Perencanaan Teknis IPLT - Teknologi Pengolahan Air Limbah dan Lumpur

Perencanaan Teknologi Pengolahan

Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja

Modul J:

Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja

Pelatihan Pengantar Sistem Setempat (On-Site)

Sistem Pengelolaan Air Limbah Setempat (SPAL-S)

Agustus, 2015

IPLT-J3

Sanitasi.Net

Pokok Bahasan Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja (IPLT)

Modul J1:

• Langkah Perencanaan dan Komponen IPLT

Modul J2:

• Unit Pengolahan

Modul J3:

• Teknologi Pengolahan

Modul J4:

• Unit Pengolahan Pemekatan

Modul J5

• Unit Pengolahan Pengeringan Lumpur

Sanitasi.Net

UNIT PENGUMPUL

Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja (IPLT)

Sanitasi.Net

Unit Pengumpul Fungsi

• Unit pengumpul (tangki ekualisasi) berfungsi untuk:

– mengatur agar debit aliran lumpur yang masuk ke unit berikutnya

menjadi konstan dan tidak berfluktuasi

– menghomogenkan karakteristik lumpur tinja yang masuk ke IPLT

Sanitasi.Net

Unit Pengumpul Kriteria Desain

Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber

Waktu detensi td <2 Jam Metcalf & Eddy, 1991

Kecepatan Aliran V 0,3-3 m/det Qasim, 1985

Slope bak S 1:1 - Qasim, 1985

Kedalaman H 1-3* meter -

*) bila lebih dari 3 meter maka tangki ekualisasi membutuhkan pengaduk seperti aerator atau pengaduk hidrolis.

Sanitasi.Net

UNIT PEMISAHAN PARTIKEL

DISKRIT


Sanitasi.Net

Unit Pemisahan Partikel Diskrit Fungsi/Tujuan

• Menyisihkan butiran-butiran pasir yang ada di dalam air limbah

lumpur tinja sehingga dapat melindungi pompa dari kerusakan,

• Mencegah terjadinya efek clogging di dalam pipa,

• Mencegah efek cementing pada dasar unit digester dan bak

pengendapan, dan

• Mengurangi akumulasi materi inert di bak aerasi dan digester

yang dapat mengurangi volume tangki.

Sanitasi.Net

Unit Pemisahan Partikel Diskrit Kriteria Desain

Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber

Waktu detensi td 45-90 detik Metcalf & Eddy, 1991

Kecepatan Horizontal vh 0,24-0,4 m/detik Edward JM

Kecepatan pengendapan :

Diameter 0,2 mm

Diameter 0,15

vs

3,2-4,2

2-3

ft/menit

ft/menit

Metcalf & Eddy, 1991

Specific gravity gs 1,5-2,7 Qasim

Specific gravity material

organik 1,02 Qasim

Overflow rate debit

maksimum OR 0,021-0,023 m3/m2/detik Qasim

Jumlah grit yang disisihkan 5-200 m3/106/m6 Qasim

Headloss melalui grit hL 30-40 % Qasim

Jumlah bak minimal - 2 Unit -

Sanitasi.Net

UNIT PENYARINGAN


Sanitasi.Net

Unit Penyaringan Fungsi dan Prinsip

• Unit Saringan berfungsi untuk menghilangkan padatan/benda-

benda kasar atau kotoran yang terbawa dalam lumpur tinja

yang berasal dari mobil truk tinja.

• Prinsipnya kotoran seperti pecahan batuan plastik dan

sebagainya, yang berukuran lebih besar dari jarak bukaan

(openings) alat saringan akan tertahan di media saringan.

• Padatan atau kotoran tersebut dapat mengganggu proses

kinerja dari alat yang sedang beroperasi di bak selanjutnya

Sanitasi.Net

Unit Penyaringan Persyaratan Teknis Saringan Air Limbah

Parameter Simbol

Besaran

Satuan Pembersihan Cara

Manual

Pembersihan dengan Alat

Mekanik

Kecepatan aliran lewat

bukaan v 0,3 – 0,6 0,6 – 1 m/detik

Ukuran penampang batang

Lebar w 4 – 8 8 – 10 mm

Tebal l 25 – 50 50 – 75 mm

Jarak bukaan b 25 – 75 10 – 50 mm

Kemiringan thd. Horizontal α 45 – 60 75 – 85 derajat

Kehilangan tekanan lewat

bukaan HLbukaan 150 150 mm

Kehilangan tekanan

Max.(cloging) HLmax 800 800 mm

Sanitasi.Net

Unit Penyaringan Faktor Batang Unit Bar Screen

Tipe Batang β Sumber

Persegi panjang 2,42

Syed R. Qasim, hal 161

Rectangular dengan semi rectangular pada sisi muka 1,83

Circular 1,79

Rectangular dengan semi rectangular pada sisi muka dan

belakang 1,67

Tear shape 0,67

Sanitasi.Net

Unit Penyaringan Saringan Sampah Mekanik dan Konvensional

Saringan Sampah Mekanik Saringan Sampah Konvensional

Sanitasi.Net

UNIT PENGOLAHAN STABILISASI


Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Sistem Kolam

• Sistem kolam adalah sistem pengolahan yang terdiri dari

kolam-kolam yang diatur sedemikian rupa sesuai dengan

tujuan pengolahan tanpa adanya penggunaan energi listrik

ataupun peralatan mekanik.

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Kolam Aerobik

• Kolam anaerobik berfungsi untuk menguraikan kandungan zat

organik (BOD) dan padatan tersuspensi (SS) dengan cara

anaerobik atau tanpa oksigen.

Kolam Anaerobik

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Kolam Aerobik : Kriteria Desain

Parameter Simbol Besaran Satuan

Waktu detensi

Temp. 15-20 oC

td

2-3 hari

Temp. 20-25 oC 1-2 hari

Temp. 25-30 oC 1-2 hari

Rasio Panjang dan Lebar p:l (2-4):1 -

Rasio Talud - 1:3 -

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Kolam Fakultatif

• Kolam fakultatif berfungsi untuk menguraikan dan menurun-

kan konsentrasi bahan organik yang ada di dalam limbah yang

telah diolah pada kolam anaerobik.

Kolam Fakultatif

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Kolam Fakultatif : Kriteria Desain


Waktu detensi td 20-40 hari

Efisiensi penurunan BOD η 70-90 %

Efisiensi penurunan coliform ηcoli 60-99 %

Kedalaman kolam H 1,5-2,5 meter

Rasio panjang dan lebar p : l (2-4)-1 -

Periode pengurasan 5-10 tahun

• Kolam fakultatif mampu mengolah limbah dengan beban BOD berkisar antara (40-60) gr/m3/hari.

• Kolam fakultatif dirancang berdasarkan beban BOD maksimum per-unit luas sehingga kolam memiliki zona

aerobik dan anaerobik.

• Besarnya beban BOD pada kolam fakultatif dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini:

Beban BOD = (20 x T – 120) kg/ha/hari

T = temperatur rata-rata yang paling rendah dalam satu tahun (oC)

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Kolam Maturasi

Fungsi kolam maturasi yakni:

• menurunkan konsentrasi padatan tersuspensi (SS) dan BOD

yang masih tersisa didalamnya dari kolam fakultatif.

• menghilangkan mikroba patogen yang berada di dalam limbah

melalui perubahan kondisi yang berlangsung dengan cepat

serta pH yang tinggi.

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Kolam Maturasi : Kriteria Desain


Waktu detensi td 5-15 hari

Efisiensi penurunan BOD η >60 %

Kedalaman kolam H 1-2 meter

Rasio panjang dan lebar p : l (2-4) : 1 -

Beban BOD volumetrik (40-60) gr BOD/m3.hari

• Kolam maturasi didesain berdasarkan pada prinsip pemisahan kandungan fecal coliform.

• Selain itu, jumlah kolam yang dibutuhkan bergantung pada jumlah bakteri fecal.

• Jumlah bakteri coliform dalam lumpur tinja dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini:

Ne = Ni / [ 1 + (Kb x t) ]

Keterangan:

Ne : jumlah bakteri coliform per-100 ml efluen

Ni : jumlah bakteri coliform per-100 ml influent (jumlah yang diinginkan pada effluent berkisar antara 107-108

bakteri coliform per-100 ml

Kb : 2,6 x (1,9T-20) / hari)

T : temperatur paling dingin (oC)

t : waktu operasi

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Kolam Aerasi

• Kolam aerasi merupakan unit pengolahan berupa kolam

terbuka yang dilengkapi dengan aerator terapung.

• Tidak membutuhkan sistem resirkulasi lumpur karena tidak

ada lumpur yang perlu dikembalikan.

• Lumpur biologis dibiarkan mengendap di dasar kolam bak

sedimentasi.

• Selanjutnya lumpur dari sedimentasi akan diolah ke unit

pengering lumpur.

• Filtrat atau air hasil olahan dialirkanke badan air penerima

Sanitasi.Net


• Untuk membantu suplai oksigen di unit aerasi diperlukan alat

aerator apung.

• Alat aerator yang dipasang harus dapat memberikan suplai

oksigen yang dibutuhkan ke seluruh unit aerasi.

• Penentuan kebutuhan tenaga dan jumlah aerator ditentukan

melalui faktor-faktor berikut ini:

– Kebutuhan oksigen

– Jangkauan (radius) pengadukan

– Jangkauan (radius) dispersi oksigen

– Jangkauan Kedalaman

Sanitasi.Net


Kolam Aerasi

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Kolam Aerasi : Kriteria Desain


BOD BOD 5,0 kg/m3

SS SS 20 kg/m3

VSS Loading (Volumetric loading) VSS 0,5 kg VSS/hari/m3

Solid Retention time SRT 21 Hari

Hidrolis Retention time HRT 21 hari

Ratio Panjang dan lebar p:l 2:1 -

Kedalaman h 1-6 meter

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Sistem Anaerobic Sludge Digester

Dengan Pengadukan

• Proses anaerobik digester membutuhkan pencampuran yang baik

antara biomass anaerob dengan air limbah, maka diperlukan sistem

pengadukan.

• Sistem Anaerobik Sludge Digester berfungsi untuk menguraikan

senyawa organik yang terdapat di lumpur tinja menggunakan

mikroba anaerobik berupa kolam tertutup dengan mixer sebagai

pengaduk.

• Unit ini harus diikuti oleh unit pengolahan aerobik sebagai

pelengkap.

• Lumpur biologis yang terbentuk dipisahkan dari air pada tahapan

selanjutnya yakni pemekatan/pemisahan padatan dan cairan.

• Lumpur biologis selanjutnya diolah di unit pengolahan lumpur.

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Sistem Anaerobic Sludge Digester

Tanpa Pengadukan

• Teknologi pengolahan yang digunakan adalah sistem pengolahan Anaerobik Sludge Digester tanpa bantuan alat mekanis.

• Anaerobik Sludge Digester Non Listrik berupa kolam tertutup.

• Unit ini harus diikuti oleh unit pengolahan aerobik sebagai pelengkap.

• Lumpur biologis yang terbentuk akan dipisahkan dengan air di unit ini. Lumpur biologis selanjutnya diolah di unit pengolahan lumpur.

• Filtrat atau air hasil olahan diolah kembali melalui unit pengolahan cairan sebelum filtrat dibuang ke badan air penerima.

• Unit Anaerobik (tanpa bantuan oksigen) tidak menggunakan alat pengaduk (mixer). Di unit anaerobik, lumpur mikroba akan mengendap kebawah karena tidak ada pengadukan, sehingga bagian bawah dasar bak dirancang berbentuk kerucut agar mudah mengendap.

• Lumpur yang terbentuk akan mengendap ke bawah secara gravitasi.

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Aerobic Sludge Digester: Sequence Batch Reactor

• Aerobic Sludge Digester: Sequence Batch Reactor (SBR)

merupakan sistem pengolahan yang berfungsi untuk

menguraikan senyawa organik yang terdapat di lumpur tinja

menggunakan mikroba aerobic berupa tangki aerasi dengan

aerator apung atau diffuser.

• SBR bekerja secara batch (tidak continue) dimana aerasi dan

pengendapan berlangsung di tangki yang sama, sehingga unit ini

tidak membutuhkan unit sedimentasi.

Sanitasi.Net


• Proses yang terjadi pada unit SBR:

– Pengisian (Fill). Limbah Cair baku diisikan ke dalam Tangki SBR.

– Reaksi (React). Proses Aerasi dapat dilakukan dengan menjalankan

Aerator Apung atau blower.

– Pengendapan (Settle). Selanjutnya aerator dimatikan dan terjadi proses

pengendapan. Lumpur akan memisahkan diri dengan mengendap

didasar tangki SBR dan cairan akan berada di lapisan atas.

– Pembuangan (Draw). Limbah cair hasil pengolahan akan di pompa

keluar dari Tangki SBR. Pembuangan limbah cair menggunakan alat

decanter.

• Waktu Stabilisasi.

– Sebagian lumpur yang mengendap akan dibuang.

– Sisanya dibiarkan dalam Tangki SBR untuk menguraikan senyawa

Organik-Terurai dalam Limbah Cair baku yang akan dimasukkan

Sanitasi.Net


Waktu Proses Pengoperasian sistem IPLT dengan SBR:

• Pengisian (Fill) + Pereaksian (React) : 4 jam

• Pereaksian (React) : 17 jam

• Pengendapan (Draw) : 1 jam

• Waktu stabilisasi : 2 jam

Sanitasi.Net


• Untuk membantu suplai oksigen di unit SBR maka digunakan

alat aerator suntik berupa blower aerator yang dikombi-

nasikan dengan diffuser. Alat blower yang dipasang harus

dapat memberikan suplai oksigen yang dibutuhkan ke seluruh

unit SBR.

• Unit SBR juga menggunakan alat decanter yang berguna untuk

menyedot air atau filtrat yang sudah jernih dari padatan

lumpur. Alat ini dapat menyesuaikan dengan level muka air di

unit SBR.

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Oxidation Ditch

• Sistem oxidation ditch adalah extended aeration yang semula

dikembangkan berdasarkan saluran sirkular kedalaman 1 s/d

1,5 m.

• Air diputar mengikuti saluran sirkular yang cukup panjang

untuk tujuan aerasi dengan alat mekanik rotor seperti sikat

baja yang berbentuk tabung.

• Rotor diputar melalui poros (axis) horizontal dipermukaan air.

Alat aerasi ini disebut juga cage rotor.

Sanitasi.Net

Unit Pengolahan Stabilisasi Oxidation Ditch : Kriteria Desain


Rasio BOD dan BOD removal - 85 - 90 %

Rasio removal SS - 80 - 90 %

Rasio removal Nitrogen - 70% %

Letak aerator (pada kedalaman) - 1,0 –1,3 meter

Rasio sludge generated

(dari BOD atau SS removal) - 75 %

Kecepatan rata-rata dalam saluran minimum vmin 0,3 m/detik

Rasio F/M 0,03 –0,15 kg BOD / hr / Kg VSS

Konsentrasi lumpur dalam bak aerasi 3000 –6000 mg/L

Kriteria lainnya:

• Udara dari atmosfer menggunakan tekanan negatif dalam air untuk memutar screw

• Dilakukan resirkulasi untuk menjaga kons.MLSS dalam bak aerasi

• Perencanaan rotor meliputi ; diameter rotor, panjang rotor, jumlah & tenaga penggerak / motor

• Kebutuhan Oksigen = Kapasitas Oksigen X beban BOD

• Panjang rotor yang diperlukan = Kebutuhan O2 dalam bak dibagi dengan kapasitas oksigenasi rotor

Sanitasi.Net


Sistem Aerasi Uraian Transfer

Efisiensi

Transfer Rate

Kg O2/Kw.jam

Sistem difuser

1.Gelembung halus Menggunakan Pipa atau sungkup

keramik yang porous 10 – 30 1,2 – 2,0

2.Gelembung sedang Menggunakan Pipa perforated 6 – 15 1,0 – 1,6

3.Gelembung besar Menggunakan Pipa dengan orifice 4 - 8 0,6 – 1,2

Sistem mekanikal

• Radial flow 2060 Dengan diameter Impeller lebar 1,2 – 2,4

• Axial flow 300-1200 rpm Dengan diameter Propeller pendek 1,2 – 2,4

• Tubular defuser Udara & AL dihisap kedalam pipa

untuk diaduk 7 – 10 1,2 – 1,6

• Jet Tekanan udara dan AL horizontal 10 – 25 1,2 – 2,4

• Brush rotor Drum dilapisi sikat baja dan diputar

dengan as horizontal 1,2 – 2,4

• Submed turbin 1,0 – 1,5

Sanitasi.Net


Skema Proses Lumpur Aktif Sistem Parit Oksidasi (Oxidation Ditch)

Sanitasi.Net

Referensi

Direktorat Pengembangan Penyehatan

Lingkungan Permukiman (PPLP)

Direktorat Jenderal Cipta Karya

Kementrian Pekerjaan Umum dan

Perumahan Rakyat

Sanitasi.Net

Daftar Modul Sistem Pengelolaan Air Limbah Setempat

Modul

A. Pengantar Sistem Setempat

B. Cubluk Kembar

C. Tangki Septik

D. Mandi-Cuci-Kakus (MCK)

E. Biofilter

F. Up-flow Aerobic Filter

G. Rotating Biological Contactor

H. Anaerobic Baffle Reactor

I. Sarana Pengangkut Tinja

J. Instalasi Pengolahan

Lumpur Tinja (IPLT)

Sub Modul

J1 Langkah Perencanaan dan

Komponen IPLT

J2 Unit Pengolahan

J3 Teknologi Pengolahan

J4 Unit Pengolahan Pemekatan

J5 Unit Pengolahan Pengeringan

Lumpur

J6 Pelaksanaan Konstruksi

J7 Operasi dan Pemeliharaan

J8 Kelembagaan, Adm & Keuangan

J9 Pemantauan dan Evaluasi

Sanitasi.Net

Terima kasih Joy Irmanputhra

AFSI FasilitatorSanitasi.Org

Perencanaan Teknis IPLT - Teknologi Pengolahan Air Limbah dan Lumpur

Engineering

Transcript of Perencanaan Teknis IPLT - Teknologi Pengolahan Air Limbah dan Lumpur