248
VI 9 1.042 10.042 7.029
VII 6 0.344 6.344 4.441
VIII 30 0.370 30.370 21.259
IX 7 0.338 7.338 5.137
X 10 1.134 11.134 7.794
XI 11 0.367 11.367 7.957
XII 11 0.732 11.732 8.212
XIII 7 1.013 8.013 5.609 Sumber : Hasil perhitungan
Debit air buangan yang telah diperoleh diatas merupakan debit rata-rata (average).
Dan untuk selanjutnya dilakukan perhitungan fluktuasi air buangan sebagai berikut:
Contoh perhitungan untuk Blok I Luas = 272.25 ha Jumlah penduduk terlayani = 4357 jiwa Q domestik = 548.957 m3/hari Q non domestik = 90 m3/hari
Q average = Q domestik + Q non domestik
= 548.957 + 90
= 638.957 m3/hari
Berdasarkan grafik, didapatkan factor peak = 3.4
Q peak = Q ave x fp
= 638.957 m3/hari x 3.4
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 16
= 2172.454 m3/hari
Dan didapat pula faktor average infiltrasi = 5.6
Qaveinf = Luas x fav
= 272.25 x 5.6
= 1524.6 m3/hari
Q peak total = Q peak + Q average infiltrasi
= 2172.454 + 1524.6
= 3697.05 m3/hari
= 42.79 l/dt
Q minimum = xQavePx2.0
10005/1
= 957.638100043575/1
2.0
xx = 171.53 m3/hari
= 1.985 l/dt
Dan untuk perhitungan blok-blok yang lain, dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
Tabel 3.9. Debit air buangan tiap blok
Blok Jml
Pend Luas Q air
bersih Q air bersih Q air bersih Q air bersih Q Q
Terlayani (ha) Domestik Non domestik Domestik Non domestik Average Average
(l/hari) (l/hari) (m3/hari) (m3/hari) (m3/hari) (m3/dt)
I 4357 272.25 548957 90000 548.957 90 638.957 0.0074
II 11803 225 1487227 87700 1487.227 87.7 1574.927 0.0182
III 7314 247.5 921614 89500 921.614 89.5 1011.114 0.0117
IV 3903 207.9 491803 54200 491.803 54.2 546.003 0.0063
V 7970 222.75 1004170 104700 1004.17 104.7 1108.87 0.0128
VI 6090 193.5 767354 90000 767.354 90 857.354 0.0099
VII 4040 371.25 508992 29750 508.992 29.75 538.742 0.0062
VIII 20878 348.75 2630678 32000 2630.678 32 2662.678 0.0308
IX 4873 418.5 613973 29200 613.973 29.2 643.173 0.0074
X 6576 162 828576 98000 828.576 98 926.576 0.0107
XI 7570 299.25 953792 31750 953.792 31.75 985.542 0.0114
XII 7574 497.25 954290 63250 954.29 63.25 1017.54 0.0118
XIII 4740 173.5 597240 87500 597.24 87.5 684.74 0.0079
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 17
Peak Q Factor Q
Average Q Peak Q Peak Q Q
Factor Peak Average Infiltrasi Total Total Minimum Minimum
(m3/hari) Infiltrasi (m3/hari) (m3/hari) (L/dt) (m3/hari) (L/dt)
3.4 2172.454 5.60 1524.6 3697.05 42.790 171.530 1.985
3.1 4882.274 5.80 1305 6187.27 71.612 516.047 5.973
3.2 3235.565 5.70 1410.75 4646.31 53.777 301.066 3.485
3.3 1801.810 6.00 1247.4 3049.21 35.292 143.385 1.660
3.2 3548.384 5.80 1291.95 4840.33 56.022 335.894 3.888
3.3 2829.268 6.10 1180.35 4009.62 46.408 246.101 2.848
3.3 1777.849 4.80 1782 3559.85 41.202 142.458 1.649
3.0 7988.034 4.90 1708.875 9696.91 112.233 977.882 11.318
3.4 2186.788 4.60 1925.1 4111.89 47.591 176.570 2.044
3.2 2965.043 6.20 1004.4 3969.44 45.943 270.087 3.126
3.2 3153.734 5.30 1586.025 4739.76 54.858 295.477 3.420
3.2 3256.128 4.20 2088.45 5344.58 61.859 305.103 3.531
3.3 2259.642 6.10 1058.35 3317.99 38.403 186.944 2.164
Sumber : Hasil perhitungan
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 18
BAB IV ALTERNATIF PERENCANAAN
4.1. Klasifikasi Pengolahan Air Buangan
Pengolahan air buangan dapat diklasifikasikan berdasarkan proses pengolahan
dan tingkat pengolahannya.
A. Kalsifikasi berdasarkan proses pengolahan
a) Pengolahan secara fisik, dilakukan dengan maksud untuk menghilangkan
benda-benda fisik atau memperbaiki sifat-sifat fisik air buangan
Pengolahan secara fisik dapat dilakukan dengan : Screening (penyaringan) Sedimentasi Flokulasi Filtrasi Grit Chamber Comminutor Drying Bed b) Pengolahan secara kimiawi, pengolahan yang menggunakan bahan-bahan
kimia untuk memperbaiki kualitas air buangan.
Pengolahan secara kimiawi dapat dilakukan dengan : Koagulasi Chemical Precipitation Disinfeksi (Chlorinasi) c) Pengolahan secara biologis, dengan memanfaatkan mikroorganisme di dalam
proses pengolahan
Pengolahan biologis dapat dilakukan dengan : Trickling Filter Activated Sludge Lagoon Aerobic Stabilization Ponds
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 19
Digestion B. Klasifikasi berdasarkan tingkat pengolahan
a) Pengolahan primer, bertujuan untuk mengurangi kadar zat-zat yang terkandung
dalam air buangan dan membantu agar beban pada pengolahan sekunder tidak
terlalu berat. Pengolahan primer ini dapat mengurangi atau menurunkan
Suspended Solid (SS) sebesar 50-60 % dan BOD 25-30 % (Elwyn E. Seelye).
Unit-unit pengolahan dapat berupa : Sreen Comminutor Grit Chamber Sedimentasi b) Pengolahan sekunder, merupakan proses pengolahan biologis dengan bantuan
mokroorganisme. Pengolahan sekunder ini dapat mengurangi SS sebesar 90 %
dan BOD sebesar 70-95 (Elwyn E. Seelye).
Unit-unit pengolahan dapat berupa : Trickling Filter Activated Sludge Stabilization Pond c) Pengolahan tersier, dipergunakan untuk menghilangkan unsur-unsur tertentu
dalam air buangan yang tidak diinginkan seperti Nitrogen (N), Phosphor (P)
serta proses disinfeksi.
4.2. Alternatif Pengolahan
Ada beberapa alternatif pengolahan air buangan yang dapat dipilih sehubungan
dengan beban pengolahan yang harus diolah sehingga dapat menghasilkan efluen
yang sesuai dengan baku mutu air limbah yang ditentukan.
Adapun kriteria pemilihan suatu alternatif pengolahan adalah :
a) Efisiensi Pengolahan
Efisiensi pengolahan berhubungan dengan kemampuan proses tersebut dalam
mengolah air limbah.
b) Aspek Teknis
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 20
Aspek teknis meliputi kemudahan dari segi konstruksi, ketersediaan tenaga ahli,
untuk mendapatkan bahan-bahan konstruksi, operasi maupun pemeliharan.
c) Aspek ekonomis
Aspek ekonomis meliputi pembiayaan dalam hal konstruksi, operasi maupun
pemeliharaan dari instalasi bangunan pengolahan air buangan.
d) Aspek Lingkungan
Aspek lingkungan meliputi kemungkinan adanya gangguan terhadap penduduk dan
lingkungan, yaitu yang berhubungan dengan keseimbangan ekologis, serta
penggunaan lahan.
Flow diagram yang menjadi alternatif pengolahan adalah sebagai berikut :
Alternatif 1 (Oxidation Ditch) :
Keterangan :
1. Saluran Pembawa R Return Sludge
2. Sumur Pengumpul S1 Sludge dari Bak Pengendap I
3. Pompa S2 Sludge dari Secondary Clarifier
4. Bar Sreen F Resirkulasi Filtrat
5. Grit Chamber
6. Bak Ekualisasi
7. Bak Pengendap I
8. Oxidation Ditch
9. Secondary Clarifier
10. Disinfeksi
11. Sludge Drying Bed
Keuntungan : Mempunyai efisiensi removal BOD dan COD yang tinggi antara 80-85 %. Removal N tinggi (aerobic-anoxic).
5 6
11
10 8
9
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 21
Dapat dimodifikasi sesuai karakteristik air buangan. Efluen yang dihasilkan lebih konstan / stabil (F/M ratio kecil sehingga terjadi endogeneous respiration dan sludge yang dihasilkan lebih sedikit) dan tidak
tidak berbau. Penanganan dan pengolahan lumpur dapat diabaikan (dikurangi) karena buangan lumpur relatif sedikit dan stabil, sehingga dapat langsung dikeringkan
dengan Sludge Drying Bed (SDB). Tidak terdapat gangguan serangga.
Kerugian : Memerlukan area yang luas. Tidak fleksibel untuk beban organik dan beban hidrolik yang tidak stabil (bervariasi). Perlu tenaga terlatih untuk operasi pengolahannya.
Alternatif 2 (Trickling Filter) :
Keterangan :
1. Saluran Pembawa R Return Sludge
2. Sumur Pengumpul S1 Sluge dari Bak Pengendap I
3. Pompa S2 Sludge dari Secondary Clarifier
4. Bar Sreen F Resirkulasi Filtrat
5. Grit Chamber
6. Bak Ekualisasi
7. Bak Pengendap I
8. Trickling Filter
5 6 10 9
12 13 11
8
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 22
9. Secondary Clarifier
10. Disinfeksi
11. Thickener
12. Digester
13. Sludge Dryng Bed / Fiter Press
Keuntungan : Tidak terganggu adanya beban hidrolik dan organik. Mempunyai efisiensi pengolahan 60-80 %. Tidak memerlukan lahan yang luas. Kebutuhan oksigen tidak terlalu besar.
Kerugian : Kemungkinan timbulnya lalat (serangga). Efluen berbau. Perlu tenaga terlatih untuk operasi pengolahannya. Memerlukan pengolahan lumpur yang lengkap. Kehilangan tekanan cukup besar antara 1,8-3,6 atm.
Alternatif 3 (Aeration Tank) :
Keterangan :
1. Saluran Pembawa R Return Sludge
2. Sumur Pengumpul S1 Sluge dari Bak Pengendap I
3. Pompa S2 Sludge dari Secondary Clarifier
4. Bar Sreen F Resirkulasi Filtrat
5. Grit Chamber
5 6 10 9
12 13 11
8
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 23
6. Bak Ekualisasi
7. Bak Pengendap I
8. Aeration Tank
9. Secondary Clarifier
10. Disinfeksi
11. Thickener
12. Digester
13. Sludge Dryng Bed / Fiter Press
Keuntungan : Mempunyai efisiensi removal BOD tinggi antar 80-85 %. Dapat dimodifikasi sesuai karakteristik air buangan. Efluen tidak berbau. Terhindar dari gangguan lalat (serangga).
Kerugian : Memerlukan area yang luas. Memerlukan proses stabilisasi lumpur. Memerlukan tenaga profesional yang banyak dan terlatih. Tidak fleksibel terhadap variasi beban hidrolik.
4.3. Dasar Pemikiran Pemilihan Alternatif 4.3.1. Kriteria Pemilihan
Dalam menentukan criteria pemilihan ini, digunakan pertimbangan pada beberapa
aspek, yaitu:
1. Efisiensi Pengolahan
Ditujukan agar dapat dihasilkan efluen yang memenuhi persyaratan yang telah
ditentukan untuk dikembalikan ke badan air atau dimanfaatkan kembali.
2. Aspek Teknis
a. Segi konstruksi
Menyangkut teknis pelaksanaan, ketersediaan tenaga ahli, kemudahan material
konstruksi, dan instalasi bangunan.
b. Segi Operasi dan Pemeliharaan
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 24
Menyangkut ketersediaan tenaga ahli, kemudahan pengoperasian dan
pemeliharaan instalasi.
3. Aspek Ekonomis
Menyangkut masalah financial atau pembiayaan dalam hal konstruksi, operasi dan
pemeliharaan IPAL.
4. Aspek Lingkungan
Kemungkinan terjadinya gangguan yang dirasakan penduduk akibat
ketidakseimbangan faktor ekologis.
4.3.2. Alternatif Pengolahan Terpilih
Dari analisa-analisa yang dilakukan pada masing-masing alternative, maka dipilih
alternative pengolahan 3 (tiga), yaitu pengolahan biologis dengan menggunakan
complete mix activated sludge.
Pemilihan ini didasarkan pada efisiensi removal BOD yang tinggi serta dapat
dimodifikasi sesuai dengan karakteristik air buangan.
4.4. Mass Balance
Dari alternative pengolahan yang terpilih, maka dilakukan perhitungan mass balance.
Mass Balance Dengan Oxidation Ditch
Efisiensi removal tiap unit pengolahan yang dapat dicapai dengan menggunakan Oxidation Ditch dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Efisiensi removal unit pengolahan
Efisiensi removal (%) Unit Pengolahan
BOD COD SS P Org-N NH3-N
Bar screen - - - - - -
Grit chamber 10 5 5 - - - Pengendapan pertama 30 40 30 - 40 50 - 65 10 - 20 10 - 20 -
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 25
Oxidatiopn Ditch 75 95 80 - 85 80 - 90 10 - 25 15 - 50 - (Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of Wastewater. Hal 170)
Perhitungan mass balance : Data awal :
Qp = 0,487 m3/detik = 42056,97 m3/hari
[BOD] = 220 mg/L
BOD M = [BOD] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[COD] = 500 mg/L
COD M = [COD] x Qp = 500 mg/L x 42056,97 m3/hari = 21028,49 kg/hari
[SS] = 220 mg/L
SS M = [SS] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[N] = 40 mg/L
N M = [N] x Qp = 40 mg/L x 42056,97 m3/hari = 1682,28 kg/hari
[P] = 8 mg/L
P M = [P] x Qp = 8 mg/L x 42056,97 m3/hari = 336,46 kg/hari
1. Grit Chamber Kemampuan meremoval : BOD = 10 % SS = 5 % P = -
COD = 5 % N = -
Yang keluar dari Grit Chamber (out) :
BODM = 9252,53 x (100 - 10) % = 8327,28 kg/hari
CODM = 21028,49 x (100 - 5) % = 19977,07 kg/hari
SSM = 9252,53 x (100 - 5) % = 8789,90 kg/hari
NM = = 1682,28 kg/hari
PM = = 336,46 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 9252,53 8321,28 = 931,25 kg/hari
CODM = 21028,49 19977,07 = 1051,42 kg/hari
SSM = 9252,53 8789,90 = 462,63 kg/hari
NM = = 0 kg/hari
PM = = 0 kg/hari
Efluen Grit Chamber :
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 26
[BOD] = mg/L 198 1000 x 97,42056
8327,28 1000 x Q
'BODefluen
M == [COD] = mg/L 475 1000 x 97,42056
19977,07 1000 x Q
'CODefluen
M == [SS] = mg/L 209 1000 x 97,42056
8789,9 1000 x Q
'SSefluen
M == [P] = 40 mg/l
[N] = 8 mg/l
2. Primary Clarifier (Pengendap pertama) Kemampuan meremoval : BOD = 35 % SS = 65 % P = 20 %
COD = 35 % N = 15 %
Yang keluar dari primary clarifier (out) :
BODM = 8327,28 x (100 - 35) % = 5412,73 kg/hari
CODM = 19977,07 x (100 - 35) % = 12985,1 kg/hari
SSM = 8789,9 x (100 - 65) % = 3076,47 kg/hari
NM = 1682,28 x (100 - 15) % = 1429,94 kg/hari
PM = 336,46 x (100 - 20) % = 269,17 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 8327,28 5412,73 = 2914,55 kg/hari
CODM = 19977,07 12985,1 = 6991,97 kg/hari
SSM = 8789,9 3076,47 = 5713,43 kg/hari
NM = 1682,28 1429,94 = 252,34 kg/hari
PM = 336,46 269,17 = 67,29 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur = g/hari83,952235713,43x 6100
'SSx 6100
M k== Volume lumpur = /harim 69,90
1000 x 05,183,95223
lumpur jenisberat lumpur massa 3==
Qefluen = Qinfluen Qlumpur = 42056,97 90,69 = 41966,28 m3/hari
Efluen primary clarifier :
[BOD] = mg/L 128,98 1000 x 28,41966
5412,73 1000 x Q
'BODefluen
M ==
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 27
[COD] = mg/L 309,42 1000 x 28,41966
12985,1 1000 x Q
'CODefluen
M == [SS] = mg/L 31,73 1000 x
28,419663076,47
1000 x Q'SS
efluen
M == [N] = mg/L 34,07 1000 x
28,419661429,94
1000 x Q'N
efluen
M == [P] = mg/L 6,41 1000 x
28,41966269,17
1000 x Q'P
efluen
M ==
3. Oxidation Ditch & Secondary Clarifier Kemampuan meremoval : BOD = 90 % SS = 90 % P = 25 %
COD = 80 % N = 30 %
Yang keluar dari secondary clarifier (out) :
BODM = 5412,73 x (100 - 90)% = 541,27 kg/hari
CODM = 12985,1 x (100 - 80)% = 2597,02 kg/hari
SSM = 3076,47 x (100 - 90)% = 307,65 kg/hari
NM = 1429,94 x (100 - 30)% = 1000,96 kg/hari
PM = 269,17 x (100 - 25)% = 201,88 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 5412,73 - 541,27 = 4871,46 kg/hari
CODM = 12985,1- 2597,02 = 10388,08 kg/hari
SSM = 3076,47 - 307,65 = 2768,82 kg/hari
NM = 1429,94 - 1000,96 = 428,98 kg/hari
PM = 269,17 - 201,88 = 67,29 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur = kg/hari 461472768,82x 6100
'SSx 6100
M == Volume lumpur = /harim 95,43
1000 x 05,146147
lumpur jenisberat lumpur massa 3==
Volume Lumpur yang diresirkulasikan sebesar 75 %
= 75 % x 43,95 m3/hari
= 32,96 m3/hari
Qefluen = Qinfluen Qlumpur = 42056,97 32,96 = 42024,01 m3/hari
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 28
Efluen secondary clarifier :
[BOD] = mg/L 12,88 1000 x 01,42024
541,27 1000 x Q
'BODefluen
M == [COD] = mg/L 61,8 1000 x
01,420242597,02
1000 x Q'COD
efluen
M == [SS] = mg/L 7,32 1000 x
01,42024307,65
1000 x Q'SS
efluen
M == [N] = mg/L 23,82 1000 x
01,420241000,96
1000 x Q'N
efluen
M == [P] = mg/L 4,8 1000 x
01,42024201,88
1000 x Q'P
efluen
M ==
Mass Balance Dengan Trickling Filter
Efisiensi removal tiap unit pengolahan yang dapat dicapai dengan menggunakan Tricling Filter dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Efisiensi removal unit pengolahan
Efisiensi removal (%) Unit Pengolahan
BOD COD SS P Org-N NH3-N
Bar screen - - - - - -
Grit chamber 10 5 5 - - - Pengendapan pertama 30 40 30 - 40 50 - 65 10 - 20 10 - 20 -
Trickling Filter 65 80 60 - 70 60 - 85 15 - 50 8 - 12 - (Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of Wastewater. Hal 170)
Perhitungan mass balance : Data awal :
Qp = 0,487 m3/detik = 42056,97 m3/hari
[BOD] = 220 mg/L
BOD M = [BOD] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[COD] = 500 mg/L
COD M = [COD] x Qp = 500 mg/L x 42056,97 m3/hari = 21028,49 kg/hari
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 29
[SS] = 220 mg/L
SS M = [SS] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[N] = 40 mg/L
N M = [N] x Qp = 40 mg/L x 42056,97 m3/hari = 1682,28 kg/hari
[P] = 8 mg/L
P M = [P] x Qp = 8 mg/L 42056,97 x m3/hari = 336,46 kg/hari
1. Grit Chamber Kemampuan meremoval : BOD = 10 % SS = 5 % P = -
COD = 5 % N = -
Yang keluar dari Grit Chamber (out) :
BODM = 9252,53 x (100 - 10) % = 8327,28 kg/hari
CODM = 21028,49 x (100 - 5) % = 19977,07 kg/hari
SSM = 9252,53 x (100 - 5) % = 8789,90 kg/hari
NM = = 1682,28 kg/hari
PM = = 336,46 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 9252,53 8321,28 = 931,25 kg/hari
CODM = 21028,49 19977,07 = 1051,42 kg/hari
SSM = 9252,53 8789,90 = 462,63 kg/hari
NM = = 0 kg/hari
PM = = 0 kg/hari
Efluen Grit Chamber :
[BOD] = mg/L 198 1000 x 97,42056
8327,28 1000 x Q
'BODefluen
M == [COD] = mg/L 475 1000 x 97,42056
19977,07 1000 x Q
'CODefluen
M == [SS] = mg/L 209 1000 x 97,42056
8789,9 1000 x Q
'SSefluen
M == [P] = 40 mg/l
[N] = 8 mg/l
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 30
2. Primary Clarifier (Pengendap pertama) Kemampuan meremoval : BOD = 35 % SS = 65 % P = 20 %
COD = 35 % N = 15 %
Yang keluar dari primary clarifier (out) :
BODM = 8327,28 x (100 - 35) % = 5412,73 kg/hari
CODM = 19977,07 x (100 - 35) % = 12985,1 kg/hari
SSM = 8789,9 x (100 - 65) % = 3076,47 kg/hari
NM = 1682,28 x (100 - 15) % = 1429,94 kg/hari
PM = 336,46 x (100 - 20) % = 269,17 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 8327,28 5412,73 = 2914,55 kg/hari
CODM = 19977,07 12985,1 = 6991,97 kg/hari
SSM = 8789,9 3076,47 = 5713,43 kg/hari
NM = 1682,28 1429,94 = 252,34 kg/hari
PM = 336,46 269,17 = 67,29 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur = g/hari83,952235713,43x 6100
'SSx 6
100M k==
Volume lumpur = /harim 69,901000 x 05,1
83,95223lumpur jenisberat
lumpur massa 3== Qefluen = Qinfluen Qlumpur = 42056,97 90,69 = 41966,28 m
3/hari
Efluen primary clarifier :
[BOD] = mg/L 128,98 1000 x 28,41966
5412,73 1000 x Q
'BODefluen
M == [COD] = mg/L 309,42 1000 x
28,4196612985,1
1000 x Q'COD
efluen
M == [SS] = mg/L 31,73 1000 x
28,419663076,47
1000 x Q'SS
efluen
M == [N] = mg/L 34,07 1000 x
28,419661429,94
1000 x Q'N
efluen
M == [P] = mg/L 6,41 1000 x
28,41966269,17
1000 x Q'P
efluen
M ==
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 31
3. Tricling Filter Kemampuan meremoval : BOD = 70 % SS = 75 % P = 15 %
COD = 70 % N = 10 %
Yang keluar dari secondary clarifier (out) :
BODM = 5412,73 x (100 - 70)% = 1623,82 kg/hari
CODM = 12985,1 x (100 70)% = 3895,53 kg/hari
SSM = 3076,47 x (100 - 75)% = 769,12 kg/hari
NM = 1429,94 x (100 - 10)% = 1286,95 kg/hari
PM = 269,17 x (100 - 15)% = 228,79 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 5412,73 - 1623,82 = 3788,91 kg/hari
CODM = 12985,1 - 3895,53 = 9085,57 kg/hari
SSM = 3076,47 - 769,12 = 2307,35 kg/hari
NM = 1429,94 - 1286,95 = 142,99 kg/hari
PM = 269,17 - 228,79 = 40,38 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur = kg/hari 83,384552307,35x 6100
'SSx 6
100M ==
Volume lumpur = /harim 62,361000 x 05,1
83,38455lumpur jenisberat
lumpur massa 3== Qefluen = Qinfluen Qlumpur = 41966,28 36,62 = 41929,66 m
3/hari
Efluen secondary clarifier :
[BOD] = mg/L 73,38 1000 x 66,419291623,82
1000 x Q'BOD
efluen
M == [COD] = mg/L 92,91 1000 x 66,41929
3895,53 1000 x Q
'CODefluen
M == [SS] = mg/L 18,34 1000 x
66,41929769,12
1000 x Q'SS
efluen
M == [N] = mg/L 30,69 1000 x 66,41929
1286,95 1000 x Q
'Nefluen
M == [P] = mg/L 5,46 1000 x 66,41929
228,79 1000 x Q
'P
efluen
M ==
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 32
Mass Balance Dengan Tangki Aerasi ( Activated Sludge Process )
Efisiensi removal tiap unit pengolahan yang dapat dicapai dengan menggunakan Tangki Aerasi ( ASP ) dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Efisiensi removal unit pengolahan
Efisiensi removal (%) Unit Pengolahan
BOD COD SS P Org-N NH3-N
Bar screen - - - - - -
Grit chamber 10 5 5 - - - Pengendapan pertama 30 - 40 30 - 40 50 - 65 10 - 20 10 - 20 -
Tangki Aerasi ( ASP ) 75 - 95 80 - 85 80 - 90 10 - 25 15 - 50 - (Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of Wastewater. Hal 170)
Perhitungan mass balance : Data awal :
Qp = 0,487 m3/detik = 42056,97 m3/hari
[BOD] = 220 mg/L
BOD M = [BOD] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[COD] = 500 mg/L
COD M = [COD] x Qp = 500 mg/L x 42056,97 m3/hari = 21028,49 kg/hari
[SS] = 220 mg/L
SS M = [SS] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[N] = 40 mg/L
N M = [N] x Qp = 40 mg/L x 42056,97 m3/hari = 1682,28 kg/hari
[P] = 8 mg/L
P M = [P] x Qp = 8 mg/L 42056,97 x m3/hari = 336,46 kg/hari
1. Grit Chamber Kemampuan meremoval : BOD = 10 % SS = 5 % P = -
COD = 5 % N = -
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 33
Yang keluar dari Grit Chamber (out) :
BODM = 9252,53 x (100 - 10) % = 8327,28 kg/hari
CODM = 21028,49 x (100 - 5) % = 19977,07 kg/hari
SSM = 9252,53 x (100 - 5) % = 8789,90 kg/hari
NM = = 1682,28 kg/hari
PM = = 336,46 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 9252,53 8321,28 = 931,25 kg/hari
CODM = 21028,49 19977,07 = 1051,42 kg/hari
SSM = 9252,53 8789,90 = 462,63 kg/hari
NM = = 0 kg/hari
PM = = 0 kg/hari
Efluen Grit Chamber :
[BOD] = mg/L 198 1000 x 97,420568327,28
1000 x Q'BOD
efluen
M == [COD] = mg/L 475 1000 x 97,42056
19977,07 1000 x Q
'CODefluen
M == [SS] = mg/L 209 1000 x 97,42056
8789,9 1000 x Q
'SSefluen
M == [P] = 40 mg/l
[N] = 8 mg/l
2. Primary Clarifier (Pengendap pertama) Kemampuan meremoval : BOD = 35 % SS = 65 % P = 20 %
COD = 35 % N = 15 %
Yang keluar dari primary clarifier (out) :
BODM = 8327,28 x (100 - 35) % = 5412,73 kg/hari
CODM = 19977,07 x (100 - 35) % = 12985,1 kg/hari
SSM = 8789,9 x (100 - 65) % = 3076,47 kg/hari
NM = 1682,28 x (100 - 15) % = 1429,94 kg/hari
PM = 336,46 x (100 - 20) % = 269,17 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM = 8327,28 5412,73 = 2914,55 kg/hari
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 34
CODM = 19977,07 12985,1 = 6991,97 kg/hari
SSM = 8789,9 3076,47 = 5713,43 kg/hari
NM = 1682,28 1429,94 = 252,34 kg/hari
PM = 336,46 269,17 = 67,29 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur = g/hari83,952235713,43x 6100
'SSx 6
100M k==
Volume lumpur = /harim 69,901000 x 05,1
83,95223lumpur jenisberat
lumpur massa 3== Qefluen = Qinfluen Qlumpur = 42056,97 90,69 = 41966,28 m
3/hari
Efluen primary clarifier :
[BOD] = mg/L 128,98 1000 x 28,41966
5412,73 1000 x Q
'BODefluen
M == [COD] = mg/L 309,42 1000 x
28,4196612985,1
1000 x Q'COD
efluen
M == [SS] = mg/L 31,73 1000 x
28,419663076,47
1000 x Q'SS
efluen
M == [N] = mg/L 34,07 1000 x
28,419661429,94
1000 x Q'N
efluen
M == [P] = mg/L 6,41 1000 x
28,41966269,17
1000 x Q'P
efluen
M ==
3. Tangki Aerasi ( Activated Process )
Direncanakan : k = 5 / hari y = 0,6 mg VSS / mg BOD5 kd = 0,06 / hari c = 10 hari Xr = 10000 mg/l ( sebagai MLSS ) dan 8000 mg/l ( sebagai MLVSS) MLSS = 2000 mg/l MLVSS/MLSS= 0,8 Qr/Q = 0,25 0,75
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 35
BOD efluen yang diinginkan = 20 mg/l TSS efluen ytang diinginkan = 100 mg/l Q influen = 42056,97 m3/hari Perhitungan : BOD5 terlarut di efluen tangki aerasi
BOD5 = 68 % BOD ultimate
BOD solid = 65 % biodegradable
= 20 mg/l x 0,65 x 0,68 x 1,42 mg O2 / mg sel
= 12,55 mg/l
BOD terlarut di efluen ( lolos ) = 20 mg/l 12,55 mg/l
= 7,45 mg/l
Efisiensi = %1009,128
45,79,128x
= 94,2 %
Rasio resirkulasi Lumpur X ( Qr + Q ) = ( Qr x Xr ) + ( Qin x Xin )
2000 Q + 2000 Qr = 8000 Qr
Qr / Q = 0,33
Qr = 0,33 x 42056,97 m3/hari
= 13878,8 m3/hari
Q influen tangki aerasi = Q + Qr
= 42056,97 + 13878,8
= 55935,77 m3/hari
Volume tangki aerasi ).1(
).(..ckdXSSoQcyVr + =
= )10.06,01(2000)45,79,128.(77,55935.10.6,0 +
= 12737,62 m3
Yobs = ckd
y .1+
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 36
= 10.06,01
6,0+ = 0,375
Produksi Lumpur ( Px ) Px =
1000).(. SSoQYobs
= 1000
)45,79,128.(77,55935.375,0
= 2547,52 kg/hari ( sebagai MLVSS )
Px ( MLSS ) = 2547,52 / 0,8
= 3184,4 kg/hari
Total Solid Waste = Px ( MLSS ) SS removed
= 3184,4 ( 55935,77 x 20 x 10-6 x 103 )
= 2065,68 kg/hari
Qw = Total solid waste MLSS = 3/5,2
/68,2065mkg
harikg
= 826,27 m3/hari
Q efluen = Q influen Qw = 55935,77 826,27
= 55109,5 m3/hari
Removal COD = 85 % COD efluen = 15 % x 12985,1 kg/hari
= 1947,77 kg/hari
COD waste = 85 % x 12985,1 kg/hari
= 11037,34 kg/hari
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 37
[ COD ef ] = harimharikg
/5,55109/77,1947
3
= 35,34 mg/l Removal P = 25 % P efluen = 75 % x 269,17 kg/hari
= 201,88 kg/hari
Pw = 25 % x 269,17 kg/hari
= 67,29 kg/hari
[ P efluen ] = harim
harikg/5,55109
/88,2013
= 3,66 mg/l
Removal N = 50 % N efluen = 50 % x 1429,94 kg/hari
= 714,97 kg/hari
Nw = 50 % x 1429,94 kg/hari
= 714,97 kg/hari
[ N efluen ] = harim
harikg/5,55109
/97,7143
= 12,97 mg/l
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 38
BAB V PRELIMINARY SIZING
5.1. SUMUR PENGUMPUL DAN POMPA
Direncanakan:
- Dibuat 1 sumur pengumpul
- Waktu detensi (td) = 5 menit (< 10 menit)
- Q peak = 0,487 m3/dt
Perhitungan: Q sumur pengumpul Q = ikdet/m 487,0
1487,0
sumur
peak Q 3== Volume sumur pengumpul V = Q x td
= 0,487 m3/detik x 5 menit x 60 detik/menit
= 146,1 m3 Luas area sumur pengumpul Direncanakan:
h = 2,5 m
P : L = 3 : 2
A = 2m 58,4
2,5146,1
hv ==
Dimensi sumur pengumpul A = P : L
58,4 m2 = 3/2L . L
L2 = 38,9 m
L = 6,24 m
P = 3/2L
= 3/2 . 6,24
= 9,36 m
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 39
5.2. Screening ( Bar Screen )
Direncanakan bar screen dipasang pada sebuah saluran yang menghubungkan antara
sumur pengumpul dan grit chamber.
Direncanakan:
- lebar = 1 meter
- panjang = 3 meter
Jadi luas untuk bar screen adalah:
L = panjang x lebar
= 3 meter x 1 meter
= 3 m2
5.3. Grit Chamber
Direncanakan:
- digunakan grit chamber tipe horizontal flow
- dibuat satu grit chamber dengan proportional weir
- kecepatan horizontal (Vh) = 0,3 m/detik
- diameter partikel minimal yang diendapkan = 0,2 mm (65 mesh)
- suhu 250C = = 0,8774.10-2 cm/detik - Ss grit = 2,65
Perhitungan: Q channel Q =
1m 0,487
channel peak Q 3=
= 0,487 m3/detik Luas penampang (A) A =
0,30,487
bA =
= 1,62 m2 Direncanakan b = 2 m h =
21,62
ba =
= 0,81 m
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 40
Kecepatan pengendapan partikel (Vs) Vs = 22 (0,02) . 1) - (2,65 . 0,008774) . (18
981
dp . 1) - (Ss . v). (18g =
= 4,1 cm/detik
= 0,041 m/dt Surface area (As) As =
0,0410,487
VsQ =
= 11,878 m2 Panjang bak (P) P =
211,878
bAs =
= 5,9 m
5.4. Bak Pengendap I (Zona Setling)
Direncanakan:
- dibuat 4 buah bak pengendap I
- waktu detensi (td) = 1,5 jam
Perhitungan: Debit masing-masing bak (Q) Q tiap bak =
40,487
bak peak Q =
= 0,122 m3/dtk Volume masing-masing bak (V) V = Q . td
= 0,122 m3/dtk x 1,5 jam x 3600 dt/jam
= 658,8 m3 Dimensi bak H = 1/12 . L0,8
B : h = 1 : 4
V = b x L x h
658,8 = 1/4L x L x 1/12 x L0,8
658,8 = 0,02L0,8
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 41
L2,8 = 32940
L = 41 m
B = 1/4L
= . 41
= 10 m
h = 1/12 . L0,8
= 1/12 . (41)0,8
= 1,6 m
5.5. Activated Sludge
Direncanakan: Q peak = 0,487 m3/detik Q average = 0,153 m3/detik Q max = Q average x faktor max-day = 0,153 x 1,2 = 0,1836 m3/detik c = 10 hari Q max = 0,1836 m3/s = 15863,04 m3/hari Y = 0,5 So = 128,9 mg/l S = 6,2 mg/l X ( MLVSS ) = 2500 mg/l MLSS = 3000 mg/l X resirkulasi = 10000 mg/l Kd = 0,06 / hari
Perhitungan: Volume reactor V = ) c . Kd 1 ( X
) S - So ( . Y . Q . c + = ) ) hari 10 . hari / 0,06 ( 1 ( 2500
mg/l ) 6,2 - 128,9 ( . 0,5 . /harim 15863,04 . hari 10 3+ = 2433 m3
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 42
Direncanakan terdiri dari 2 tangki aerasi V tiap tangki = 2433 m3 : 2
= 1216,5 m3
Dimensi tangki aerasi - Kedalaman ( H ) = 5 m
- L : W = 2 : 1
- V = L x W x H
= 2W x W x H
1216,5 m3 = 2W2 x 5
W = 10 m
L = 20 m
Freeboard = 0,5 m
5.6. Secondary Clarifier
Direncanakan:
- terdiri dari 4 unit clarifier
- Q peak = 0,487 m3/detik
- Q average = 0,153 m3/detik
- Q max = 0,153 x 1,2 = 0,1836 m3/detik
Diketahui:
X = 3000 mg/l
Sf = 2 kg/m2.jam
Perhitungan:
Q tiap clarifier = 04,04
1863,0 = m3/detik A surface =
2300004,0 x
= 60 m2
Diameter clarifier = 2/114,3604 x = 8,7 m 9 m
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 43
5.7. Desinfeksi
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan Round the end horizontal baffle - terbuat dari beton (n = 0,015)
- dosis chlorine = 5 mg/l
Perhitungan: Dosis chlorine untuk desinfeksi Dosis = 5 mg/l x 0,487 m3/dt x 86400 dt/hari = 210,384 kg/hari 210 kg/hari
Ca(OCl)2 yang dibutuhkan = kg/hari 300 7,0kg/hari 210 =
Dimensi bak kontak chlorine Volume bak = Q x td = 0,487 m3/dt x 20 menit x 60 dt/menit = 584,4 m3
Panjang round the end = VH x td = 3 m/menit x 20 menit = 60 m Dimensi bak : P = 60 m H = 2,2 m
L = 4,4 m free board = 0,3 m
Jumlah saluran = 14 13,64 m 4,4m 60
LP ==
Lebar tiap saluran = m 4,29 14
m 60 =
5.8. Thickener
Diketahui:
- berat solid = 4545,63 kg/hari
- direncakan satu unit sludge thickener
- solid loading = 50 kg/m2.jam
Perhitungan:
- Luas permukaan (As)
As = 5063,4545
= 90,91 m2
- Diameter thickener
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 44
D =
2/191,904 x = 10,76 m
5.9. Sludge Digester
Diketahui:
- berat solid = 4545,63 kg/hari
- berat Lumpur = 30825,7 kg/hari
- kadar solid = 7%
- kadar air = 93%
Direncanakan:
- kadar air di sludge digester 90% dalam waktu 15 hari
- dibuat 2 unit sludge digester
Perhitungan:
Kapasitas tangki:
B = xWxtWm
atxv 1 )2(0005,0 Dimana:
B = kapasitas tangki
at = fraksi volatile solid yang terurai
v = fraksi volatile solid yang masuk
w = berat solid yang masuk
Wm = kadar air rata-rata
t = digestion time
Asumsi:
at =50%
v = 70%
B = 1563,4545%5,911
%)70%502(0005,0xx
x = 661,79 m3
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 45
Dimensi tangki
Direncanakan digester berbentuk lingkaran ; dengan h = 2 m
A = 895,3302
79,661 = m2 D =
2/1895,3304 x = 20,5 m
5.10. Sludge Drying Bed
Perencanaan yang digunakan :
- berat lumpur = 3187,44 kg/hari
- volume lumpur = 62,5 m3/hari
- kadar solid = 12 % - kadar air = 88 %
- menggunakan 2 unit sludge drying bed yang tiap unit terdiri dari 10 cell - waktu pengeringan = 10 hari
Perhitungan sludge drying bed : Dimensi bed Produksi lumpur dalam 1 hari dikeringkan dengan menggunakan 2 cell dalam 1 unit sludge drying bed.
Volume cake kering : V1 = S - 1
) - (1 x V = /harim 30
0,75 - 10,88) - (1 x /harim 62,5 33 =
Volume cake kering tiap cell = 33
m 15 2m 30 =
Volume cake kering tiap bed (10 cell) = 10 x 15 m3 = 150 m3
Luas permukaan cell = 23
m 50 m 0,3
m 15 = diperoleh P = 8 m dan L = 6,25 m Volume tiap bed = 3
3
m 312,5 2
hari 10 x /harim 62,5 =
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 46
Kedalaman air = ( )
m 0,325 m) 8 x (2 x m) 6,25 x (5
m 150 - 312,5 3 =
Sehingga :
Dimensi cell : P = 8 m Kedalaman = 0,3 m L = 6,25 m
Dimensi bed : P = 5 x 6,25 m = 31,25 m L = 2 x 8 m = 16 m
Kedalaman = 0,45 m + 0,3 m + 0,325 m = 1,075 m
Free board = 0,225 m
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 47
BAB VI PRELIMINARY TREATMENT
6.1. Saluran Pembawa
Kriteria Desain: Bentuk saluran direncanakan berbentuk bulat dengan bahan dari pipa beton (n = 0,013) Kecepatan aliran berkisar antara 0,3 2 m/dt Slope saluran 0,0008 0,0033, diambil 0,003 (Sumber : Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering Collection & Pumping)
Data Perencanaan: Q peak = 0,487 m3/detik Q ave = 0,153 m3/detik Q min = 0,047 m3/detik
Perhitungan: Pada saat Q peak, masih tersisa tinggi renang = 0,1 ; maka d/D = 0,9 k = 0,44
(Sumber : Tabel 2.4, Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering)
Persamaan:
Q = (k/n) . d8/3 . S1/2, sehingga untuk Q peak / Q full
d peak =
8/3
2/1
8/3
2/1 )003,0013,0/44,0(487,0
)/( = xnxSkQpeak = 0,6 m
Jadi:
D = d peak / 0,9
= 0,6 / 0,9
= 0,66 m
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 48
Dengan diameter yang sama dapat dicari d min untuk Q min sebagai berikut: Q = (k/n) . d8/3 . S1/2
Jadi:
K = Q min x ).( 2/13/8 Sdn
= 0,047 x 2/13/8 )003,0.()6,0(013,0
= 0,044
Berdasarkan tabel 2.4, Metcalf and Eddy Wastewater Engineering, dengan nilai k =
0,044, maka d/n = 0,3, sehingga:
d min = 0,3 x D
= 0,3 x 0,66 m
= 0,19 m
6.2. Sumur Pengumpul
Penggunaan sumur pengumpul pada pengolahan pendahuluan ini berfungsi
untuk :
a. Menampung air buangan dari saluran pembawa yang kedalamannya dibawah
permukaan instalasi pengolahan air buangan.
b. Menstabilkan variasi debit dan konsentrasi air buangan yang akan masuk ke
bangunan pengolah air buangan.
c. Mengatasi masalah operasional yang dapat disebabkan oleh variasi debit dan
konsentrasi air buangan.
d. Meningkatkan proses kinerja pada saat keadaan down stream.
Perencanaan sumur pengumpul :
- berbentuk segi empat
- waktu detensi (td) 10 menit untuk menghindari terjadinya pengendapan lumpur - QMin = 0,047 m
3/detik = 2,82 m3/menit
QPeak = 0,487 m3/detik = 29,22 m3/menit
- jarak pompa ke dinding = 0,5 m
- jarak antara pompa = 0,6 m
- diameter pompa = 1,2 m
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 49
- panjang sumur pengumpul = 6,5 m
- ketinggian air dalam sumur pengumpul = 0,78 m
- free board = 0,3 m
Perhitungan sumur pengumpul : Lebar sumur pengumpul : L = (2 x jarak pompa ke dinding) + (2 x diameter) + jarak antar pompa
= (2 x 0,5) m + (2 x 1,2) m + 0,6 m
= 4 m
Volume sumur pengumpul : Volume = P x L x H = 6,5 m x 4 m x 0,78 m = 20,28 m3
Cek waktu detensi : saat QMin ; menit 7,19 /menitm 82,2
m 28,20Q
volume td 3
3 === .. 10 menit (ok !) saat QPeak ; menit 0,69 /menitm 22,29
m 28,20Q
volume td 3
3 === ..10 menit (ok !) Dimensi sumur pengumpul : Panjang (P) = 6,5 m Kedalaman (H) = 0,78 m
Lebar (L) = 4 m Free board = 0,3 m
6.3. Pompa
Air buangan yang dimasukkan ke dalam sumur pengumpul dinaikkan menuju
bangunan pengolahan air buangan dengan menggunakan pompa. Jenis pompa yang
dapat digunakan adalah pompa yang tidak akan tersumbat oleh partikel terbesar dari
air buangan atau oleh kepekatan lumpur.
Pompa yang digunakan adalah jenis pompa Screw pump. Pompa ini didasarkan pada prinsip dimana batang besi yang berputar , disesuaikan dengan satu,
dua, atau lebih helical blade yang berputar dengan kemiringan tertentu yang akan mendorong air buangan naik ke atas. Keuntungan pompa ini bila dibandingkan dengan
jenis lainnya :
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 50
1. Pompa ini dapat memompa padatan yang besar tanpa dikhawatirkan akan terjadi
penyumbatan.
2. Pompa ini dapat beroperasi pada kecepatan yang konstan dengan variasi debit
yang besar dan memiliki efisiensi yang cukup baik.
Kriteria desain screw pump : Tabel 6.1 Kriteria desain Screw pump
Parameter Range
Diameter screw (m)
Kapasitas debit (m3/dt)
Sudut kemiringan, (derajat) Head total (m)
0,3 3
0,01 3,2
30 38
9
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of Wastewater. Hal 284)
Perencanaan yang digunakan :
- digunakan 2 pompa, 1 pompa operasi dan 1 pompa cadangan yang digunakan
secara bergantian
- sudut kemiringan pompa ( ) = 300 - QMin = 0,047 m
3/detik = 2,82 m3/menit
QPeak = 0,487 m3/detik = 29,22 m3/menit
Perhitungan screw pump : Dengan menggunakan =300, dari data teknis screw pump diperoleh : untuk QMin ; n = 75 rpm ; D = 550 m ; H2 = 4,5 m untuk QPeak ; n = 44 rpm ; D = 1200 m ; H2 = 5,6 m Kedalaman air di sumur pengumpul : h1 = m 78,030 Cos x m) (1,2 x 43 Cos x D x 43 0 == Kedalaman air di discharge : m 0,3
4m 1,2
4D
h === Total head pompa : H = H2 + h1 h = 5,6 m + 0,78 m 0,3 m = 5,12 m Power pompa pada efisiensi 70 % :
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 51
P = )efluen
Q x H x gr x ( 2
P = Kwh 38,22 7,0
/dtm 0,487 x m 5,6 x m/dt 9,81 x kg/m 1000 323 =
Gambar 6.1 Sketsa sumur pengumpul dan pompa.
6.4. Saluran Penerima dan Bar Screen
Saluran penerima ini berfungsi untuk menerima air yang dipompa dari sumur
pengumpul untuk diteruskan ke unit pengolahan lainnya. Pada saluran penerima ini
terdapat screen untuk proses penyaringan.
Perhitungan :
A. SALURAN PENERIMA / PIPA OUTFALL Q peak = 0,487 m3/s Kecepatan ( v ) direncanakan = 0,8 m/s Diameter pipa : - A = Q / V
= 0,487 / 0,8
= 0,61 m2
- D = ( 4 . A / )0,5 = ( 4 . 0,61 / )0,5
300
0,55 m
0,78 m
5,6 m
6,5 m
Screw pump
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 52
= 0,88 m = 0,9 m
Cek kecepatan - V = Q / A
= 0,487 / ( .. 0,92 ) = 0,77 m/s
B. SALURAN PADA BAR SCREEN Saluran terbuat dari beton dengan n = 0,013 Bentuk saluran segi empat Kecepatan dalam saluran = ( 0,1 0,6 ) m/s Slope maksimum = 0,001 m/m Lebar dasar saluran ( B ) = 1,0 m Kedalaman ( h ) = 0,8 m ; freeboard = 0,2 m Luas efektif ( A )
A = B x h
= 1,0 x 0,8
= 0,8 m2
Keliling basah ( P ) P = B + 2h
= 1,0 + ( 2.0,8 )
= 2,6 m
Jari-jari hidrolis ( R ) R = A / P
= 0,8 / 2,6
= 0,31 m
Persamaan Manning Q = 1/n . R2/3 . S1/2 . A
0,487 = 1/0,013 . ( 0,31 )2/3 . S1/2 . 0,8
S = 2 . 10-4
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 53
Cek kecepatan V = Q / A
= 0,487 / 0,8
= 0,61 m/s
Headloss hf = S . L ( direncanakan L = 4 m )
= 2 . 10-4 . 4
= 0,0008 m
C. BAR SCREEN
Fungsi dari screen ini adalah untuk menyaring benda-benda padat dan kasar
yang terbawa dalam air buangan, yang dapat menyebabkan penyumbatan dan
kerusakan pada peralatan-peralatan seperti pompa, valve, dan perlengkapan lainnya. Contohnya seperti plastik-plastik yang mengapung, bayang kayu, logam, dan
sebagainya.
Pada umumnya screen berupa batang (bar) pararel atau juga kawat. Screen yang berupa pararel bar disebut rack.
Kriteria desain bar screen :
Tabel 6.2 Kriteria desain Bar screen
Parameter Pembersihan
Manual
Pembersihan
Mekanik
Kemampuan meremoval (%) BOD
COD
SS
P
Org-N
N
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Ukuran batang (mm)
Lebar
5 15
5 15
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 54
Kedalaman 25 75 25 75
Jarak antar batang (mm) 25 50 15 75
Slope dari vertikal (derajat) 30 45 0 30
Kecepatan melalui rack (m/detik) 0,3 0,6 0,6 1,0
Headloss maksimum (mm) 150 150
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1991, Waswater Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse. Hal : 170 & 448)
Tabel 6.3 Tabel faktor bentuk dari batang () Tipe Bar
Segi empat dengan sisi tajam 2,42
Segi empat dengan sisi semi circular menghadap up-stream 1,83 A. Circular 1,79
Segi empat dengan sisi semi circular menghadap up-stream dan down stream
1,67
Bentuk Tear 0,76
(Sumber : Qasim. 1985. Waswater Treatment Plants : Planning, Design, and Operation. Hal : 161)
Perencanaan yang digunakan Penampang batang screen - Lebar bar ( w ) = 10 mm
- Tebal bar = 50 mm
- Jarak antar kisi = 30 mm
- Bentuk bar rectangular ( ) = 2,42 - Sudut kemiringan batang ( ) = 45 terhadap horizontal
Perhitungan Jumlah batang ( kisi ) B = ( n - 1 )b + nw
1,0 = ( n 1 ). 0,03 + 0,01n
n = 25,75 buah = 26 buah
Jumlah celah = jumlah kisi + 1 = 26 + 1
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 55
= 27 buah
Ws = B - nw = 1,0 ( 26 . 0,01 )
= 0,74 m
Panjang kisi-kisi batang yang terendam air ( Ls ) Ls = Sinh =
458,0
Sin
= 1,13 m
Kecepatan melalui kisi dalam keadaan bersih / tidak tersumbat ( Vs ) Vs = )(WsxLs
Qpeak
= )13,174,0(487,0x
= 0,58 m/s
Kecepatan aliran saat clogging 50 % Keadaan clogging diasumsikan lebar bukaan total antar batang ( Ws ) adalah 2
kali lebar bukaan total antar batang saat clogging ( Ws ) ,sehingga :
Ws = . Ws
= . 0,74
= 0,37 m
Vs = )2/1( xWsxLsQ
Vs = 2 Vs
= 2 . 0,58
= 1,16 m/s
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 56
Kehilangan Tekanan ( hL ) - Headloss pada bar rack
hv = g
Vs2
2
= 81,9.2)58,0( 2
= 0,017 m
- Headloss saat screen bersih
hL = . ( w/b )4/3 . hv. Sin 45 = 2,42 . ( 0,01/0,03 )4/3 . 0,017 . sin 45
= 0,0066 m
- Headloss saat clogging 50 %
hL = [ (Vs2 Vs2 ) / 2g ] . 1/0,9
= [ ( 1,162 0,582 ) / 2.9,81 ] . 1/0,9
= 0,05 m
Gambar 6.2 Sketsa saluran penerima dan bar screen.
Keterangan : 1 titik saat sebelum bar screen 2 titik saat setelah bar screen
Z1 = Z2 = datum = 0
Z2Z1
d2 d1 d1
1 2
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 57
6.5. Grit Chamber
Grit chamber berfungsi untuk memisahkan partikel grit yang terbawa di dalam air buangan, agar tidak mengganggu proses dan pengoperasian unit selanjutnya.
Selain itu, pemisahan partikel grit juga dapat mengurangi beban pengolahan untuk unit pengolah selanjutnya.
Secara umum, grit chamber dapat dibedakan 2 (dua) macam, yaitu : 1. Horizontal Flow Grit Chamber
Yaitu grit chamber dengan arah aliran horisontal dan kecepatan aliran terkontrol oleh unit khusus pada bagian efluen, seperti weir atau parshall flume, dan sebagainya.
2. Aerated Grit Chamber Yaitu grit chamber dengan aerasi, dimana alirannya merupakan aliran spiral dan kecepatan melingkar dikontrol oleh dimensi dan suplai udara.
Kriteria desain grit chamber : Tabel 6.4 Kriteria desain grit chamber.
Parameter Range Tipikal
Kemampuan meremoval (%)
BOD
COD
SS
P
Org-N
N
0 5
0 5
0 10
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Waktu detensi (detik) 45 90 60
Kecepatan horizontal (m/detik) 0,25 0,40 0,3
Kecepatan mengendap untuk meremoval :
Material 65-mesh ( 0,21 mm) (m/menit)
Material 100-mesh ( 0,15 mm) (m/menit)
1,0 1,3
0,6 0,9
1,15
0,75
Headloss pada unit kontrol, dalam %
kedalam saluran (%) 30 40 36
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1991, Waswater Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse. Hal : 458)
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 58
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan 2 (dua) unit grit chamber yang dioperasikan secara bergantian - waktu detensi (td) = 60 detik = 1 menit
- kecepatan horisontal (VH) = 0,3 m/detik
- diameter partikel yang diendapkan = 65 mesh (0,21 mm)
- kecepatan pengendapan (VS) = 1,15 m/menit = 0,01917 m/detik
- Q pengolahan = Q peak = 0,487 m3/detik
Perhitungan grit chamber : Luas penampang : ACross =
23
Hm 1,62
m/dt 3,0/dtm 0,487
VQ ==
Luas permukaan : ASurface =
23
Sm 25,40
m/dt 01917,0/dtm 0,487
VQ ==
Kedalaman air : h = VS x td = 1,15 m/menit x 1 menit = 1,15 m
Lebar grit chamber : b = m 1,4
m ,151m 1,62
hA 2Cross ==
Panjang grit chamber : L = m 18,15
m 1,15) x 1,4(dt 60/dt x m 0,487
h x b x tdQ
h x bVolume
2
3 === Cek NRe : R = 0,435
1,15) x (2 1,41,15 x 1,4
h) x (2 bh x b =+=+
NRe = 1487,35 10 x 8774,00,435 x 0,3
R x V4-
H == .. < 2000 (ok !)
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 59
Perhitungan grit storage : Direncanakan : - debit air buangan tiap hari = 0,487 m3/detik = 42076,8 m3/hari
- kadar (kandungan pasir) = 30 m3/ 106 m3 air buangan
- pengurasan direncanakan tiap 3 hari
- bentuk grit storage = trapezium Volume pasir dalam 1 hari : VPasir =
336 m 1,262 m 42076,8 x 10
30 = Volume pengurasan : VKuras = 1,262 m
3 x 3 =3,786 m3 Dimensi grit storage :
Gambar 6.3 Sketsa ruang grit storage.
Keterangan : a = panjang grit chamber = 18,15 m b = lebar grit chamber = 1,4 m c = 15,35 m
d = 0,5 m
t = kedalaman grit storage (m) Luas permukaan : A1 = a x b = (18,15 x 1) m
2 = 18,15 m2
Luas dasar : A2 = c x d = (15,35 x 0,5) m2 = 7,675 m2
a
c
b
d
t
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 60
Volume grit storage = ( )( )2121 A x A A A x t x 31 ++ 3,786 m3 = ( )( )7,675 x 18,15 7,675 18,15 x t x 31 ++ t = 0,3 m
Perhitungan propotional weir : Direncanakan : - debit = 0,487 m3/detik = 17,1982 ft3/detik
- a = 0,1 m = 0,328 ft
- y = 0,2 m = 0,656 ft
- h = tinggi muka air di grit chamber = 1,15 m = 3,773 ft
Q = )3a -(h x b x )(a x 97,4 21 17,1982 = )
30,328
- (3,773 x b x (0,328) x 97,4 21
b = 1,649 ft
= 0,502 m
Perbandingan : 2 0,3280,656
a
y == Dari tabel, diperoleh nilai : 0,392
bx =
x = 0,392 x b = 0,392 x 1,649 = 0,646 ft
= 0,197 m Dimensi proportional weir : a = 0,328 ft = 0,10 m b = 1,649 ft = 0,502 m
x = 0,646 ft = 0,197 m
y = 0,656 ft = 0,20 m
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 61
Tabel 6.5. Nilai a
y dan
bx
untuk proportional weir.
a
y
bx
a
y
bx
a
y
bx
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,805
0,732
0,681
0,641
0,608
0,580
0,556
0,536
0,517
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0,500
0,392
0,333
0,295
0,268
0,247
0,230
0,216
0,205
10
12
14
16
18
20
25
30
0,195
0,179
0,166
0,156
0,147
0,140
0,126
0,115
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 62
BAB VII PRIMARY SEDIMENTATION
Prinsip dalam bak pengendapan pertama (primary sedimentation) ini adalah
memisahkan padatan tersuspensi dalam air buangan dengan cara gravitasi. Hal ini
dapat dilakukan dengan mengatur kecepatan mengendapnya. Dua sasaran
pengendapan pertama dalam pengolahan air limbah adalah klarifikasi dan penebalan
lumpur.
Efisiensi penghilangan dari partikel diskrit dengan ukuran, bentuk, densitas dan
spesific gravity yang sama tidak tergantung dari kedalaman bak, tetapi pada luas permukaan bak serta waktu detensi.
Bak pengendap pertama terdiri dari 4 (empat) ruangan fungsional, yaitu :
1. Zona Inlet : tempat memperhalus aliran transisi dari aliran influen ke aliran steady uniform di zona settling (aliran laminer).
2. Zona Settling : tempat berlangsungnya proses pengendapan / pemisahan partikel-partikel diskrit di dalam air buangan.
3. Zona Sludge : tempat menampung material yang diendapkan bersama lumpur endapan.
4. Zona Outlet : tempat memperhalus aliran transisi dari zona settling ke aliran efluen serta mengatur debit efluen.
Gambar 7.1 Pembagian zona pada bak pengendap pertama.
Zona Sludge
Zona Zona Inlet
Zona Outlet
-
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi Teknik Lingkungan ITS Surabaya 63
Kriteria desain bak pengendap pertama :
Tabel 7.1 Kriteria desain bak pengendap pertama.
Parameter Range Tipikal
Kemampuan meremoval (%)
BOD
COD
SS
P
Org-N
N
30 40
30 40
50 65
10 20
10 20
0
-
-
-
-
-
-
Pengendapan primer yang diikuti oleh pengolahan
sekunder
Waktu detensi (jam)
Overflow Rate (m3/m3.hari)
Average flow
Peak hourly flow
Weir loading (m3/m.hari)
1,5 2,5
30 45
80 120
125 500
2,0
-
100
250
Pengendapan primer dengan waste activated-sludge
return
Waktu detensi (jam)
Overflow Rate (m3/m3.hari)
Average flow
Peak hourly flow
Weir loading (m3/m.hari)
1,5 2,5
25 30
50 70
125 500
2,0
-
60
250
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1991, Waswater Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse. Hal : 170 dan 475)