Studi Peningkatan Kinerja Ocean Outfall padaPembuangan Limbah Cair di Wilayah Pesisir

J i h a n n u m a A d i b i a h N u r d i n i4308 100 049

Dosen pembimbing:P r o f . M u k h t a s o r , M . E n g , P h . D

I r . H a s a n I k h w a n i , M . S c

Teknik Kelautan-Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

• Laut sebagai tempat akhir pembuangan limbah• Baku mutu air laut yang harus dipenuhi• Ocean Outfall sebagai solusi• Pada tahun 2012, Mukhtasor dan Mauludiyah melakukan suatu

kajian terhadap kinerja ocean outfall tipe surface discharge diwilayah pesisir utara Jawa yang saluran pembuangannya masihmenyatu dengan saluran limbah kota. Peneliti berkesimpulanbahwa kinerja ocean outfall sudah baik, namun masih ada satuparameter standar kualitas air yang belum terpenuhi yaituamoniak

LATAR BELAKANG

Maka diperlukan suatu evaluasi terhadap kinerjaeksisting ocean outfall dan skenario perbaikan

kinerja ocean outfall di wilayah pesisir

Rumusan Permasalahan & Tujuan

Mendapatkan nilai kinerja ocean outfall eksisting tipe pembuangan dipermukaan di wilayah pesisir utara Jawa yang kondisinya menyatu dengansaluran limbah kota.

Mengevaluasi kinerja ocean outfall eksisting tipe pembuangan di permukaan diwilayah pesisir utara Jawa yang menyatu dengan saluran limbah kota

Mendapatkan nilai skenario perbaikan kinerja ocean outfall tipe pembuangan dipermukaan di wilayah pesisir utara Jawa, yang meliputi:a. Nilai evaluasi kinerja ocean outfall ketika debit limbah industri dan limbah

kota terpisahb. Nilai evaluasi kerja ocean outfall pada variasi geometri

Mengevaluasi skenario perbaikan kinerja ocean outfall tipe pembuangan dipermukaan di wilayah pesisir utara Jawa. Skenario perbaikan meliputi:a. Perencanaan pemisahan debit limbah industri dan limbah kotab. Perencanaan variasi geometri ocean outfall

1

2

BATASAN PENELITIAN

Adapun batasan dan asumsi dalam studi ini yaitu sebagai berikut:• Data limbah menggunakan data sekunder.• Waste water treatment system disesuaikan dengan aplikasi di lokasi studi,

yaitu industri di Pesisir Utara Jawa.• Pemodelan dilusi limbah menggunakan CORMIX 8.0E versi evaluasi.• Studi hanya dilakukan pada salah satu ocean outfall di Pesisir Utara Jawa.• Komponen polutan yang dianalisa hanya amoniak.

Kriteria Desain Outfall

Ocean outfall yang baik dan benar (well-designed outfall) diharapkan akan

menghasilkan proses dilusi limbah yang efektif sehingga tidak menimbulkan

dampak yang membahayakan bagi lingkungan dan kesehatan manusia

pengguna perairan (Mukhtasor dan Mauludiyah, 2012).

Dilusi/ Pengenceran

Ocean outfall memanfaatkan faktor alami di laut untukmenurunkan konsentrasi limbah. Mekanisme ini disebut dilusi/

pengenceran. Initial dilution pada daerah near field dansecondary dilution pada daerah far field

Dilusi secara umum didefinisikan sebagai perbandingan antarakonsentrasi limbah pada ujung port dengan konsentrasi limbah

pada jarak tertentu dari port

dengan:S = ukuran pengenceran/ dilusiC0 = konsentrasi awal (di ujung port)Cn = konsentrasi pada jarak/ kedalaman n dari ujung port

Kriteria Desain Outfall

Kriteria Desain Outfall

Metodologi Penelitian Mulai

Meninjau Lokasi Studi dan Mengumpulkan Data

Sekunder

Menghitung dilusi awal dan dilusi lanjutan dari

ocean outfall eksisting

Menghitung konsentrasi polutan di air laut

selesai

Apakah memenuhi baku mutu

air laut?

ya

tidakmerencanakan skenario perbaikan ocean outfall

Mendapatkan lokasi zona percampuran eksisting

Menganalisa Geometri Plume

Eksisting

Gambaran Wilayah Studi

Kawasanmangrove

Kawasanmangrove

Arah pergerakanarus laut

Area pengolahanlimbah cairindustri

Gambaran Wilayah Studi

Lokasi Inlet Limbah Cair yang sudah melalui tahapanpengolahan sebelumnya

bo

Perpanjangan ocean outfall/ kanal di laut, dimana sekitarnya ditanamimangrove

Kondisi Lingkungan

GelombangGelombang yang terjadi di wilayah pesisir utara Jawa merupakan Gelombangyang dibangkitkan angin dan gelombang swell. Ketinggian gelombang di lokasiberkisar antara 0.5 m hingga 1.2 m

Pasang SurutKondisi pasang surut di lokasi merupakan tipe campuran dominasi hariangandaMSL = 146 cm (terhadap rambu ukur)LWS = 37 cm (terhadap rambu ukur)HWS = 266 cm (terhadap rambu ukur)

AnginAngin di lokasi cenderung bertiup ke Barat dan barat daya dengan kecepatanangin rata-rata 4.5 m/s

Kondisi LingkunganArusPola arus didominasi pola pasang surut. Berikut kecepatan arus laut padakondisi pasang surut

KONDISI PASUT

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

velo

city

(m/s

) el

evas

i (m

)

hours after high water

Velocity vs Hour

elevasi above MSL vs hour

Kondisi LingkunganSalinitas & Temperaturcenderung tidak adastratifikasi atau homogen

Kondisi LingkunganBathimetrilokasi outlet ocean outfall memiliki kedalaman yang dangkal, yaitu 1.14m dari MSL, kemudian di sekitar outlet berkedalaman rata-rata 1.22 m dari MSL

KONDISI PASUT

Kondisi LingkunganBathimetrilokasi outlet ocean outfall memiliki kedalaman yang dangkal, yaitu 1.14m dari MSL, kemudian di sekitar outlet berkedalaman rata-rata 1.22 m dari MSL

KONDISI PASUT

+1,09

30

Bottom of Discharge Channel

Skematisasi CORMIX3

Jarak (m)

HWS

MSL

+2,29

60

Topography transect

90

-0,45

1,18 m

LWS

1,11 m

-0,05

1,14 m

HD0

-0,15

1,24 mSlope= 40

Ele

vasi

(m)

-0,02

Kondisi Limbah DischargeDebit (Flowrate) Limbah

Kondisi Limbah DischargeBeban Pencemaran Amoniak tahun 2011

Grafik Beban Pencemaran Amoniak tahun 2009-2011

Kondisi Limbah DischargeKonsentrasi Polutan padaLimbah tahun 2009

Konsentrasi Polutan padaLimbah tahun 2010

Konsentrasi Polutan padaLimbah tahun 2011

Ocean Outfall EksistingDilusi Amoniak pada Near Field

Ocean Outfall EksistingKonsentrasi Amoniak pada Near Field

Ocean Outfall EksistingLebar Plume pada Near Field

Ocean Outfall EksistingTebal Plume pada Near Field

Ocean Outfall (skenario pemisahan debit limbah)Dilusi Amoniak pada Near Field

Ocean Outfall (skenario pemisahan debit limbah)Konsentrasi Amoniak pada Near Field

Ocean Outfall (skenario perubahan geometri)

Lebar ocean outfall (m)

Tinggi ocean outfall yang terisi effluent (m)

Konsentrasi Akhir Effluent (mg/l)

Dilusi yang terjadi (kali)

0,5347 1,14 227 4,50,5395 1,13 227 4,50,5644 1,08 227 4,50,5918 1,03 227 4,50,6220 0,98 228 4,50,6555 0,93 228 4,50,6927 0,88 228 4,50,7345 0,83 229 4,50,7815 0,78 229 4,50,8351 0,73 230 4,5

SIMPULAN 1. Evaluasi kinerja ocean outfall eksisting tipe pembuangan di permukaan di wilayah Pesisir Utara

Jawa, dapat disimpulkan dari parameter-parameter berikut:

a. Dilusi awal atau dilusi pada near field cenderung meningkat seiring bertambahnya jarak sebaran

plume, meskipun dilusi rendah, sebesar 1 - 3,8 kali. Pada zona far field, tingkat percampuran effluent

limbah dengan air laut sangat kecil bersamaan dengan berkurangnya ketebalan plume. Tahapan ini

menandakan plume akan segera menyatu dengan garis pantai.

b. Konsentrasi akhir polutan amoniak pada keempat kondisi tersebut cenderung menurun bersamaan

dengan bertambahnya jarak tempuh plume. Sampai batas near field, nilai konsentrasi masih sangat

besar, berkisar di antara 260 mg/l hingga 544 mg/l. Jauh dari baku mutu air laut untuk polutan amoniak 0,3

mg/l.

c. (1) Jangkauan near field untuk kondisi pasang selama satu jam setelah periode istirahat (slack) pada

kondisi debit limbah maksimum sejauh 260 m dengan waktu tempuh 0,8 jam, (2) sedangkan pada kondisi

debit limbah rata - rata sejauh 258 m dengan waktu tempuh 0,8 jam. (3) Kemudian jangkauan near field

untuk kondisi surut selama satu jam setelah periode istirahat (slack) pada kondisi debit limbah maksimum

sejauh 216 m dengan waktu tempuh 1 jam, (4) sedangkan pada kondisi debit limbah rata - rata sejauh 179

m dengan waktu tempuh 0,83 jam.

d. Untuk keempat variasi kondisi lingkungan dan debit limbah, jenis aliran yang terjadi adalah (upstream

intruding plume), di mana effluent limbah pada akhir zona far field dibelokan kembali menuju hulu near field

hingga menyatu dengan garis pantai. Jenis aliran ini biasa terjadi pada lingkungan berarus lemah.

SIMPULAN 2. Evaluasi perbaikan kinerja ocean outfall eksisting tipe pembuangan di permukaan di wilayah Pesisir

Utara Jawa ditekankan pada analisa dilusi dan besar konsentrasi akhir polutan.

a. Pada empat kondisi lingkungan, setelah debit limbah kota dipisahkan, dilusi yang terjadi adalah

sekitar 1 – 26,3 kali, sedangkan konsentrasi akhir polutan amoniak di air laut berkisar antara 49,9

mg/l – 201 mg/l.

b. Pada salah satu kondisi, yaitu kondisi surut selama dua jam setelah periode istirahat (slack)

pada debit rata-rata, dengan konsentrasi awal sebesar 945, 396667 mg/l, setelah disimulasikan

dengan variasi geometri ocean outfall, dilusi yang terjadi 4,5 kali dengan konsentrasi akhir berkisar

227 mg/l hingga 230 mg/l.

SARAN

1.Rendahnya dilusi awal pada near field yang mengakibatkan konsentrasi polutan tidak dapat

mencapai angka baku mutu di air laut disebabkan debit limbah yang tinggi. Sehingga penurunan

debit limbah dengan cara memisahkan debit limbah industri dengan limbah kota harus

dilakukan.

2. Tingginya konsentrasi di kanal ocean outfall sebelum sampai di laut bisa disebabkan

pengolahan effluent limbah yang kurang maksimal. Maka disarankan untuk memperbaiki

kualitas effluent limbah pada neutralizer (pengolahan awal) dan equalizer (pengolahan

lanjutan), misal dengan cara aerasi, yaitu menginjeksikan oksigen ke dalam effluent limbah.

3. Kondisi batimetri di sekitar outlet pembuangan yang dangkal dan dipengaruhi arus pasang

surut (unsteady ambient) mengakibatkan dilusi tidak maksimal. Jika memungkinkan, tipe ocean

outfall eksisting bisa diubah menjadi tipe submerged single port yang memungkinkan dilusi lebih

baik dan maksimal.

DAFTAR PUSTAKABishop, Paul L. 1983. Marine Pollution and Its Control. USA: McGraw-Hill (Book)Doneker, Robert L., dan Gerhard H. Jirka, 2007. CORMIX User Manual: A Hydrodynamic Mixing

Zone Model and Decision Support System for Pollutant Discharges into Surface Waters.Washington DC: USEPA (Book)

Hoetomo. 2004 a. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup no.51 tahun 2004 tentang BakuMutu Air Laut. Jakarta: Deputi MENLH Bidang Kebijakan dan Kelembagaan Lingkungan Hidup

Hoetomo. 2004 b. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup no.122 tahun 2004 tentang BakuMutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri. Jakarta: Deputi MENLH Bidang Kebijakan danKelembagaan Lingkungan Hidup

Jirka, Gerhard H., dan J. H. W. Lee. 1994. Waste Disposal Ocean, in Water Quality and ItsControl, Vol 5 of Hydraulic Structures Design Manual. Mikio Hino (Ed). Brookfield: A.ABalkema Publishers (Book)

Jones, Gilbert. M., Jonathan D. Nash, Robert L. Doneker, dan Gerhard H. Jirka. 2007. BuoyantSurface Discharges into Water Bodies. I: FlowClassification and Prediction Methodology.Journal of Hydraulic Engineering (Journal)

Jones, Gilbert M., Jonathan D. Nash, dan Gerhard H. Jirka. 1996. CORMIX3: An Expert System forMixing Zone Analysis and Prediction of Buoyant Surface Discharges. Washington DC: Officeof Science and Technology USEPA (Book)

Metcalf & Eddy. 2004. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse 4th edition. Asia: McGraw-HillMukhtasor. 2007. Pencemaran Pesisir dan Laut. Jakarta: PT. Pradnya Paramita (Book)Mukhtasor dan Mauludiyah. 2012. Kajian Pembuangan Air Limbah PT Petrokimia ke Laut. Belum

dipublikasikanPinet, Paul R. 1999. Invitation to Oceanography 2nd edition. USA: Jones & Bartlett Publishers (Book)Witoelar, Rahmat. 2006. Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup no.12 tahun 2006 tentang

Persyaratan dan Tata Cara Perizinan Pembuangan Air Limbah ke Laut. Jakarta: PresidenRepublik Indonesia