Kel 02A Tugas 06 Laporan Akhir PBPAL

LAPORAN AKHIRDESAIN TEKNIK LINGKUNGAN I - PBPAL

TL- 4101

Disusun oleh

Ivy Febrianti 15312019

Riska Indriyani M. 15312021

Akbar Syahid R. 15312023

Silvany Dewita 15312025

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2015

PRAKATA

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena dengan rahmat-Nya kami dapat

menyelesaikan penulisan laporan Desain Teknik Lingkungan I mengenai Perancangan Bangunan

Pengelolaan Air MInum. Tujuan dari penulisan laporan ini adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah

Desain Teknik Lingkungan I dan juga sebagai media pembelajaran baik bagi penulis maupun pembaca

dalam memahami perencanaan sistem pengolahan air limbah.

Selama penyusunan lapran ini, kami menyadari bahwa begitu banyak pihak yang membantu

penulis baik langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini kami mengucapkan

terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua penulis yang senantiasa dan mendukung penulis baik secara moril maupun materil,

2. Prof. Dr. Ing. Ir. Prayatni Soewondo, MS. Beserta seluruh team teaching yang telah memberikan

pembelajaran dan pengetahuan mengenai perencanaan pembuangan air limbah,

3. Kak Sinny Abfertiawan sebagai coordinator asisten yang senantiasa mengarahkan kami,

4. Kak Amrini A. Shafdar sebagai asisten yang telah membantu dan mengarahkan kami selama

penyusunan laporan ini.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu,

penulis sangat mengharapkan saran serta kritik agar dapat menjadi pembelajaran untuk masa yang akan

datang. Penulis berharap laporan ini dapat bermanfaat dan dapat meningkatkan pengetahuan mengenai

sistem pengolahan air lmbah.

Bandung, 9 Oktober 2015

Penulis

i

DAFTAR ISI

PRAKATA.......................................................................................................................................i

DAFTAR TABEL..........................................................................................................................iv

DAFTAR GAMBAR.......................................................................................................................v

BAB I...............................................................................................................................................1

PENDAHULUAN...........................................................................................................................1

1.1 Latar Belakang..................................................................................................................1

1.2 Tujuan...................................................................................................................................1

1.3 Rumusan Masalah.................................................................................................................1

1.4 Ruang lingkup.......................................................................................................................2

1.5 Metodologi............................................................................................................................2

BAB II.............................................................................................................................................3

GAMBARAN DASAR PERENCANAAN.....................................................................................3

2.1 Umum....................................................................................................................................3

2.2 Daerah Perencanaan..............................................................................................................8

2.3 Beban Pengolahan...............................................................................................................11

2.3.1 Perhitungan Konsentrasi setelah Pencampuran.............................................................11

2.3.2 Target Pengolahan........................................................................................................12

2.3.3 Perhitungan Efisiensi....................................................................................................13

2.3.4 Perhitungan Beban Pengolahan....................................................................................14

2.4 Persyaratan Baku Mutu Air Limbah Domestik..................................................................14

2.4.1 Parameter......................................................................................................................14

2.4.2 Peraturan Perundang-undangan tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pencemaran Air...........................................................................................................................................16

BAB III..........................................................................................................................................19

ANALISA DAN UNIT PENGOLAHAN AIR LIMBAH.............................................................19

3.1 Konfigurasi Unit Pengolahan Limbah Domestik................................................................19

3.2 Tahapan Pengolahan Limbah Domestik.............................................................................19

3.2.1 Primary Treatment........................................................................................................19

ii

3.2.2 Secondary Treatment....................................................................................................25

3.2.3 Tertiary Treatment........................................................................................................27

BAB IV..........................................................................................................................................33

UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH...................................................................33

4.1 Bar screen............................................................................................................................33

4.2 Bak Pengendapan.................................................................................................................36

4.4 Tar (Tangki Aliran Rata-rata)..............................................................................................41

4.5 Oxidation Ditch....................................................................................................................47

4.5 Clarifier...............................................................................................................................51

4.7 Gravity Thickener...............................................................................................................53

4.8 Sludge Drying Bed..............................................................................................................57

4.9 Profil Hidrolis......................................................................................................................59

BAB V...........................................................................................................................................61

KESIMPULAN..............................................................................................................................61

DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................................62

LAMPIRAN……………………………………………………………………………………...64

iii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Variasi BOD5 di Berbagai Daerah………………………………………………………. 11

Tabel 2.2 Hasil Perhitungan Konsentrasi setelah Pencampuran…………………………………… 11

Tabel 2.3 Kriteria Mutu Air Kelas I PP No. 82 tahun 2001………………………………………... 13

Tabel 2.4 Hasil Perhitungan Efisiensi Setiap Parameter…………………………………………… 13

Tabel 2.5 Hasil Perhitungan Beban Pengolahan …………………………………………………... 14

Tabel 2.6 Baku Mutu Air Limbah Domestik dalam KepMen LH No.112 Tahun 2009…………… 16

Tabel 2.7 Baku Mutu Air Limbah Domestik dalam PerGub Prov DKI. Jakarta No.122/2005……. 17

Tabel 2.8 Klasifikasi Air Berdasarkan PP 82 Tahun 2001………………………………………… 18

Tabel 3.1 Kriterian Desain Bak Pengendapan …………………………………………………….. 22

Tabel 3.2 Kriteria Desain TAR…………………………………………………………………….. 25

Tabel 3.3 Kriteria Desain Sludge Thickener (Gravity Settling)……………………………………. 30

Tabel 3.4 Kriteria Desain Sludge Drying Bed ……………………………………………………... 31

Tabel 3.5 Kriteria Desain Sludge Drying Bed……………………………………………………… 32

Tabel 4.1 Parameter untuk Bar Screen……………………………………………………………... 33

Tabel 4.2 Faktir Tingkat pada Bentuk Bukaan /Bar Screen……………………………………….. 34

Tabel 4.3 Kriteri Desain Bak Pengendapan………………………………………………………... 36

Tabel 4.4 Kriteri Desain Dimensi Bak Pengendapan………………………………………………. 38

Tabel 4.5 Fluktuasi air Buangan Domestik………………………………………………………… 41

Tabel 4.6 Perhitungan Volume …………………………………………………………………….. 44

Tabel 4.7 Kriteria Desain Oxidation Ditch………………………………………………………… 47

Tabel 4.8 Kriteria Desain Clarifier………………………………………………………………… 52

Tabel 4.9 Kriteria Desain untuk Gravity Thickener………………………………………………... 54

Tabel 4.10 Kriteria Desain untuk Sludge Drying Bed……………………………………………… 57

Tabel 4.11 Headloss unit sistem pengolahan air limbah…………………………………… 60

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Preliminary Screen…………………………………………………………… 4Gambar 2.2 Desinfection Ozone…………………………………………………………... 5Gambar 2.3 Oxidation Ditch ……………………………………………………………… 5Gambar 2.4 Sludge Pump………………………………………………………………….. 6Gambar 2.5 Diagram Proses Perencanaan………………………………………………… 7Gambar 2.6 Jenis Unit Operasi dan Proses Berdasarkan Parameter Baku Mutu (1)……… 7Gambar 2.7 Jenis Unit Operasi dan Proses Berdasarkan Parameter Baku Mutu (2)……… 8Gambar 2.8 Jenis Unit Operasi dan Proses Berdasarkan Parameter Baku Mutu (3)……… 8Gambar 3.1 Konfigurasi Sistem Pengolahan Limbah Domestik Perkantoran…………….. 19Gambar 3.2 Bar Screen …………………………………………………………………… 20Gambar 3.3 Bak Pengendapan ……………………………………………………………. 21Gambar 3.4 Grease Trap....................................................................................................... 22Gambar 3.5 On-line Equalization…………………………………………………………. 24Gambar 3.6 Off-line Equalization......................................................................................... 24Gambar 3.7 Oxidation Ditch Activated Sludge System……………………………………. 25Gambar 3.8 Oxidation Ditch dengan Nitrifikasi dan Denitrifikasi………………………... 26Gambar 3.9 Kriteria Desain Oxidation Ditch……………………………………………… 27Gambar 3. 10 Sludge Thickener (Gravity Settling)………………………………………... 29Gambar 3.11 Sludge Drying Bed………………………………………………………….. 31Gambar 4.1 Perhitungan volume TAR…………………………………………………….. 45

v

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Aktivitas manusia tidak terlepas dari lingkungan yang berada di sekitarnya. Berbagai

aktivitas tersebut menghasilkan limbah yang mana bila dilihat berdasarkan sumbernya,

dapat dibedakan menjadi limbah domestik dan limbah industri. Limbah domestik adalah

limbha yang berasal dari aktivitas rumah tangga sedangkan limbah industri adalah limbah

yang berasal dari aktivitas industri. Air limbah domestik dapat berupa tinja, air seni, limbah

kamar mandi dan sisa kegiatan rumah tangga lainnya. Semakin lama, jumlah penduduk

suatu daerah semakin tinggi sehingga kuantitas air limbah domestik pun semakin besar

apabila limbah yang dibuang ke lingkungan melebihi kapasitas lingkungan dalam

melakukan self purification, maka akan terjadi pencemaran di suatu badan air. Lingkungan

yang tercemar akan mengakibatkan penurunan kualitas lingkungan hingga pada akhirnya

dapat menimbulkan penyakit pada masyarakat sekitar dan pada organisme di suatu

ekosistem tercemar. Maka dari itu diperlukan sistem yang dapat digunakan dalam

pengolahan air limbah domestik.

1.2 Tujuan

1. Memahami tahapan perencanaan suatu sistem pengolahan air limbah domestik.

2. Memahami perhitungan rinci untuk setiap unit pengolahan dan menuangkannya dalam

bentuk gambar teknik yang baik dan benar.

3. Mengevaluasi permasalahan yang timbul pada suatu sistem pengolahan air limbah

domestik.

1.3 Rumusan Masalah

1. Bagaimana tahap perencanaan suatu sistem pengolahan air limbah domestik?

1

2. Bagaimana perhitungan rinci yang digunakan untuk setiap unit pengolahan dan

kemudian menuangkannya dalam bentuk gambar teknik yang baik dan benar?

3. Apa permasalahan yang timbul pada suatu sistem pengolahan air limbah domestik?

1.4 Ruang lingkup

1. Membuat skema alternative sistem pengolahan yang terdiri dari unit-unit proses/operasi

yang mungkin diperlukan berdasarkan parameter-parameter kualitas air baku dan air

limbah yang akan diturunkan.

2. Membuat rencana layout alternative sistem yang terpilih.

3. Melakukan perancangan rinci dari unit-unit terpilih.

4. Membuat gambar perencanaan setiap unit yang digunakan, meliputi gambar denah,

potongan memanjang, potongan melintang dan detail-detail bagian tertentu.

5. Membuat profil hidrolis yang menggambarkan taraf muka air dari unit operasi pertama

hingga reservoir.

1.5 Metodologi

Perencanaan suatu pengolahan air limbah ini dilakukan dengan langkah-langkah sebagai

berikut:

1. Latar belakang perencanaan.

2. Tujuan perencanaan.

3. Studi literature.

4. Pengolahan data.

5. Perencanaan sistem pengolahan limbah domestik

6. Analisis.

7. Pembuatan laporan

2

BAB II

GAMBARAN DASAR PERENCANAAN

2.1 Umum

Dalam menentukan perencanaan teknologi pengolahan air limbah perlu diperhatikan beberapa

hal berikut ini:

Karakteristik air limbah yang ada (influent)

Karakteristik air limbah yang diinginkan (effluent)

Lahan yang tersedia

Biaya yang diperlukan untuk instalasi dan operasional

Pemilihan unit operasi dan unit proses yang digunakan tergantung dari pengalaman, peraturan

yang berlaku terhadap metoda pengolahan, ketersediaan peralatan pengolahan, pemanfaatan

terhadap unit-unit yang yang sudah ada, biaya investasi dan operasional pemeliharaan, serta

karakteristik air limbah sebelum, dan sesudah pengolahan. Terdapat beberapa alternatif

pengolahan air limbah yang bisa dipilih sehubungan dengan beban pengolahan yang harus diolah

sehingga dapat menghasilkan efluen yang sesuai dengan baku mutu air limbah yang telah

ditentukan.

Kriteria dalam memilih unit pengolahan yang tepat adalah sebagai berikut:

Efisiensi pengolahan

Ditujukan agar efisiensi pengolahan menghasilkan efluen yang sesuai dengan persyaratan

yang ditentukan untuk dibuang ke badan air atau dimanfaatkan kembali.

Aspek teknis

a. Segi konstruksi menyangkut teknis pelaksanaan, tenaga ahli, kemudahan material

konstruksi dan instalasi pembangunan.

b. Segi operasional dan pemeliharaan menyangkut tenaga ahli, kemudahan dalam

pengoperasian dan pemeliharaan instalasi.

3

Aspek teknis

Mengenai masalah pembiayaan (finansial) dalam hal konstruksi, operasi dan

pemeliharaan IPAL.

Aspek lingkungan

Kemungkinan terjadinya gangguan yang dirasakan oleh penduduk akibat adanya

ketidakseimbangan faktor ekologis.

Pemilihan Teknologi Pengolahan Air Limbah

Proses pengolahan air limbah dapat diklasifikasikan menjadi dua golongan, yaitu:

1. Pengolahan berdasarkan unit operasi dan unit proses, dibedakan menjadi:

a. Pengolahan secara fisik adalah proses pengolahan yang biasanya dilakukan dengan

penyaringan, pemarutan, penghilangan bahan butiran, dan padatan organik

tersuspensi. Unit pengolahannya berupa sumur pengumpul, screen, mixer, bak

pengendap, dan filter.

Gambar 2.1 Preliminary Screen

b. Pengolahan secara kimia adalah proses pengolahan dengan melakukan penambahan

bahan kimia, misalnya klor. Pengolahan ini meliputi adsorpsi, presipitasi, gas

transfer, dan desinfeksi.

4

Gambar 2.2 Desinfection Ozone

c. Pengolahan secara biologi adalah proses pengolahan melalui aktifitas

mikroorganisme, misalnya bakteri dan ganggang. Pengolahan ini ditujukan untuk

menghilangkan bahan organik yang dapat didegradasi dalam air limbah. Pengolahan

biologis berdasarkan pemakaian oksigennya, yaitu proses aerobik, anaerobik, dan

fakultatif.

Gambar 2.3 Oxidation Ditch

2. Pengolahan berdasarkan tingkatannya, yaitu:

a. Pengolahan primer adalah proses pengolahan tahap awal yang biasanya berupa

pengolahan secara fisik.

b. Pengolahan sekunder adalah proses pengolahan tahap kedua yang biasanya berupa

gabungan antara proses kimia dan biologis, dimana pengolahan ini bertujuan untuk

mengurangi jumlah bahan organik di dalam air limbah

c. Pengolahan tersier adalah proses pengolahan lanjutan dari pengolaham sekunder yang

bertujuan untuk menghilangkan konstituen yang tidak dapat dihilangkan dalam

pengolahan sekunder, misalnya N dan P.

5

Proses pengolahan air limbah menghasilkan lumpur yang umumnya mengandung 0,25% - 12%

padatan. Kandungan padatan ini tergantung dari unit operasi dan proses yang digunakan. Tujuan

dari pengolahan lumpur adalah mereduksi volume lumpur, menjaga agar proses pembusukan

yang terjadi tidak membahayakan, memanfaatkan lumpur sebagai pupuk. Unit pengolahan

lumpur antara lain sludge thickener, sludge disgester, dan sludge drying bed.

Gambar 2.4 Sludge Pump

6

Gambar 2.5 Diagram Proses Perencanaan

Gambar 2.6 Jenis Unit Operasi dan Proses berdasarkan Parameter Baku Mutu (1)

7



2.2 Daerah Perencanaan

Perencanaan dan perancangan di suatu daerah yang akan dilayani IPAL memerlukan informasi

dasar betupa debit eksisting dan proyeksi penduduk, karakterstik hidrolik, dimensi, dan

operasional. Selain itu perlu juga diketahui konsentrasi dan debit limbah untuk menentukan

kapasitas dan karakterisik operasional yang sesuai dengan tujuan pengolahan.

Sumber dan Debit Air limbah

- Estimasi air limbah dapat diketahui dari data pemakaian air bersih

- Biasanya rasio 60 – 70% dari konsumsi air

- Dipengaruhi oleh kualitas dan kuantitas supply air

- Variasi air limbah dipengaruhi oleh musim, industry, dan lain-lain

8

- Faktor debit puncak bisa diketahui dari debit puncak dibagi dengan debit rata-rata

Beban massa

- Beban massa digunakan untuk mengetahui kondisi puncak beban pengolahan sehingga

akan diketahui juga kinerja instalasi

- Beban massa juga bervariasi besarannya tergantung musim, aktivitas industry, dan lain-

lain.

- Tidak ada typical wastewater.

Debit rencana

- Ditentukan pada awal dan akhir periode desain

Rasional pemilihan debit

- Pertimbangkan hidrolisis dan proses

- Unit proses dan saluran hidrolik harus didesain untuk mengakumulasi debut puncak yang

terjadi

- Unit operasi didesain berdasarkan waktu detensi atau debit overflow (debit per luas

permukaan unit) untuk mencapai penyisihan BOD dan TSS yang diinginkan.

Faktor-faktor penting dalam pemilihan lokasi IPAL:

- Geometrik lahan IPAL

- Topografi

- Kondisi tanah dan pondasi

- Lokasi inlet (sewer)

- Lokasi outlet (point of discharge)

- Plant hydraulics

- Jenis proses yang digunakan

- Kinerja dan efisiensi proses

- Akses transportasi

- Akses pekerja

- Reabilitas dan pembiayaan operasional

- Estetika

9

- Pemgendalian lingkungan

- Rencana pengembangan (tambahan lahan)

Dalam menentukan daerah perencanaan, lihatlah apakah lahan tersebut tahan terhadap banjir atau

tidak, bagaimana stabilitas tanah dan air tanah (untuk kebutuhan pondasi dari instalasinya),

carilah posisi paling rendah untuk dijadikan tempat jaringan pengumpul, cari alternative pasokan

listrik, dan lihat pula keberterimaan masyarakat terhadap rencana pembuatan pengolahan air

limbah, khususnya air limbah domestik.

Kuantitas Air Buangan

Besarnya debit air buangan yang akan diolah perlu diketahui untuk menentukan besarnya

kapasitas instalasi dari pengolahan tersebut. Debit ini dihitung berdasarkan studi kebutuhan air

minum di daerah perencanaan. Untuk dapat memperkirakan jumlah air buangan yang dihasilkan

dari daerah perencanaan , dapat dihubungkan dengan jumlah penggunaan air bersihnya. Untuk

perhitungan diasumsikan 80 % dari pemakaian air bersih akan menjadi air buangan. Air bersih

yang menjadi air limbah pada pemukiman adalah sebesar 80 %, angka ini diperoleh dari literatur,

dimana untuk pemukiman, air limbah yang dihasilkan berkisar antara 79 % - 81 % (Enri

Damanhuri, 1996), atau 65 % - 85 % (Metcalf and Eddy, 1991).

Kualitas Air Buangan

Air buangan yang akan diolah merupakan air buangan domestik yang memiliki karakteristik

yang tipikal. Parameter-parameter utama yang ditinjau adalah BOD5, TSS, dan Coli.Untuk

menentukan besarnya BOD5 dilakukan pendekatan perhitungan untuk kemudian dibandingkan

dengan keadaan IPAL-IPAL eksisting yang telah ada. Untuk TSS nilainya diperkirakan dari

sumber-sumber literatur yang telah ada. Besarnya BOD5 di Indonesia rata-rata 40 gr./orang/hari.

Pada Tabel 2.1 dapat dilihat variasi nilai BOD5 di berbagai daerah.

Tabel 2.1 Variasi BOD5 di berbagai Daerah

Daerah/Sumber BOD5

Asia Tenggara * 43 gr/org/hari

India * 30-45 gr/org/hari

Puslitbang Pemukiman 38,1 gr/org/hari

10

Daerah/Sumber BOD5

Bandung Urban Development 45-55 gr/org/hari

Sanitary Project

Laporan JICA, Kodya Denpasar 43,8 gr/org/hari

Dinas Cipta Karya Bagian Studi 42,3 gr/org/hari

Lingkungan Hidup, Kab. Buleleng

Sumber: Duncan Mara Departement of Civil Engineering

University of Dundee Scotland

2.3 Beban Pengolahan

2.3.1 Perhitungan Konsentrasi setelah Pencampuran

Diketahui:

- Debit sungai = 34.72 L/detik

- Debit air buangan = 0.0107 L/detik

- Konsentrasi setelah pencampuran* =

(konsentrasi pencemar air limbah x debit air limbah)+(konsentrasi pencemar di sungai x debit sungai)debit total

- Keterangan : * = konsentrasi tiap parameter

Tabel 2.2 Hasil Perhitungan Konsentrasi Setelah Pencampuran

No. Parameter Satuan Konsentrasi

Air Limbah

Konsentrasi

Sungai

Konsentasi Setelah

Pencampuran

1 BOD mg/l 326 10.87 10.967

2 COD mg/l 262 15.42 15.495

3 TSS mg/l 312 15 15.091

4 Amoniak mg/l 74 0.01 0.032

5 Total

Nitrogenmg/l 0 1.15 1.149

6 Oil and mg/l 46 0 0.014

11

No. Parameter Satuan Konsentrasi

Air Limbah

Konsentrasi

Sungai

Konsentasi Setelah

Pencampuran

Grease

7 Feacal Coli Jml/100 ml 6 x 107 240 (JPT/100) 18725.012

Contoh perhitungan :

- BOD setelah pencampuran = (326 x0.0107 )+(10.87 x34.72)

(34.7307) = 10.967 mg/l

- COD setelah pencampuran = (262 x 0.0107 )+(15.42 x34.72)

(34.7307) = 15.495 mg/l

- TSS setelah pencampuran = (312 x 0.0107 )+(15 x 34.72)

(34.7307) = 15.091 mg/l

- Amoniak setelah pencampuran = (74 x0.0107 )+(0.01 x34.72)

(34.7307) = 0.032 mg/l

- Total Nitrogen setelah pencampuran = (0 x0.0107 )+(1.15 x34.72)

(34.7307) = 1.149 mg/l

- Oil and Grease setelah pencampuran = (46 x 0.0107 )+(0 x 34.72)

(34.7307) = 0.014 mg/l

- Feacal Coli setelah pencampuran = (60000000 x 0.0107 )+(240x 34.72)

(34.7307) = 18725.012

Berdasarkan PP No. 82 tahun 2001, konsentrasi BOD dan Oil and Grease setelah pencampuran

melebihi kriteria mutu air kelas III, sehingga kriteria kualitas air sungai setelah pencampuran

dapat dikategorikan masuk ke dalam kelas III.

Air hasil pengolahan IPAL diperuntukkan untuk mengairi irigasi dan atau peruntukan lain yang

mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut, sehingga target pengolahan

yang dibutuhkan harus dapat memenuhi kriteria mutu air Kelas I PP No. 82 tahun 2001.

2.3.2 Target Pengolahan

Kriteria Mutu Air Kelas I PP No. 82 tahun 2001

12

Tabel 2.3 Kriteria Mutu Air Kelas I PP No.82 tahun 2001

No. Parameter Satuan Konsentasi

1 BOD mg/l 2

2 COD mg/l 10

3 Oil and Grease mg/l 0.001

4 Feacal ColiJml/100

ml2000

Sedangkan untuk parameter Amoniak dan Oil and Grease, kriteria mutu yang digunakan adalah

kriteria mutu air terdekat berdasarkan PP No. 82 tahun 2001. Dimana untuk Amoniak, kriteria

mutu yang digunakan adalah kelas I dengan konsentrasi 0.5 mg/l dan untuk parameter Oil and

Grease, kriteria mutu yang digunakan adalah kelas III dengan konsentrasi 0.001 mg/l.

2.3.3 Perhitungan Efisiensi

Perhitungan efisiensi pengolahan adalah sebagai berikut:

Efisiensi = (konsentrasi setelah pencampuran−target konsentrasi pengolahan)

konsentrasi setelah pencampuranx100 %

Tabel 2.4 Hasil Perhitungan Efisiensi Setiap Parameter

No. ParameterEfisiensi

(%)

1 BOD 72.645

2 COD 35.467

3 Oil&Grease 92.943

4 Feacal Coli 89.319

Perhitungan:

BOD = (10.967−2 )

10.967x 100 % = 72.645 %

13

COD = (15.495−10 )

15.495x 100 % = 35.467 %

Oil & Grease = (0.014−0.001 )

0.014x100 % = 92.943 %

Feacal Coli = (18725.012−2000 )

18725.012x 100 % = 89.319 %

2.3.4 Perhitungan Beban Pengolahan

Beban Pengolahan =

(konsentrasi setelah pencampuran – target konsentrasi pengolahan ) x debit air limbah

Tabel 2.5 Hasil Perhitungan Beban Pengolahan

No. Parameter mg/detik kg/hari ton/hari

1 BOD 0.0959 0.0082 8.289E-06

2 COD 0.0588 0.0050 5.080E-06

3 Oil and Grease 0.00014 1.217E-05 1.217E-08

4 Feacal Coli 178.957 15.461 0.0154

Contoh perhitungan :

a. BOD = (10.967 – 2) x 0.0107 L/detik = 0.0959 mg/detik = 8.289E-06 ton/hari

b. COD = (15.495 - 10) x 0.0107 L/detik = 0.0588 mg/detik = 5.080E-06 ton/hari

c. Oil and Grease = (0.014 – 0.001) x 0.0107 L/detik = 0.00014 mg.detik = 1.1217E-08

ton/hari

d. Feacal Coli = (18725.0127 – 2000) x 0.0107 L/detik = 178.957 mg/detik = 0.0154

ton/hari

2.4 Persyaratan Baku Mutu Air Limbah Domestik

2.4.1 Parameter

Parameter yang menjadi persyaratan dalam baku mutu air limbah domestik adalah sebagai

berikut:

a) pH

14

pH atau derajat keasaman merupakan nilai konsentrasi ion hidrogen (H+) di dalam air.

Besarannya dinyatakan dalam minus logaritma dari konsentrasi ion H. pH suatu perairan dan

mempunyai pengaruh besar terhadap kehidupan organisme perairan, sehingga pH perairan

dipakai sebagai salah satu untuk menyatakan baik buruknya suatu perairan.

b) BOD (Biology Oxygen Demand)

BOD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh biota air perairan dengan satuan ppm (part

per million).

c) COD (Chemical Oxygen Demand)

COD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh biota perairan dalam reaksi kimia dengan

satuan ppm (part per million).

d) TSS (Total Suspended Solid)

Total Suspended Solid (TSS) adalah residu dari padatan total yang tertahan oleh saringan

dengan ukuran partikel maksimal 2μm atau lebih besar dari ukuran partikel koloid.

e) Minyak dan lemak

Minyak dan lemak merupakan komponen utama bahan makanan yang juga banyak di dapat

di dalam air limbah. Kandungan zat minyak dan lemak dapat ditentukan melalui contoh air

limbah dengan heksana. Minyak dan lemak membentuk ester dan alkohol. Lemak tergolong

pada bahan organik yang tetap dan tidak mudah untuk diuraikan oleh bakteri. Terbentuknya

emulsi air dalam minyak akan membuat lapisan yang menutupi permukaan air dan dapat

merugikan, karena penetrasi sinar matahari ke dalam air berkurang serta lapisan minyak

menghambat pengambilan oksigen dari udara menurun. Untuk air sungai kadar maksimum

minyak dan lemak 1 mg/l. Minyak dapat sampai ke saluran air limbah, sebagian besar

minyak ini mengapung di dalam air limbah, akan tetapi ada juga yang mengendap terbawa

oleh lumpur. Sebagai petunjuk dalam mengolah air limbah, maka efek buruk yang dapat

menimbulkan permasalahan pada dua hal yaitu pada saluran air limbah dan pada bangunan

pengolahan (Sugiharto, 1987).

f) Amoniak

Amoniak adalah senyawa yang terbentuk dari oksidasi bahan organik yang mengandung

bahan nitrogen dalam air dengan bantuan bakteri.

g) Fecal Coli

15

Pemeriksaan air secara biologis sangat penting untuk mengetahui keberadaan

mikroorganisme yang terdapat dalam air. Berbagai jenis bakteri patogen dapat ditemukan

dalam sistem penyediaan air bersih, walaupun dalam konsentrasi yang rendah. Analisa

mikrobiologi untuk bakteri-bakteri tersebut dilakukan berdasarkan organisme petunjuk

(indicator organism), salah satunya adalah dengan menggunakan bakteri coliform. Bakteri-

bakteri ini menunjukkan adanya pencemaran oleh tinja manusia dan hewan berdarah panas

lainnya, serta mudah dideteksi. Bila organisme petunjuk ini ditemui dalam contoh air, berarti

air tersebut tercemar oleh bakteri tinja serta ada kemungkinan mengandung bakteri patogen.

Bila contoh air tidak mengandung organisme petunjuk berarti tidak ada pencemaran oleh

tinja dan air tidak mengandung bakteri patogen

2.4.2 Peraturan Perundang-undangan tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pencemaran Air

Peraturan perundangan-undangan yang mengatur kualitas dan pencemaran air adalah sebagai

berikut:

a) Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 112 tahun 2009

Dalam peraturan ini, air limbah domestik didefinisikan sebagai air limbah yang berasal dari

usaha dan/atau kegiatan permukiman, rumah makan, perkantoran, perniagaan, apartemen dan

asrama. Baku mutu yang diatur dalam peraturan ini merupakan baku mutu air limbah

(effluent standard). Berikut merupakan baku mutu air limbah domestik yang diatur dalam

peraturan ini

Tabel 2.6 Baku Mutu Air Limbah Domestik dalam KepMen LH No. 112 Tahun 2009

Parameter Satuan Kadar maksimum

pH - 6-9

BOD mg/l 100

TSS mg/l 100

Minyak dan Lemak mg/l 10

b) Peraturan Gubernur Provinsi DKI Jakarta No. 122 tahun 2005

16

Dalam peraturan ini, baku mutu yang diatur adalah baku mutu air limbah yaitu batas kadar

dan jumlah unsur pencemar yang dapat ditolerir keberadaannya dalam air limbah untuk

dibuang ke perairan dari suatu kegiatan tertentu. Baku mutu air limbah berfungsi sebagai

suatu arahan atau pedoman pembuangan air limbah dan pengendalian pencemaran perairan.

Berikut merupakan baku mutu limbah domestik yang diatur dalam Peraturan Gubernur

Provinsi DKI Jakarta No. 122/2005.

Tabel 2.7 Baku Mutu Air Limbah Domestik dalam Peraturan Gubernur Provinsi DKI

Jakarta No. 122/2005

Parameter Satuan Individual/rumah tangga Komunal

pH mg/l 6-9 6-9

KMnO4 mg/l 85 85

TSS mg/l 50 50

Amoniak mg/l 10 10

Minyak & Lemak mg/l 10 20

Senyawa biru metilen mg/l 2 2

COD mg/l 100 80

BOD mg/l 75 50

c) PP No. 82 tahun 2009

Peraturan ini mengatur mengenai baku mutu air (stream strandard) yaitu batas atau kadar

makhluk hidup, zat, energi, atau komponen lain yang ada atau unsur pencemar yang masih

ditenggangkan keberadaannya pada air dan sumber air tertentu sesuai dengan peruntukannya.

Dengan ditetapkannya baku mutu air untuk setiap peruntukannya dan dengan memperhatikan

kondisi airnya, akan dapat dihitung secara teoritis beban pencemaran yang dapat ditenggang

keberadaannya oleh badan air penerima sehingga air tetap berfungsi sesuai dengan

peruntukannya. Beban pencamaran adalah banyaknya unsur pencemar yang terdapat didalan

air atau air limbah.

Dalam PP 82 tahun 2001, mutu air dikelompokkan menjadi 4 kelas sesuai peruntukkan dan

kualitasnya, antara lain:

17

Kelas satu, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum, dan atau

peruntukan lain yang memper-syaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut

Kelas dua, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air,

pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau

peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut

Kelas tiga, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air

tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang

mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut

Kelas empat, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi pertanaman dan

atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan

tersebut.

Berikut merupakan beberapa klasifikasi air berdasarkan parameternya yang ditetapkan

dalam PP 82 tahun 2001

Tabel 2.8 Klasifikasi Air Berdasarkan PP 82 tahun 2001

Parameter satuan

Kelas

I II III IV

BOD mg/l 2 3 6 12

COD mg/l 10 25 50 100

TSS mg/l 50 50 400 400

Amoniak mg/l 0,5 (-) (-) (-)

Minyak dan

Lemak

µg/l 1000 1000 1000 (-)

Feacal Coli Jml/100 ml 100 1000 2000 2000

18

BAB III

ANALISA DAN UNIT PENGOLAHAN AIR LIMBAH

3.1 Konfigurasi Unit Pengolahan Limbah Domestik

Berikut ini merupakan konfigurasi dari sistem pengolahan air limbah domestik perkantoran:

Gambar 3.1. Konfigurasi Sistem Pengolahan Limbah Domestik Perkantoran

3.2 Tahapan Pengolahan Limbah Domestik

3.2.1 Primary Treatment

Pada tahapan primary treatment dipilih unit-unit seperti bar screen, bak pengendapan, grease

trap, dan TAR. Alasannya karena bar screen merupakan alat yang cukup mudah dalam

pengoperasiannya dan efektif untuk memisahkan air limbah dengan material-material kasar.

Kemudian, bak pengendapan dipilih karena seperti yang kita ketahui bahwa pada kondisi

eksisting memiliki kandungan TSS yang cukup tinggi yaitu 312 mg/L, dan bak pengendapan

memiliki efisiensi sekitar 50-65% untuk mengurangi kandungan TSS. Grease trap dimasukkan

19

ke dalam instalasi pengolahan air limbah domestik karena kandungan minyak dan lemak pada

kondisi eksisting juga cukup tinggi yaitu 46 mg/L sehingga diperlukan unit khusus untuk

menangani minyak dan lemak. Selain itu, TAR juga perlu dipasang agar tidak terjadi shock

loading saat pengoperasian.

Bar screen

Bar screen adalah salah satu unit yang biasanya ada di sistem pengolahan air limbah. Alat ini

digunakan yntuk mengambil limbah padatan dari limbah cairan. Pengolahan ini sangat penting

untuk mengurangi beban dan mengembalikan bahan-bahan yang bermanfaat serta mengurangi

resiko rusaknya peralatan akibat adanya kebuntuan pada pipa.

Gambar 3.2. Bar screen

Bar screen merupakan tahap pengolahan primer limbah cair yang sebagian besar berupa proses

pengolahan secara fisika. Pertama, limbah yang mengalir melalui saluran pembuangan disaring

menggunakan jeruji saring. Metode ini disebut penyaringan yang merupakan cara yang efisien

dan murah untuk menyisihkan bahan-bahan padat berukuran besar dari air limbah. Prinsip

kerjanya adalah memperlambat aliran limbah sehingga partikel-partikel pasir jatuh ke dasar

tangki sementara air limbah terus dialirkan untuk proses selanjutnya.

Kriteria bar screen adalah sebagai berikut:

Lokasi atau penempatan unit penyaringan

Approach velocity (0,45 m/s, max 0,9 m/s)

Clear opening (jarak antara bar) atau mesh size

20

Kehilangan tekanan saat melewati bar screen

Screen handling, proses dan pembuangannya

Pengontrolannya

Bak Pengendapan

Sedimentasi adalah suatu proses pemisahan suspensi secara mekanik menjadi dua bagian, yaitu

slurry dan supernatant. Slurry adalah bagian dengan konsentrasi partikel terbesar, dan

supernatant adalah bagian cairan yang bening. Proses ini memanfaatkan gaya gravitasi, yaitu

dengan mendiamkan suspensi hingga terbentuk endapan yang terpisah dari beningan (Foust,

1980).

Gambar 3.3 Bak Pengendapan

Sedimentasi adalah suatu proses yang bertujuan memisahkan atau mengendapkan zat – zat padat

atau suspensi non – koloidal dalam air. karena berat jenis padatan lebih besar disbanding berat

jenis air. Cara yang Pengendapan dapat dilakukan dengan memanfaatkan gaya gravitasi, terjadi

sederhana adalah dengan membiarkan padatan mengendap dengan sendirinya, Setelah partikel –

partikel mengendap, maka air yang jernih dapat dipisahkan dari padatan yang semula tersuspensi

di dalamnya. Cara lain yang lebih cepat adalah dengan melewatkan air pada sebuah bak dengan

kecepatan tertentu sehingga padatannya terpisah dari aliran air dan jatuh ke dalam bak

pengendap tersebut. Kecepatan pengendapan partikel – partikel yang terdapat di dalam air

bergantung kepada berat jenis, bentuk dan ukuran partikel, viskositas air dan kecepatan aliran

dalam bak pengendap. Kriteria desain bak pengendapan adalah sebagai berikut:

21

Tabel 3.1 Kriteria Desain Bak Pengendapan

Grease trap

Grease trap merupakan penyaring lemak yang biasanya terbuat dari bahan stainless dan

merupakan alat perangkap atau alat penyaring minyak dan lemak. Selain itu, alat ini juga dapat

membantu memisahkan minyak dan air, sehingga minyak dan lemak tidak menggumpal dan

membeku. Grease trap juga dikenal sebagai pencegat lemak, perangkat pemulihan (recovery)

minyak dan konverter limbah minyak) merupakan perangkat pipa yang dirancang untuk

mencegat sebagian besar gemuk/minyak dan zat padat lain sebelum memasuki sistem

pembuangan air limbah. Limbah umumnya mengandung sejumlah kecil minyak yang masuk ke

dalam septik tank dan fasilitas pengolahan untuk membentuk lapisan buih mengambang.

Gambar 3.4. Grease trap

Greese atau lemak adalah salah satu limbah domestik yang tidak bisa diurai secara alami.

Lapisan minyak dan lemak ini sangat lambat diolah (dicerna) dan dipecah oleh mikroorganisme

dalam proses pencernaan anaerobik. Namun, jumlah yang sangat besar minyak dari produksi

makanan di dapur dan restoran bisa membanjiri tangki septik atau fasilitas perawatan,

22

menyebabkan pelepasan limbah yang tidak diolah ke lingkungan. Selain itu, viskositas lemak

yang tinggi dari minyak masak seperti lemak babi menjadi padat saat didinginkan, dan dapat

bersama sama dengan limbah padat lain membentuk penyumbatan di pipa saluran. Pengelolaan

limbah minyak dan lemak dengan menggunakan Grease trap adalah salah satu bagian yang

terpenting dari wastewater management (pengelolaan air limbah) dan saat ini telah digunakan di

hampir semua proyek konstruksi perumahan, apartemen, perkantoran, ruko/rukan, restoran,

perkantoran, salon, & pabrik. Prinsip kerja greese trap adalah mengalirkan limbah dari dasar bak

dan minyak akan tertahan di atas permukaan. Kemudian lemak ini makin tebal, lalu dipompa ke

tempat penampungan.

Berdasarkan Peraturan Gubernur Provinsi DKI Jakarta No. 122 tahun 2005, kriteria desain dari

bak pemisah lemak atau grease trap adalah sebagai berikut:

Waktu tinggal 30-60 menit

Minimal terdiri dari dua ruang

Dipasang sebelum instalasi pengolahan air limbah

Untuk IPAL dengan kapasitas 6 m3 atau setara 25 orang atau lebih.

TAR

TAR merupakan peredaman variasi laju aliran untuk mencapai suatu aliran konstan atau hampir

konstan dan dapat diterapkan dalam sejumlah situasi yang berbeda, bergantung pada

karakteristik sistem pengumpulan. Manfaat utama dari aplikasi TAR antara lain adalah sebagai

berikut (Metcalf & Eddy, 2004):

Pengolahan biologis dapat dioptimalkan karena shock loading dapat diminimalisir atau

bahkan dihilangkan, zat yang dapat menghambat proses (inhibitor) dapat diencerkan, dan

pH dapat distabilkan

Kualitas effluent dan kinerja tangki sedimentasi sekunder setelah pengolahan biologis

dapat ditingkatkan melalui peningkatan konsistensi dalam pemuatan padat

Mengurangi kebutuhan luas permukaan filtrasi effluent, meningkatkan kinerja filtrasi dan

siklus filter-backwash yang lebih seragam dimungkinkan dengan muatan hidrolik yang

lebih rendah

23

Dalam pengolahan kimia, redaman loading massa dapat meningkatkan kontrol umpan

dan keandalan proses

Sedangkan kekurangan dari aplikasi TAR antara lain (Metcalf & Eddy, 2004):

Memerlukan area atau lokasi yang relatif besar

Menimbulkan bau sehingga dapat mengganggu lokasi sekitar

Memerlukan operasi dan pemeliharaan tambahan

Memerlukan biaya tambahan

Dalam pengaplikasiannya, terdapat 2 jenis TAR yaitu in-line dan off-line. Pada jenis in-line,

seluruh aliran dialirkan ke dalam bak ekualisasi sebelum dialirkan ke pengolahan selanjutnya.

Sedangkan pada jenis off-line hanya aliran yang melebihi debit yang telah ditetapkan akan

dialirkan ke bak ekualisasi.

Gambar 3.5 On-line equalization

Gambar 3.6 Off-line equalization

24

Tangki ekualisasi sebaiknya diletakkan sebelum pengolahan tahap pertama dan membutuhkan

mixer/aerator. Hal tersebut bertujuan untuk menghindari adanya pengendapan padatan yang

terkandung dalam air limbah sehingga menimbulkan bau. Pengendapan pada tangki ekualisasi

sebisa mungkin dihindari, namun dasar tangki sebaiknya memiliki slope untuk memudahkan

dalam upaya pemeliharaan.

Kriteria desain dari TAR antara lain:

Tabel 3.2 Kriteria Desain TAR

Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber

Kedalaman air

minimum

t 1,5-2 m Metcalf & Eddy, 2004

Kemiringan dasar

tangki

S 40-100 mm/m Qasim, 1985

3.2.2 Secondary Treatment

Pada tahapan secondary treatment kami memilih oxidation ditch karena memiliki efisiensi

menurunkan kadar organik hingga 90%, sehingga dapat mengurangi kadar BOD yang sangat

tinggi pada kondisi eksisting yaitu mencapai 326 mg/L. Selain itu, alat itu juga cocok diterapkan

untuk daerah yang relatif kecil seperti perkantoran.

Oxidation Ditch

Oxidation ditch adalah proses pengolahan biologis menggunakan lumpur aktf yang dimodifikasi

dengan memanfaatkan waktu retensi yang lama untuk menghilangkan kandungan organik

biodegradable. Sistem ini terdiri dari bak aerasi berupa parit atau saluran yang berbentuk oval

yang dilengkapi dengan satu atau lebih rotor rotasi untuk aerasi limbah. Saluran atau parit

tersebut menerima limbah yang telah disaring dan mempunyai waktu tinggal hidraulik (hiraulic

retention time) mendekati 24 jam. Proses ini umumnya digunakan untuk pengolahan air limbah

domestik untuk komunitas yang relatif kecil dan memerlukan lahan yang cukup besar.

25

Gambar 3.7 Oxidation Ditch Activated Sludge System

Oxidation ditch juga dapat dioperasikan untuk mencapai proses denitrifikasi parsial. Modifikasi

desain yang umum digunakan untuk menghilangkan nitrogen dalam air limbah dikenal dengan

proses Modified Ludzak-Ettinger (MLE). Pada umumnya, modifikasi dari Oxidation ditch terdiri

dari dua bak aerasi yang terpisah, yaitu bak proses anoksik dan aerobik.

Gambar 3.8 Oxidation ditch dengan Nitrifikasi dan Denitrifikasi

Kelebihan utama dari penggunaan oxidation ditch ada kemampuan untuk mencapai perfomasi

menghilangkan BOD/COD (85%-90%) dengan biaya yang relatif murah dari segi operasional

maupun pemeliharaannya. Kelebihan lainnya adalah sebagai berikut, (US EPA, 2000)

Menambah keandalan dan kinerja dari proses biologis dikarenakan ketinggian air yang

relatif konstan dan debit yang kontinyu sehinnga menurunkan potensi meluao dan

mengeliminasi lonjakan effluent secara biologis yang umumnya terjadi pada proses

biologis lainnya seperti SBR.

Dampak dari shock load maupun lonjakan hidrolik dapat diminimalisasi dengan

memanfaatkan waktu retensi hidrolik yang lama dan pencampuran secarqa sempurna

Menghasilkan lumpur yang lebih sedikit dibandingkan proses biologis lainnya

Efisiensi energi menyebabkan pengurangan biaya operasional

Sedangkan kekurangan dari proses ini antara lain:

Konsentrasi padatan pada limbah effluent relatif tinggi

Membutuhkan area yang besar (dimensi saluran besar, kedalaman kecil)

26

Rotor sebagai penyuplai ksigen harus dibersihkan secara berkala

Berikut merupakan kriteria desain dari Oxidation ditch:

Gambar 3.9 Kriteria Desain Oxidation Ditch

3.2.3 Tertiary Treatment

Terbentuknya lumpur atau limbah padat tidak dapat dihindari dalam pengolahan air yang

mengandung suspended solid. Lumpur ini merupakan sisa dari kontaminan yang belum terolah

pada pengolahan-pengolahan sebelumnya. Lumpur yang dihasilkan bersifat tidak stabil,

memiliki kadar air yang masih tinggi, mengandung zat-zat pencemar yang terkonsentrasi.

Lumpur dapat pula menimbulkan bau bila tidak segera ditangani. Agar pembuangan lumpur

tidak merugikan lingkungan maka dilakukan pengolahan terlebih dahulu terhadap lumpur dengan

tujuan untuk mengurangi kadar air sehingga volume lumpur berkurang dan menjadi semakin

padat. Besarnya reduksi volume lumpur yang ingin dicapai membantu menentukan jenis proses

treatment yang dibutuhkan, seperti digestion, dewatering, pengeringan dan pembakaran dengan

melihat faktor-faktor dibawah ini :

27

1. Kapasitas tangka dan peralatan menunjang yang dibutuhkan

2. Jumlah atau kuantitas zat kimia yang digunakan untuk mengkondisikan lumpur

3. Besarnya energi panas yang dibutuhkan oleh digester dan jumlah bahan bakar untuk

pengeringan atau insenerasi

Thickening bertujuan untuk meningkatkan kandungan solid di dalam lumpur dengan

menyisihkan fase liquidnya, mendukung proses stabilisasi lmupur, dan mengefisiensikan proses

pengolahan selanjutnya. Stabilitas lumpur bertujuan untuk mereduksi mikroorganisme patogen

dan menghilangkan bau. Dewatering bertujuan untuk menurukan kadar air dari lumpur.

Pengolahan yang akan digunakan adalah gravity sludge thickener dan sludge drying bed. Kedua

unit pengolahan ini dipilih karena kedua alat ini umumnya digunakan untuk pengolahan lumpur

dengan skala yang tidak terlalu besar. Gravity thickener merupakan alat yang mudah dalam

pengaplikasian dan perawatannya.

Sludge Thickener

Thickening merupakan prosedur yang digunakan untuk meningkatkan kadar solid dalam lumpur

dengan menghilangkan kadar air yang ada dalam lumpur tersebut. Kebanyakan peralatan

thickener menggunakan tenaga mesin. Thickening diidentikan dengan proses fisik.

Dalam mendesain thickeners, perlu diperhatikan:

1. Kapasitas pengolahan yang memadai untuk memenuhi volume puncak.

2. Mencegah kemungkinan timbulnya keadaan septik dan masalah bau selama proses

thickening.

Berikut ini merupakan beberapa proses dari sludge thickener dalam pengolahan lumpur yang

berasal dari limbah cair:

Gravity setlling

Gravity thickening merupakan salah satu dari jenis thickener yang paling umum digunakan dan

dapat didesain seperti tanki sedimentasi pada umumnya. Pemisahan solid dari cairan dilakukan

dengan pengendapan secara gravitasi. Prinsip dasar dan bentuk unit ini serupa dengan tanki

pengendap biasa hanya saja nilai beban permukaan yang dimiliki adalah lebih rendah. Karena

karakteristik dari kekentalan solid yang terdapat dalam air limbah bisa sangat banyak, maka

28

fasilitas thickening didesain menggunakan kriteria berdasarkan batch setlling test, bench-scale

settling test, dan pilot-scale testing. Unit ini cocok untuk memekatkan lumpur air buangan

domestik yang memiliki kadar BOD dan SS yang tinggi. Hasil supernatan dari unit ini biasanya

dikembalikan ke bak sedimentasi 1 atau ke proses awal dari instalasi pengolahan air limbah.

Gambar 3.10 Sludge Thickener ( Gravity settling )

Flotation

Flotation thickening lebih efektif digunakan pada lumpur yang berasal dari proses pengolahan

biologi. Konsentrasi solid yang dapat dicapai tergantung pada rasio udara-solid, karakteristik

lumpur, bahan kimia polimer yang digunakan dan solid loading rate. Alat ini lebih sukar

pengoperasiannya dibandingkan dengan pengentalan solid secara gravitasi. Bahan kimia

polimer digunakan untuk meningkatkan konsentrasi lumur dari 85% menjadi 98%. Pada

umumnya nilai rasio udara-solid bervariasi, namun maksimum pada kisaran 2-4% untuk

mengapungkan zat padat. Pengentalan akan lebih cepat terjadi dengan menggunakan flotation

thickener dibandingkan dgan gravity thickener karena pemisahan yang cepat antara solid

dengan air.

Centrifugal

Alat ini dapat digunakan untuk mengentalkan (thickening) dan mengurangi air (dewatering)

pada proses pengolahan lumpur. Pengentalan solid terjadi karena gaya sentrifugal hasil putaran

yang dilakukan. Selain itu alat ini juga digunakan untuk mengolah lumpur yang sulit untuk

29

dikentalkan. Pada keadaan normal, pengentalan dapat dicapai oleh centrifugal thickening tanpa

harus menambahkan bahan kimia polimer. Pada prinsipnya alat ini memisahkan solid dalam

lumpur dari cairan dengan proses sedimentasi dan sentrifugasi. Ada beberapa tipe dari

sentrifugasi namun yang umum digunakan adalah tabung horizontal berbentuk kerucut-silindris

yang di dalamnya dilengkapi juga dengan screw conveyor yang dapat berputar. Kecepatan

berputar conveyor ini sedikir lebih lambat dibandingkan dengan putaran tabung horizontal.

Kriteria desain untuk sludge thickener(gravity setlling):

Tabel 3.3 Kriteria desain Sludge Thickener ( Gravity settling )

Tipe Lumpur

Influent solid

concentration (%)

Thickened solid concentration

(%)

Solid Loading (kg/m2.d)

Solid Capture

(%)

Overflow, TSS (mg/l)

Primary 1.0 – 7.0 5.0 - 10.0 90 - 144 85 – 98 300 - 1000

Trickling filter 1.0 – 4.0 2.0 – 6.0 35 – 50 80 – 92 200 – 1000

Waste activated sludge

0.2 – 1.5 2.0 – 4.0 10 – 35 60 – 85 200 – 1000

Combined primary and

waste activated sludge

0.5 – 2.0 4.0 – 6.0 25 – 80 85 - 92 300 – 800

Sludge Drying Bed

Sludge Drying Bed memiliki proses kerja yaitu lumpur endapan yang telah diendapkan pada

sludge digester dikeringkan pada bidang pengering lumpur (Sludge Drying Bed) yang berupa

saringan pasir. Setelah pengeringan, solid dibuang ke landfill atau digunakan sebagai bahan

pembenah tanah. Keuntungan pemakaian unit ini adalah biaya pembuatan relative murah,

pengoperasiannya tidak begitu sulit, tidak memerlukan perhatian khusus setiap waktu dan

menghasilkan produk dengan kadar solid yang tinggi. Namun slude drying bed ini memerlukan

30

lahan yang besar dalam pengoperasiannya. Selain itu beberapa kerugian lainnya antara lain:

dipengaruhi perubahan iklim, insects dan berpotensi menimbulkan bau.

Gambar 3.11 Sludge Drying Bed

Kriteria desain untuk sludge drying bed:

Tabel 3.4 Kriteria desain sludge drying bed

Tipe Lumpur

Dry

Feed

solids

(%)

Dry solids

loadingCycle

time (h)

Dosis polimer

Cake

solids

range

(%)

lb/ft2 kg/m2 lb/ton g//kg

Anaerobically

digested :

Primer1-7 2-4 10-20 8-24 4-40 2-20 12-26

Primer+WA

S 1-4 1-4 5-20 18-24 30-40 15-20 15-20

Primer+TF 3-10 3-6 15-30 18-24 40-52 20-26 20-26

Aerobically

digested :

Conventional 1-4 1-3 5-15 8-24 2-34 1-17 10-23

31

WAS

Oxidation

ditch1-2 1-2 5-10 8-24 4-14 2-7 10-20

Tabel 3.5 Kriteria desain sludge drying bed

Tipe lumpur

Area Sludge loading rate

ft2/person m2/personlb dry

solids/ft.yr

kg dry

solids/m2. yr

Primary

digested1.0-1.5 0.1 25-30 120-150

Primary and

trickling filter

humus digested

1.25-1.75 0.12-0.16 18-25 90-120

Primary and

waste activated

digested

1.75-2.5 0.16-0.23 12-20 60-100

Primary and

chemically

precipitated

digested

2.0-2.5 0.19-0.23 20-33 100-160

32

BAB IV

UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH

4.1 Bar screen

Berikut adalah kriteria desain untuk bar screen:

Lokasi atau penempatan unit penyaringan

Approach velocity (0,45 m/sec, max 0,9 m/sec)

Clear opening (jarak antara bar) atau mesh size

Kehilangan tekanan saat melewati bar screen

Screen handling, proses dan pembuangannya

Pengontrolannya

Kriteria desain lain untuk bar screen:

lebar batang, w=0.8-1 inch

jarak antar batang, b=1-2 inch

kemiringan batang, θ=300-600

kecepatan aliran sebelum melalui batang, v=0.3-0.75 m/s

head loss maksimum, hL=6 inch

Tabel 4.1 Parameter Untuk Bar screen

Parameter

U.S Unit SI Unit

UnitCleaning Method

UnitCleaning Method

Manual Mechanical Manual Mechanical

Bar size

Width in 0.2 – 0.6 0.2 – 0.6 mm 5 – 15 5 – 15

Depth in 1 – 1.5 1 – 1.5 mm 25 – 38 25 – 38

Clear spacing

between barsin 1 – 2 0.6 – 3 mm 25 – 50 15 – 75

Slope from vertical - 30 – 45 0 - 30 - 30 – 45 0 – 30

Approach velocity

Maximum ft/s 1 – 2 2 – 3,25 m/s 0.3 – 0.6 0.6 – 1

33

Minimum ft/s 1 – 1,6 m/s 0.3 – 0.5

Max headloss In 6 6-24 mm 150 150 – 600

Persamaan yang digunakan pada bar screen:

Dimana:

hL= head loss (m)

β= faktor tingkat pada bentuk bukaan

W= maks.cross section, dengan lebar bars menghadap pada arah aliran(m)

b= min.clear spacing bars (m)

Hv= velocity head of flow, mendekati bars (m)

θ= sudut rack dengan horizontal.

Tabel 4.2 Faktor Tingkat Pada Bentuk Bukaan/ Bar screen

No Jenis Bar

1 Sharp-edged rectangular 2.42

2 Rectangular with semicircular upstream face 1.83

3 Circular 1.79

4Rectangular with semicircular upstream and down

stream face1.67

Bentuk umum penyaringan antara lain adalah machined disk dan drum. Cara pengoperasiaannya

adalah dengan cara dipasang sebagian terendam dalam air dan berputar terus menerus atau

intermittenly, kemudian barang padat disemprot dari screen dan ditampung. Persamaan yang

digunakan pada bar screen:

Dimana:

C= koefesien discharge untuk aliran turbulent

V= kecepatan aliran melalui bar screen (m/sec)

v= kecepatan aliran setelah melewati bar screen (m/sec)

34

hL=β(W/b) hv sin θ

hL=1/c((V2-v2)/2g)

g = kecepatan gravitasi (9,81 m/sec2)

Data Perencanaan

1. Kriteria desain:

a. Kecepatan melewati screen : 0,45 – 0,9 m/s

b. Kecepatan maksimal saat melewati screen : 0,9 m/s

c. Bar spacing : 3 cm

d. Digunakan 2 bar screen untuk mempermudah pengolahan limbah saat maintenance

dan mengantisipasi jika terjadi kerusakan dengan ɵ: 450

e. Debit buangan : 0,926 m3/s

Debit buangan max : 1,5 x 0,926 = 1.389 m3/s

2. Perhitungan desain:

a. Lebar masing-masing bar : 1 cm, ketebalan 3 cm

b. Kedalaman aliran pada bar screen : 1,2 m

c. Luas area tanpa bar = Qave./Kecepatan maks melewati screen

= 0,926/0,9

= 1,028 m2

d. Lebar tanpa bar = Luas area/kedalaman

= 1,028/1,2

= 0,8567 m

e. Banyak space kosong : 0,8567/3 = 28 space kosong

f. Jumlah bar screen : 28-1 = 27 bar

g. Lebar chamber : 0,8567 + (0,01*28) = 1,1367 m

h. Efisiensi bar screen = (ketebalan*banyak space kosong)/lebar chamber

= (3*28)/1,1367

= 0,738

3. Perhitungan head loss:

a. Jenis bukaan bar screen : rectangular with semicircular upstream and downstream

faces

b. Asumsi kecepatan clean = 0,9 m dan kecepatan

35

c. β : 1,67

d. Headloss keadaan clean :

hL=β( wb )hV . sin (ɵ)

¿1,67( 1030 )0,02. sin (45) = 0,00787 m

e. Headloss keadaan clog :

hL=(V ¿¿2−Vv2)2 g .0,7

=(0,9¿¿2−0,452)

2.9,81.0,7=0,044 m¿¿

4.2 Bak Pengendapan

Sedimentasi adalah suatu proses yang bertujuan memisahkan atau mengendapkan zat – zat padat

atau suspensi non – koloidal dalam air. karena berat jenis padatan lebih besar disbanding berat

jenis air. Cara yang Pengendapan dapat dilakukan dengan memanfaatkan gaya gravitasi, terjadi

sederhana adalah dengan membiarkan padatan mengendap dengan sendirinya, Setelah partikel –

partikel mengendap, maka air yang jernih dapat dipisahkan dari padatan yang semula tersuspensi

di dalamnya. Cara lain yang lebih cepat adalah dengan melewatkan air pada sebuah bak dengan

kecepatan tertentu sehingga padatannya terpisah dari aliran air dan jatuh ke dalam bak

pengendap tersebut. Kecepatan pengendapan partikel – partikel yang terdapat di dalam air

bergantung kepada berat jenis, bentuk dan ukuran partikel, viskositas air dan kecepatan aliran

dalam bak pengendap. Kriteria desain bak pengendapan adalah sebagai berikut:

Tabel 4.3 Kriteria desain bak pengendapan

Parameter Range Tipikal

Kemampuan Meremoval (%) :

BOD

COD

SS

P

Org-N

N

30 – 40

30 – 40

50 – 65

10 – 20

10 – 20

0

-

-

-

-

-

-

36

Parameter Range Tipikal

Pengendapan primer yang diikuti oleh

pengolahan sekunder :

Waktu Detensi (jam)

Overflow Rate (m3/m2.hari)

Average Flow

Peak Hourly Flow

Weird Loading (m3/m.hari)

1,5 – 2,5

30 – 40

80 – 120

125 – 500

2,0

-

100

250

Pengendapan primer dengan waste activated-

sludge return :

Waktu Detensi (jam)

Overflow Rate (m3/m2.hari)

Average Flow

Peak Hourly Flow

Weird Loading (m3/m.hari)

1,5 – 2,5

25 – 30

50 – 70

125 – 500

2,0

-

60

250

Data Perencanaan

Diketahui: Jumlah bak = 1 unit

Konsentrasi BOD = 326 mg/L

Konsentrasi COD = 262 mg/L

Konsentrasi TSS = 312 mg/L

Debit rata-rata (Qr) = 0,925 m3/s

Asumsi: Over Flowrate (Vo) = 50 m/hari

Rasio p : l = 4:1

Kedalaman air = 3 m

Freeboard = 0,5 m

Perhitungan:

Luas Permukaan (As)

Qr = As. Vo

As = QrVo

37

As = 0,926 m 3

sx 86400 s

hari

50 mhari

As = 1600,13 m3

Perhitungan Dimensi (p, l, h)

Tabel 4.4 Kriteria desain dimensi bak pengendapan

Jenis Range Tipikal

Rectangular (segi empat) :

Kedalaman (m)

Panjang (m)

Lebar (m)

Flight speed (m/menit)

3 – 4,5

15 – 90

3 – 20

0,6 – 1,2

3,5

20 – 40

5 – 10

0,9

Circular (lingkaran) :

Kedalaman (m)

Panjang (m)

Lebar (m)

Flight speed (m/menit)

3 – 4,5

3 – 60

60 – 165

0,02 – 0,05

3,5

10 – 45

80

0,03

o Lebar (l)

A = p x l

A = 4l x l

A = 4l2

l = (1600,13/4)0,5

l = 20 meter memenuhi kriteria desain

o Panjang (p)

p = 4 x l

p = 4 x 20

p = 80 meter memenuhi kriteria desain

o Kedalaman (h)

h = kedalaman air + freeboard

38

h = 3 + 0,5

h = 3,5 meter –> memenuhi kriteria desain

Perhitungan Volume Bak Pengendapan (V)

V = p x l x t

V = 80 x 20 x 3,5

V = 5600 m3

Kontrol Desain

o Overflow Rate (Vo)

Vo = Q

Aakt

Vo = 0,926 m 3

sx 86400 s

hari80 m x20 m

Vo = 50 m memenuhi kriteria desain

o Waktu Detensi (td)

td = VQ

td = 5600 m3

0,926 m 3s

x3600 sjam

td = 1,679 jam memenuhi kriteria desain

Perhitungan Lumpur

Berdasarkan kriteria desain, tingkat penyisihan yang terjadi di bak pengendapan untuk BOD

adalah 30 – 40% dan TSS adalah 50 – 65%. Sehingga kami mengasumsikan bahwa pada bak

pengendapan akan terjadi tingkat penyisihan BOD sebesar 40% dan TSS sebesar 65%.

o TSS

- Jumlah TSS = Q x Konsentrasi TSS

= (0,926 m3s

x 86400 shari

¿ x (312 mgL

x 0,000001 mgkg )

= 24,96 kg/hari

- Jumlah TSS yang mengendap menjadi lumpur (M)

39

M = 40% x Jumlah TSS

M = 40% x 24,96 kg/hari

M = 9,984 kg/hari

o BOD5

- Jumlah BOD5 = Q x Konsentrasi BOD

= (0,926 m3s

x 86400 shari

¿ x (326 mgL

x0,000001 mgkg

¿

= 26,08 kg/hari

- Jumlah BOD5 yang mengendap = 30% x 26,08 kg/hari = 7,824 kg/hari

o Volume Lumpur (Vs)

Vs = M

SG .Cs

Vs = (9,984 kg

harix 1000 g

kg)

(5 %)(1,03 gcm3 )(106 cm3

m 3 )Vs = 0,01938 m3/hari

4.3 Grease Trap

Grease trap merupakan salah satu unit pengolahan yang diletakan ada awal pengolahan yang

bertujuan sebagai pemisah antara air limbah dengan minyak dan lemak. Unit ini terdiri dari

beberapa kompartemen yang dipisahkan oleh baffle.

Data Perencanaan

1. Kriteria desain

Kriteria desain perencanaan unit pemisah lemak dan minyak ini mengacu pada bak pemisah

lemak sederhana yang terdapat pada Pergub Provinsi DKI Jakarta No.122 Th. 2005 sebagai

berikut:

Waktu tinggal 30-60 menit

Minimal terdiri dari dua ruang

Dipasang sebelum instalasi pengolahan air limbah

Untuk IPAL kapasitas 6 m3 atau setara 25 orang atau lebih

2. Perhitungan

40

Kedalaman air : 1 m

Panjang bak : 40 m

Lebar bak : 25 m

Freeboard : 0.5 m

Perhitungan dimensi (2 bak disusun secara parallel)

Volume bak desain = panjang x lebar x kedalaman

= 40 m x 25 m x 1 m

= 1000 m3

Jumlah ruang = debit xwakturetensi yang diharapkan

volume bak

=0,926 m3/s . 3600 s / jam .0,5 jam1000m3 = 1,6668 ≈ 2

Kecepatan aliran = QA = 0,926 m3/s /2

40 m x 25 m = 0,000463 m/s

Waktu retensi = VolumeDebit

=2 x 40 m x 25 m x1m0,926 m3/s

=35,99 menit ( sesuai kriteria desain )

Debit yang tersisihkan dengan asumsi 100 % minyak tersisihkan :

Qminyak = kadar minyak xdebit air limbah

massa jenisminyak = 56 mg /L .80006,4 m3/hari .1000 L/m3

0,8 kg/m3 .106 mg /kg

= 5.600,45 m3/hari

Debit air limbah yang keluar dari grease trap :

Q air limbah = 80.006,4 m3/hari – 5.600,45 m3/hari = 74.399,95 m3/hari

4.4 Tar (Tangki Aliran Rata-rata)

Volume TAR

Volume TAR dapat diperoleh dengan cara melakukan pendekatan terhadap fluktuasi aliran air

limbah yang diperkiran akan terjadi. Pendekatan dilakukan dengan menggunakan grafik debit

terhadap waktu. Berikut merupakan data fluktuasi aliran air terhadap aliran air limbah

Tabel 4.5 Fluktuasi Air buangan domestik Domestik

41

Waktu % Air Buangan

00.00-01.00 2.5

01.00-02.00 2.5

02.00-03.00 2.5

03.00-04.00 2.5

04.00-05.00 3.3

05.00-06.00 3.79

06.00-07.00 5.01

07.00-08.00 5.91

08.00-09.00 5.91

09.00-10.00 5.4

10.00-11.00 5.05

11.00-12.00 4.65

12.00-13.00 4.65

13.00-14.00 4.85

14.00-15.00 4.85

15.00-16.00 4.85

16.00-17.00 5.38

17.00-18.00 6.1

18.00-19.00 4.32

19.00-20.00 4.32

20.00-21.00 3.53

21.00-22.00 2.93

22.00-23.00 2.6

23.00-24.00 2.6

42

Dengan debit air buangan sebesar 0,926 m3/s, akan didapatkan aliran air limbah per satuan

waktu. Volume tangki kemudian dapat dicari dengan cara membuat garis sejajar dengan

membuat garis sejajar yang menyinggung volume maksimum serta volume minimum. Selisih

antara volume maksimum dan minimum tersebut yang dijadikan acuan dalam menentukan

volume tangki aliran rata-rata. Berikut merupakan contoh perhitungan untuk menentukan volume

tangki aliran rata-rata:

1. Debit total (Qtotal)

Qtotal=Qrata−rata× 24 jam

Qtotal=0,926× 24

Qtotal=22,224 m3/ s

2. Debit air buangan yang dihasilkan per waktu (Qair buangan per waktu)

Contoh pada jam 00.00-01.00

Qair buangan perwaktu=%air buangan xQair buangan

Qair buangan per waktu=2,5% x22,224 m3

s=0,556 m3

s

3. Volume inflow (Vinflow)


V inflow=Qair buangan per waktu x 3600

V inflow=0,556 m3

sx 3600 s

jam=2000,160 m3

4. Volume inflow kumulatif

Contoh pada jam 00.00-01.00 dan 01.00-02.00

Inflow kumulatif=Inflow∑ n+ Inflown+1

Inflow kumulatif=2000,160+2000,160=4000,320 m3

5. Volume outflow (Voutflow)

43


V outflow=Qrata−rata x3600

V outflow=0,926 m3

sx 3600 s

jam=3333,6 m3

6. Volume outflow kumulatif

Contoh pada jam 00.00-01.00 dan 01.00-02.00

Outflowkumulatif=Inflow∑ n+ Inflown+1

Outflowkumulatif=3333,6+3333,6=66667,2 m3

Berikut merupakan tabel perhitungan volume yang telah dilakukan:

Tabel 4.6 Perhitungan Volume

Waktu% Air

BuanganDebit

(m3/s)

Volume inflow (m3)

Akumulasi Inflow (m3)

Volume Outflow

(m3)

Akumulasi Outflow

(m3)

00.00-01.00 2.5 0.556 2000.160 2000.160 3333.6 3333.6

01.00-02.00 2.5 0.556 2000.160 4000.320 3333.6 6667.2

02.00-03.00 2.5 0.556 2000.160 6000.480 3333.6 10000.8

03.00-04.00 2.5 0.556 2000.160 8000.640 3333.6 13334.4

04.00-05.00 3.3 0.733 2640.211 10640.851 3333.6 16668

05.00-06.00 3.79 0.842 3032.243 13673.094 3333.6 20001.6

06.00-07.00 5.01 1.113 4008.321 17681.414 3333.6 23335.2

07.00-08.00 5.91 1.313 4728.378 22409.793 3333.6 26668.8

08.00-09.00 5.91 1.313 4728.378 27138.171 3333.6 30002.4

09.00-10.00 5.4 1.200 4320.346 31458.516 3333.6 33336

10.00-11.00 5.05 1.122 4040.323 35498.840 3333.6 36669.6

11.00-12.00 4.65 1.033 3720.298 39219.137 3333.6 40003.2

12.00-13.00 4.65 1.033 3720.298 42939.435 3333.6 43336.8

13.00-14.00 4.85 1.078 3880.310 46819.745 3333.6 46670.4

44

14.00-15.00 4.85 1.078 3880.310 50700.056 3333.6 50004

15.00-16.00 4.85 1.078 3880.310 54580.366 3333.6 53337.6

16.00-17.00 5.38 1.196 4304.344 58884.710 3333.6 56671.2

17.00-18.00 6.1 1.356 4880.390 63765.101 3333.6 60004.8

18.00-19.00 4.32 0.960 3456.276 67221.377 3333.6 63338.4

19.00-20.00 4.32 0.960 3456.276 70677.654 3333.6 66672

20.00-21.00 3.53 0.785 2824.226 73501.880 3333.6 70005.6

21.00-22.00 2.93 0.651 2344.188 75846.067 3333.6 73339.2

22.00-23.00 2.6 0.578 2080.166 77926.234 3333.6 76672.8

23.00-24.00 2.6 0.578 2080.166 80006.400 3333.6 80006.4

7. Volume TAR

Dari tabel debit kumulatif, diplotkan grafik antara debit kumulatif dengan waktu sebagai

berikut:

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.0000.000

10000.000

20000.000

30000.000

40000.000

50000.000

60000.000

70000.000

80000.000

90000.000

Perhitungan Volume TAR

Akumulasi inflow Akumulasi outflow

Gambar 4.1 Perhitungan volume TAR

45

Volume TAR didapatkan dengan melihat antara simpangan terbesar dan terkecil dari nilai

akumulasi inflow dan outflow. Dari grafik tersebut didapatkan selisih sebesar 10334,160

m3 yang merupakan volume dari TAR.

8. Dimensi TAR

TAR diibaratkan berbentuk limas terpancung dengan permukaan berbentuk persegi

dengan ukuran 2b. Dengan asumsi:

Slope = 3 : 1

a : t = 3t

b : x = 3 : 1

b = 3x

Volume limas total

V t=13

×luas alas limas x t

V t=13

×¿

V t=13

× [2(3 t ) ]2 ×t

V t=12t 3

V t=12(x+5)3

V t=12(x¿¿3+15 x2+75 x+125)¿

Volume limas terpancung

V terpancung=13

× luas alaslimas bagianbawah× x

V terpancung=13

×(2b)2 x

V terpancung=1 2 x3

Panjang sisi TAR

V TAR=V T−V terpancung

10334,160=12(x¿¿3+15 x2+75 x+125)−1 2x3¿10334,160=180 x2+900 x+1500

46

0=54 x2+81x+40,5−10334,16

x1=−9,94 m; x2=4,94 m x = 4,94 ≈ 5 m

a=3 t

a=3 (5+5 )=15m

Panjang TAR yang dibutuhkan adalah sebesar 2a = 30 m

Dengan perbandingan panjang dan lebar TAR yaitu p:l = 2:1

Maka, lebar TAR= 15 m

Kedalaman TAR = 5 m + freeboard = 5 m + 0,5 = 5,5 m

Rekapitulasi dimensi TAR

Panjang : 30 m

Lebar : 15 m

Kedalaman : 5,5 m

4.5 Oxidation Ditch

Untuk menentukan dimensi dari Oxidation Ditch diperlukan kriteria desain sebagai acuan dari

penentuan desain-desain dari Oxidation Ditch. Kriteria desain tersebut dapat dilihat pada Tabel

4.7

Tabel 4.7 Kriteria Desain Oxidation Ditch


- Organic loading

(F/M)

- Umur lumpur

- Waktu aerasi

- MLSS dalam

reaktor

U

c

td

X

0,05 - 0,3

10 - 40

12 - 36

3000 - 6000

Kg BOD5/hr/kg

MLVSS

Hari

Jam

Mg/lt

Metcalf & Eddy, 1991

Archivala

Duncan Mara

Qasim,1985

Randall, 1980

47


- Volumetric loading

- Ratio MLVSS/

MLSS

- Ratio resirkulasi

- Koefisien

pertumbuhan

- Koefisien kematian

- Efisiensi penyisihan

BOD5

- Kedalaman saluran

aerasi untuk rotor

diameter 271/2 inch

- Kedalaman saluran

aerasi (Q>1MGD)

- Panjang rotor dia-

meter 271/2 inch

- Kedalaman immerse

- Beban rotor 271/2

inch

Volume > 60000

gal

Volume < 60000 gal

- Power input untuk

cage motor

VL

R

Y

Kd

-

d

d

L

-

-

P

0,1 - 0,78

58 - 88

50 - 200

0,4 - 0,6

0,03 - 0,075

95 - 98

0,915 - 1,525

1,83

0,3 - 4,6

5,1 - 25,4

<16000

<13000

11 - 16

Kg BOD5/m3.hr

%

%

kg sel/kg BOD5

hari -1

%

m

m

m

cm

gal/ ft pjg rotor

gal/ft pjg rotor


Qasim,1985




HW Parker, 1975

HW Parker, 1975

HW Parker, 1975

HW Parker, 1975

HW Parker, 1975

Eckenfelder, 1982

48


HP/1000 m3 influen

AB

Formula yang dipergunakan

1.

dimana : V = Volume saluran aerasi , m3

Q = debit influen air buangan , m3/hari

c = umur lumpur , hari

Y = koefisien pertumbuhan maksimum , gram/gram

So = konsentrasi BOD5 influen , mg/lt

Se = konsentrasi BOD5 effluen , mg/lt

X = konsentrasi MLVSS dalam saluran aerasi , mg/lt

Kd= koefisien kematian sel , hari -1

2. Td =

dimana Td = waktu detensi / lamanya aerasi dalam reaktor, jam

3.

dimana U = organic loading (F/M) , hari -1

4.

dimana VL = volumetric loading , kg/m3.hari

Data Perencanaan

Diketahui : Debit rata-rata(Qr) = 0,926 m3/s

49

V =Q . θ c . Y .(So-Se)X ( 1 + Kd .θ c )

VQ

U =Qo (So-Se )V . X

V L=Qo . SoV

BOD Influent (Se) = 326 mg/l

Jumlah Oxidation Ditch = 1 buah

Asumsi : Efisiensi = 95%

Umur lumpur (θc) = 20 hari

Koefisien pertumbuhan (Y) = 0,6 kg sel/kg BOD5

Koefisien kematian (Kd) = 0,05 hari-1

MLSS dalam reaktor (X) = 3000 mg/l

Kedalaman (H) = 3 meter

Panjang rotor = 2 meter

Perhitungan :

1. BOD effluent (Se)

Se = So – (Efisiensi x So)

Se = 326 mg/l – (0,95 x 326 mg.l)

Se = 16,3 mg/l

2. Volume Saluran Aerasi

V = Qr .θ c . Y (So−Se)

X (1+Kd . θ c)

V = 0,926 m 3

s.86400 s

day.20 day . 0,6 kg sel

kgBOD(326−16.3 ) mg /L

3000 mgl(1+ 0,05

day.20 day )

V = 49556 m3

3. Waktu detensi atau lamanya aerasi dalam reaktor (jam)

Td = VQr

Td = 49556 m3

0,926 m 3s

. 86400 sday

Td = 0,619 hari x 24 jam/hari

Td = 15 jam memenuhi kriteria desain

4. Organic Loading (F/M) (hari-1)

50

U = Qr(So−Se)V . X

U = 0,926 m 3

s.86400 s

day(326−16.3 ) mg

l

49556 m3 . 3000 mgl

U = 0,167 hari-1 memenuhi kriteria desain

5. Volumetric loading (kg/m3.hari)

VL = Qr .So

V

VL = 0,926 m 3s

. 86400 sday

.326 mgl

. 10−6 kgmg

. 103 m3l

49556 m3

VL = 0,52 kg/m3.hari memenuhi kriteria desain

6. Luas Kolam (m2)

A = VH

A = 49556 m3

3 m

A = 16518,67 m2

7. Dimensi Oxidation Ditch

Asumsi : Kedalaman OD (H) = 3 meter

Lebar dasar OD (Ld) = Lebar atas OD (La) = 80 meter

Perhitungan :

Across OD = 0,5 (Ld + La) x H

= 0,5 (80 + 80) x 3

= 240 m2

Panjang OD = Volume Saluran Aerasi

Across OD

51

= 49556 m3240 m2

= 206,5 meter

4.5 Clarifier

Clarifier merupakan unit pengolahan untuk mengendapkan dan mengentalkan lumpur yang

terdapat pada air limbah. Lumpur yang terendapkan pada pengolahan ini kemudian akan

dialirkan menuju pengolahan selanjutnya yaitu pengolahan lumpur dengan menggunakan sludge

thickener sedangkan supernatan dari clarifier akan dialirkan kembali menuju oxidation ditch.

Untuk menentukan dimensi clarifier dibutuhkan kriteria desain yang dapat dilihat pada Tabel

4.8.

Tabel 4.8 Kriteria Desain Clarifier

Data Perencanaan

Diketahui : Qrata-rata = 0,926 m3/s

Asumsi : Over Flow rate = 40 m3/m2/hari

Akan dibangun 1 unit clarifier berbentuk lingkaran

52

Perhitungan :

1. Diameter

As= Qrata−rata¿

= 0.926 x60 x60 x 24

40 = 2000,16 m2

D= √ 2000,16 x 43,14

= 50,47 ≈50 m

As aktual = 502 x 3,14 x (1/4) = 1962, 5

Debit resirkulasi = 5 % dari Qrata-rata = 0,05x 0,926 = 0,0463 m3/hari

Cek nilai OR

OR = ( Qrata-rata + Q resirkulasi ) / As

= 80006,4+4000,32

1962,5 = 42,8 m3/m2/hari

2. Kedalaman clarifier

Kedalaman clarifier = kedalaman zona air bersih + kedalaman zona pengentalan +

kedalaman zona penyimpanan lumpur

Freeboard = 0,5 m

Kedalaman zona air bersih = 1,5 m

Zona Pengentalan

Asumsi total solid yang tertahan pada clarifier = 50 %

Asumsi konsentrasi lumpur rata-rata dalam clarifier = 2000

Total solid dari Oxidation Ditch = 3000 x 206,5 x ( (40+50)x0,5) x 3 /1000 = 83632,5 kg

Sehingga total solid dalam clarifier = 0,5 x 83532,5 = 41816,25 kg

Ketinggan zona pengentalan = total solid clarifier

konsentrasi x luas permukaan = 41816,25

2000 x 1962,5 = 0,01 m

Zona penyimpanan lumpur

Direncanakan kapasitas penyimpanan lumpur untuk dua hari berturut-turut pada saat debit

puncak. Asumsi faktor peak untuk debit = 1,5 dan BOD5 = 1,1

Total volatile solid saat kritis = Yobs Qrata-rata ( So-S)

Yobs -= y¿¿

= 0,6

(1+(0,05 x20 )) = 0,3

53

Total volatile solid saat kritis = 0,3 x 0,926 x 60 x 60 x 24 x 251 x 1,5 x 1,1 = 39603, 2 kg

TVSS/ TSS= 39603,2 / 41816,25 = 0,9

Total solid setiap clarifier selama 2 hari = (2 x 39603,2 / 0,9) + 41816,25 = 129823,35 kg

Kedalaman zona penyimpanan lumpur = 129823,35

2000 x ((3,14 x 25 x25 )+(3,14 x 25 x 26 ))= 0,01 m

Kedalaman clarifier =1,5 + 0,01 + 0,01 + 0,5 = 2,02 m

4.7 Gravity Thickener

Bentuk geometri yang dipergunakan pada gravity thickener hampir sama dengan yang

digunakan pada clarifier. Solid yang masuk ke dalam thickener terbagi atas tiga zona yaitu zona

cairan jernih pada bagian paling atas, zona sedimentasi, dan zona thickening pada bagian paling

bawah. Partikel-partikel mengalami aglomerasi pada zona thickening. Sludge blanket terjadi di

zona ini dimana massa lumpur tertekan oleh massa diatasnya yang terus bertambah. Air akhirnya

akan tertekan keluar dari dalam lumpur tersebut (Juliawan, 2004).

Supernatan dari thickener keluar melalui saluran outlet dan dikembalikan lagi ke pangolahan

awal yang pada perencanaan ini dikembalikan ke bak pengendap pertama. Lumpur yang

dihasilkan dikeluarkan dari dasar bak (Juliawan, 2004). Kriteria desain gravity thickener dapat

dilihat pada Tabel 4.9.

Tabel 4.9 Kriteria Desain untuk Gravity Thickener


Dry solid influen 0,2 – 1,5 % Qasim

Dry solid efluen 2,0 – 4,0 % Qasim

Solid Loading SL 20 - 40 kg/m2.hari Metcalf & Eddy

Hidraulic loading HL 1,0 – 4,0 m3/m2.hari Qasim

Solid capture 60 - 85 % Qasim

TSS pada supernatan 200 - 1000 mg/L Qasim

Data Perencanaan

54

Diketahui : Debit lumpur = 84006,72 m3/hati

Jumlah lumpur di clarifier 41816,25 kg/hari

Asumsi : Konsentrasi solid effluent = 4%

Solid capture = 80%

Specific gravity = 1020 kg/m

Waktu detensi = 1 hari

Jumlah unit gravity thickener = 1 unit

Perhitungan :

1. Luas permukaan thickener

As = Jumlah lumpursolid loading

As = 41816,25 kg /hari35 kg /m2. hari

As = 1194,75 m2

2. Diameter thickener

D = √ 1194,75 x 4π

D = 39 meter

3. Beban Hidrolis

HL = debit lumpur

As

HL = 84006,72m 3/hari

1194,75m 2

HL = 35 m3/m2.hari tidak memenuhi

4. Kedalaman thickener

Kedalaman thickener terdiri dari zona bersih, zona pengendapan, dan zona pengentalan.

Direncanakan kedalaman zona bersih 1 meter

55

Direncanakan kedalaman zona pengendapan 1,5 meter

Asumsi kedalaman zona pengentalan h meter

Freeboard 0,5 meter

Solid content di bagian atas pengentalan:

Sci = Jumlah lumpur

1020 kgm3

xdebit lumpur x 100%

Sci = 41816,25 kg

hari

1020 kgm3

x84006,72 m 3hari

x 100%

Sci = 0,048%

Konsentrasi lumpur rata-rata

Scr =Sci+Sce

2

Scr = 0,048+4

2

Scr = 2,024 %

Volume sludge blanket setiap thickener

Vs = 3,14 x (39 x 39)

4xh

Vs = 1193, 98 h m3

Jumlah solid dengan konsentrasi solid 0,224%

Jumlah solid = 1193,98 h m3 x 0,02024x 1020 kg/m3

= 24650 h kg

Dengan waktu detensi 1 hari maka:

24650 h kg41816,25 kg /hari = 1 h = 1,69 meter

Untuk mencegah terjadinya kerusakan peralatan disediakan penambahan zona

pengentalan sebesar 17% dan freeboard sebesar 0,5 meter

Jadi, h = 1,69 + (0,17 x 0,065) = 1,97 meter

Kedalaman thickener = zona bersih + zona pengendapan + zona pengentalan + freeboard

= 1 m + 1,5 m + 1,69 m + 0,5 m

56

= 4,97 meter

5. Lumpur yang keluar dari thickener

Jumlah solid = 0,8 x 41816,25 kg/hari

= 33453 kg/hari

Volume lumpur =33453 kg

hari

1020 kgm3

x0,04

= 819 m3/hari

6. Supernatan yang dihasilkan thickener

Debit supernatan = debit lumpur – volume lumpur

= 84006,72 m3/hari – 819 m3/hari

= 83187,72 m3/hari

Σsolid supernatan = 0,2 x 41816,25 kg/hari

= 8363,25 kg/hari

Conc. TSS supernatan= ∑solid supernatan x 106 mg

kg

debit supernatan x 1000 lm

= 8363,25 kg

harix 106 mg

kg

83187,72 m3hari

x1000 lm

= 1005,35 mg/l

Conc.BOD supernatan= 0,63 x 1005,35 mg/l

= 633,37 mg/l

4.8 Sludge Drying Bed

Sludge drying bed merupakan fasilitas pengering lumpur yang biasanya digunakan untuk lumpur

yang berasal dari sludge digester (Metcalf & Eddy, 1991). Setelah pengeringan solid akan

dibuang ke landfill atau digunakan sebagai bahan soil conditioner. Keuntungan pemakaian unit

57

ini adalah biaya pembuatan relative murah. Dalam pengoperasiannya tidak begitu sulit, tidak

memerlukan perhatian khusus setiap waktu dan mengahsilkan produk dengan kadar solid yang

tinggi. Namun sludge drying bed ini memerlukan lahan yang besar dalam pengoperasiannya.

Selain itu beberapa kerugian lainnya antara lain: dipengaruhi perubahan iklim, insects, dan

berpotensi mengeluarkan bau. Kriteria desain dari sludge drying bed dapat dilihat pada Tabel

4.10.

Tabel 4.10 Kriteria Desain untuk Sludge Drying Bed

No Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber

1 Periode pengeringan maksimum td 15 hariMetcalf &

Eddy

2 Ketebalan lapisan pasir hs 230-300 mmMetcalf &

Eddy

3 Ketebalan lapisan lumpur hsl 150-300 mmMetcalf &

Eddy

4 Panjang L 6-30 mMetcalf &

Eddy

5 Lebar W 6 mMetcalf &

Eddy

Data Perencanaan

Diketahui :

No Parameter Simbol Besaran Satuan

1 Total debit lumpur Qw 819 m3/hari

2 Total beban solid S 33453 kg/hari

3 Periode pengeringan td 5 hari

4 Ketebalan lapisan lumpur hsl 300 mm

5 Ketebalan lapisan pasir hs 250 mm

Perhitungan:

58

a. Volume lumpur masuk ke sludge dying bed

VL = 819 m3/hari

b. Dimensi sludge drying bed

V = 819 x 3 = 2457 m3

c. Luas sludge drying bed

A= Vhsl =

24570,3 = 8190 m2

Direncanakan dimensi untuk satu unit sludge drying bed adalah 30 x 6 yang dipakai secara

bergantian setiap harinya. Jumlah unit sludge drying bed adalah

n = A / ( 30 x 6 ) = 8190 / 180 = 45,5 ≈ 45

Luas total sludge drying bed = 8190 x 45 = 368.550 m2

d. Kedalaman sludge drying bed

D = hsl + hs + hc + FB = 0,3 + 0,25 + 0,35 + 0,5 = 1,4 m

e. Karakteristik bed

Bed yang akan dibangun terdiri dari beberapa lapisan, yaitu lapisan batu kerikil yang

berfungsi sebagai penyangga dan lapisan pasir yang berfungsi sebagai filter.

Ketebalan lapisan batu kerikil 350 mm yang terdiri dari:

Coarse gravel : 200 mm

Medium gravel : 75 mm

Fine gravel : 75 mm

Ketebalan lapisan pasir 250 mm yang terdiri dari:

Coarse sand : 100 mm

Fine sand : 150 mm

4.9 Profil Hidrolis

Perhitungan Headloss Pengolahan Sistem Pengolahan Air Limbah

Pada perencanaan sistem IPAL,:diasumsikan hanya headloss mayor pada yang

berpengaruh, sedangkan headloss minor akibat adanya perubahan kecepatan secara tiba-tiba

diabaikan. Headloss mayor dapt dihitung menggunakan persamaan Darcy-Weisbach sebagai

berikut.

59

H L=fL v2

2 gD

Dengan, HL = headloss mayor

f = faktor gesekan (0,024)

L = panjang pipa (m)

v = kecepatan rata-rata aliran

g = percepatan gravitasi (9,81 m2/s)

D = diameter pipa (m)

Contoh perhitungan

Headloss pipa dari bar screen menuju bak pengendapan:

Mencari luas permukaan pipa (A)

Asumsi diameter pipa sebesar 1 m

A=D2

4=(1)2

4=0,785 m2

Mencari kecepatan aliran dalam pipa (v)

Diketahui nilai Q rata-rata sebesar 0,926 m3/s

v=Q r

A=0,926

0,785=1,1796 m /s

Mencari Headloss

H L=fL v2

2 gD=0,024 x 5x 1,1796

2 x 9,81 x 1=0,0072 m

Berikut merupakan hasil perhitungan headloss untuk keseluruhan unit pada sistem

pengolahan air limbah.

Tabel 4.11 Headloss unit sistem pengolahan air limbah

60

Unit f L (m) v (m/s) D (m) A (m2) Headloss (m)

Bar screen - Bak pengendapan 0,024 5 1,1796 1 0,785 0,0072

Bak pengendapan - Grease trap 0,024 5 4,7185 0,5 0,19625 0,0577

Grease trap - TAR 0,024 5 1,1796 1 0,785 0,0072

TAR - Oxidation ditch 0,024 5 1,1796 1 0,785 0,0072

Oxidation ditch - Clarifier 0,024 5 1,1796 1 0,785 0,0072

Clarifier - Sludge thickener 0,024 5 4,7185 0,5 0,19625 0,0577

Sludge thickener - Sludge drying bed 0,024 10 4,7185 0,5 0,19625 0,1154

Sludge Drying Bed - Oxidation ditch 0,024 10 1,1796 1 0,785 0,0144

BAB V

KESIMPULAN

Pada pengolahan limbah domestik ini akan dirancang sebuah instalasi pengolahan air limbah.

Parameter yang akan diolah terkhusus pada TSS, Ammonia, Minyak & lemak, dan BOD. Oleh

karena itu rangkaian dari unit IPAL ini adalah:

Bar screen Bak pengendapan Grease trap TAR Oxidation Ditch Clarifier

Gravity Thickener Sludge Drying Bed.

61

Dari unit di atas minyak dan lemak akan tertangkap di grease trap. Untuk BOD akan tersisihkan

sebagian di unit bak sedimentasi pertama dan akan tersisihkan 90% di unit oxidation ditch. Di

unit oxidation ditch juga akan mengolah ammonia sehingga konsentrasinya akan turun.

DAFTAR PUSTAKA

Babbit, H. E. Baumann, E. R. Sewerage and Sewage. Modern Asia Edition. 1969.

Darsono, Valentinus. 1992. Pengantar Ilmu Lingkungan. Yogyakarta: Penerbitan Universitas

Atma Jaya Yogyakarta.

Eckenfelder, Wesley W. Industrial Water Pollution Control, Mc.Graw-Hill, Inc. United States of

America. 2000.

Grady and Lim. Biological Wastewater Treatment. Marcel Dekker, Inc. New York. 1980.

62

Hermana, 2010. Perencanaan Pengolahan Air Limbah Domestik. ITS Jurusan Teknik

Lingkungan FTSP

http://water.lecture.ub.ac.id/files/2012/03/Limbah-modul_3.pdf. Diakses pada 11 September

2015, 20:15

http://www.dkpp.mesujikab.go.id/artikel/41-parameter-kualitas-air-perairan. Diakses pada 6

September 2015, 15:07

http://www.infobarscreens.com/manual-bar-screen.htm. Diakses pada 12 September 2015, 21:30

http://www.kelair.bppt.go.id/ Diakses pada 10 September 2015, 20:00

http://www.marleypipesystems.co.za/building-plastic-pipe-manufacturers/plumbing-plastic-pipe-

and-fittings/grease-traps-commercial-kitchens. Diakses pada 10 September 2015, 20:43

http://www.mesinraya.co.id/cara-kerja-serta-cara-penggunaan-grease-trap.html. Diakses pada 10

September 2015, 20:45

http://www.pambdg.co.id/new/index.php?

option=com_content&view=article&id=85&Itemid=97. Diakses pada 11 September 2015, 20:00

http://www.slideshare.net/hilyafithri/bar-screening. Diakses pada 12 September 2015, 21:00

http://www.wastewaterinfo.asia/sites/default/files/tech-sheets/sludge-drying-bed.pdf diakses

pada tanggal 12 September 2015, 20:00

http://www.wastewatersystem.net/2011/04/sludge-thickening-equipment-options.html diakses

pada tanggal 12 September 2015, 19:44

Metcalf & Eddy Inc. Wastewater Engineering Treatment. Disposal and Reuse. Mc Graw-Hill,

Inc. Singapore.1991.

Metcalf & Eddy Inc. Wastewater Engineering Treatment. Disposal and Reuse. Mc Graw-Hill,

Inc.Singapore.1991

Regulasi terkait :

KEP-03/MENKLH/II/1991

Undang-undang No. 4 Tahun 1982 Pasal 15

Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001

63

http://www.wastewatersystem.net/2011/04/sludge-thickening-equipment-options.html

http://www.wastewaterinfo.asia/sites/default/files/tech-sheets/sludge-drying-bed.pdf

http://www.slideshare.net/hilyafithri/bar-screening

http://www.pambdg.co.id/new/index.php?option=com_content&view=article&id=85&Itemid=97

http://www.pambdg.co.id/new/index.php?option=com_content&view=article&id=85&Itemid=97

http://www.mesinraya.co.id/cara-kerja-serta-cara-penggunaan-grease-trap.html

http://www.marleypipesystems.co.za/building-plastic-pipe-manufacturers/plumbing-plastic-pipe-and-fittings/grease-traps-commercial-kitchens

http://www.marleypipesystems.co.za/building-plastic-pipe-manufacturers/plumbing-plastic-pipe-and-fittings/grease-traps-commercial-kitchens

http://www.kelair.bppt.go.id/

http://www.dkpp.mesujikab.go.id/artikel/41-parameter-kualitas-air-perairan

http://water.lecture.ub.ac.id/files/2012/03/Limbah-modul_3.pdf

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 112 Tahun 2003

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 112 tahun 2009

Peraturan Gubernur Provinsi DKI Jakarta No. 122 tahun 2005

PP No. 82 tahun 2009

64

LAMPIRAN

65

Kel 02A Tugas 06 Laporan Akhir PBPAL

Documents

Transcript of Kel 02A Tugas 06 Laporan Akhir PBPAL