STUDI PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR...

STUDI PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH

(IPAL) PABRIK TAHU “3 SAUDARA” MALANG DENGAN

KOMBINASI BIOFILTER ANAEROBIK – AEROBIK

Masfufahtut Thohuroh1, Donny Harisuseno

2, Rini Wahyu Sayekti

3

Mahasiwa Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya, Dosen Jurusan Teknik

Pengairan Universitas Brawijaya, Dosen Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya.

Universitas Brawijaya – Malang, Jawa Timur, Indonesia

e-mails : [email protected], [email protected], [email protected]

ABSTRAK

Pabrik Tahu “3 Saudara” Malang memiliki kapasitas produksi per hari sebanyak 1500 -

2000 kg kedelai per hari yang menghasilkan limbah cair hasil proses pengolahan sebesar

39,78 - 58,96 m3/hari dengan kandungan BOD5, COD, TSS dan pH berturut – turut

sebesar 4526 mg/L, 26000 mg/L, 1259 mg/L dan 4,5. Berdasarkan baku mutu limbah cair

yang telah ditentukan oleh pemerintah, maka dibutuhkan suatu perencanaan Instalasi

Pengolahan Air Limbah (IPAL) untuk mengatasi limbah cair pabrik tahu. IPAL dapat

menggunakan kombinasi biofilter anaerobik – aerobik karena limbah cair pabrik tahu dapat

terurai secara biologis dengan peranan mikroorganisme. Hasil pengolahan air limbah oleh

IPAL yang direncanakan tidak menghasilkan lumpur dengan kandungan BOD5, COD, TSS

dan pH berturut – turut sebesar 51,95 mg/L, 296,40 mg/L, 1,20 mg/L dan 7,5.

Kata kunci : Limbah cair pabrik tahu, IPAL, biofilter anaerobik – aerobik, baku mutu,

mikroorganisme

ABSTRACT

"3 Saudara" Malang’s tofu factory has a production capacity per day of 1500 - 2000 kg

soybean and release 39.78 to 58.96 m3 / day wastewater with quality BOD5, COD, TSS

and pH respectively are 4526 mg / L, 26000 mg / L, 1259 mg / L and 4.5. Based on effluent

quality standards set by the government, there should be need a planning about

Wastewater Treatment Plant (WWTP). WWTP can used a combination of anaerobic -

Aerobics with biofilter because a tofu wastewater is biodegradable with the action of

microorganisms. The results of wastewater treatments by WWTP planned does not release

any sludge and estimated of BOD5, COD, TSS and pH respectively are 51.95 mg / L,

296.40 mg / L, 1.20 mg / L and 7.5.

Keywords : Tofu factory wasterwater, WWTP, biofilter anaerobic – aerobic, effluent

standard, microorganism

mailto:[email protected]



1. PENDAHULUAN

Industri Tahu merupakan salah satu

industri pangan yang berpotensi dalam

pencemaran air dari limbah cair yang

dihasilkannya. Produksi Tahu masih

dilakukan dengan teknologi yang

sederhana dengan rendahnya tingkat

efisiensi penggunaan air dan bahan baku

kedelai serta menghasilkan produksi

limbah sangat tinggi. Tahu dibuat dengan

bahan baku utama berupa kedelai dan

membutuhkan banyak air dalam setiap

tahapan proses pembuatannya.

Kandungan bahan-bahan organik pada

limbah cair industri tahu umumnya

sangat tinggi dan bersifat

biodegradable.aSenyawa - senyawa

organik di dalam air buangan tersebut

dapat berupa protein, karbohidrat, lemak,

dan minyak dengan komposisi 40 - 60%

protein, 25 – 50% karbohidrat, dan 10%

lemak (Azizah dkk, 2005)

Limbah cair yang dihasilkan setiap

proses pembuatan tahu mempunyai debit

yang cukup besar. Untuk setiap 1 kg

bahan baku kedelai dibutuhkan rata-rata

45 liter air dan akan dihasilkan limbah

cair berupa whey tahu sebanyak 43.5 liter

(Nuraida dalam Amir Husin 2008). Whey

merupakan produk sampingan dari

produksi tahu. Meskipun mengandung

oligosakarida, protein dan isoflavon, yang

dapat diisolasi dan dapat digunakan

menjadi produk fungsional kembali,

namun saat ini whey tidak dimanfaatkan

tetapi langsung dibuang sebagai aliran

limbah. whey tahu bisa menyebabkan bau

tak sedap dan pencemaran permukaan

dan air tanah (Hernandez, 2012). Whey

mengandung bahan-bahan organik berupa

protein, karbohidrat dan lemak yang

tinggi (Nurhasan dan Pramudyanto, 1987

dalam Amir Husin 2008). Limbah cair

tahu dengan karateristik mengandung

bahan organik tinggi, suhu mencapai

40°C - 46°C, kadar BOD5 (6000 – 8000

mg/l), COD (4500 – 14000 mg/l), TSS

dan PH yang tinggi pula (Herlambang,

2002). Tingginya kandungan bahan

organik pada limbah Tahu dapat

mengakibatkan rusaknya ekosistem

badan air penerima air limbah. Oleh

karena itu dibutuhkan adanya

perencanaan Instalasi Pengolahan Air

limbah untuk dapat mengatasi

permasalahan air limbah tersebut.

Pengolahan dasar untuk mengatasi

limbah cair tahu dapat berupa pengolahan

secara aerobik, anaerobik, membrane bio-

reactor technology dan kombinasi

pengolahan anaerobik – aerobik (Zhao,

2012). Dalam pemilihan proses

pengolahan yang akan digunakan harus

mempertimbangkan kelebihan maupun

kekurangan dari masing – masing sistem

pengolahan.

Pokok permasalahan yang dapat

diidentifikasi adalah tidak adanya usaha

pengolahan limbah cair dari proses

produksi Tahu dan limbah cair yang

dialirkan menuju badan sungai belum

memenuhi standar baku mutu air limbah

berdasarkan Keputusan Gubernur Jawa

Timur Nomor 72 tahun 2013 tentang

Baku Mutu Air Limbah Bagi Industri

dan/atau Kegiatan Usaha Lainnya.

Tujuan dari penelitian ini adalah

untuk mengetahui debit dan kandungan

limbah cair dari proses produksi Tahu

pada Pabrik Tahu “3 Saudara” Malang

untuk mendapatkan desain IPAL dengan

kombinasi biofilter anaerobik – aerobik

yang sesuai, sehingga diharapkan dapat

mengurangi pencemaran oleh air limbah

yang masuk ke Sungai Bocek di

Kecamatan Karangploso Kabupaten

Malang.

2. METODE PENELITIAN

- Lokasi Penelitian

Penelitian dilakukan di Pabrik Tahu

“3 Saudara” Malang yang terletak di

Desa Bocek Kecamatan Karangploso

Kabupaten Malang Jawa Timur.

Gambar 1. Lokasi Penelitian

- Metode Analisa

Langkah-langkah metode analisa

yang dilakukan dalam pembuatan jurnal

ini adalah sebagai berikut :

Pengumpulan data

Sumber data yang diperlukan d

berupa data kualitas air limbah dan data

debit air limbah hasil produksi.

Pengambilan data kualitas air limbah

dilakukan sebanyak tiga kali yaitu pada

tanggal 26 April 2016, 23 Agustus 2016

dan 30 Agustus 2016 saat jam puncak

produksi dengan mengasumsikan semua

proses produksi sedang berlangsung

sehingga sampel telah mewakili kondisi

sebenarnya. Pengambilan data debit air

limbah dilakukan selama tujuh hari pada

tanggal 19 – 24 April 2016 saat proses

produksi berlangsung yaitu pada pukul

08.00 – 16.00 WIB.

Pengolahan data

Melakukan perhitungan prediksi debit

air limbah. Perhitungan berdasarkan

hasil pengukuran debit air limbah

yang dilakukan setiap jam dan pada

setiap jam diperoleh sepuluh data

debit yang nantinya data tersebut

akan di rata-rata untuk mendapatkan

nilai debit pada setiap jam. Debit

yang digunakan adalah debit rerata

harian maksimum yang terjadi pada

hari puncak.

Membandingkan data kualitas air

limbah (nilai parameter BOD, COD,

TSS, dan pH) dengan standar baku

mutu air limbah sesuai dengan

peraturan Gubernur Jawa Timur

Nomor 72 Tahun 2013, untuk

selanjutnya apabila data kualitas air

limbah melebihi standar baku mutu

maka dilakukan perencanaan Instalasi

Pengelolaan Air Limbah (IPAL).

Data kualitas air yang dipilih untuk

perencanaan desain IPAL adalah data

kualitas air yang paling tinggi

(maksimum).

Pertimbangan Pemilihan Desain

IPAL Berdasarkan hasil perhitungan

didapatkan suatu desain Instalasi

Pengolahan Air Limbah (IPAL) guna

mengolah limbah cair hasil produksi tahu

yang kemudian desain IPAL ini dapat

dijadikan rekomendasi desain IPAL yang

sesuai untuk diterapkan pada Pabrik Tahu

“3 Saudara” Karangploso Malang.

Pertimbangan – pertimbangan dalam

pemilihan desain IPAL diantaranya

adalah sebagai berikut :

Area lahan kosong yang terbatas (± 375

m2) sehingga perlu dicari desain IPAL

yang compact yang memungkinkan

diletakkan dibawah permukaan tanah

sehingga lahan bagian atas dapat

dimanfaatkan untuk keperluan lainnya.

Desain IPAL harus mampu mencegah

bau yang ditimbulkan dari limbah cair

maupun akibat proses pengolahan

limbah cair pada IPAL untuk menjaga

kenyamanan lingkungan sekitar,

sehingga desain IPAL harus tertutup

dari segi konstruksinya.

Industri Tahu merupakan jenis usaha

menengah kebawah, sehingga modal

yang dimiliki relatif sedikit. Sehingga

desain IPAL yang dipilih harus yang

memiliki biaya operasional dan

perawatan yang murah.

Desain IPAL harus mampu mengatasi

fluktuasi atau lonjakan debit (kuantitas)

maupun kualitas limbah cair akibat

peningkatan jumlah produksi, sehingga

hasil pengolahan IPAL dapat

memenuhi baku mutu air limbah yang

telah ditentukan.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

- Perhitungan Debit Limbah Cair

Tabel 1. Perhitungan Debit Limbah Cair

Rerata Harian Maksimum

Hari Hari Biasa

(m3/hari)

Hari Puncak

(m3/hari)

Senin

Selasa

Rabu

Kamis

Jum’at

Sabtu

32,42

39,78

35,81

33,72

32,90

38,35

40,93

58,96

53,72

49,35

50,58

57,53

Hari Hari Biasa

(m3/hari)

Hari Puncak

(m3/hari)

Minggu 38,44 57,67

Debit

Maksimum 39,78 58,96

Sumber : Hasil Pengukuran

Perhitungan debit dengan cara

pengukuran langsung di lapangan

dilakukan di lapangan pada saat jam-jam

produksi. Pengukuran debit berlangsung

selama 8 jam mulai pukul 08.00 – 16.00

WIB selama 7 hari (19 – 24 April 2016).

Proses pengukuran dilakukan setiap satu

jam sekali dan setiap pengukuran

dilakukan sebanyak 10 kali untuk

mendapatkan keberagaman data debit,

sehingga dalam satu hari pengukuran

didapatkan 80 data debit limbah cair.

Data debit rata-rata harian selama satu

minggu (pada hari puncak / 1,5 kali dari

debit hari biasa) yang nantinya hasil

pengukuran akan dibandingkan dengan

perhitungan debit berdasarkan kebutuhan

air untuk proses produksi dan dipilih data

yang paling maksimum sebagai dasar

perencanaan kapasitas Instalasi

Pengolahan Air Limbah (IPAL).

Rekapitulasi perhitungan debit limbah

cair berdasarkan pengukuran langsung

disajikan pada Tabel 1.

Dari perhitungan debit limbah cair

rerata harian maksimum pada Tabel 1

dapat diketahui debit maksimum pada

hari biasa sebesar 39,78 m3/hari dan pada

hari puncak sebesar 58,96 m3/hari, maka

debit maksimum yang digunakan untuk


Limbah (IPAL) yaitu 39,78 m3/hari dan

58,96 m3/hari.

Penentuan Kualitas Limbah Cair Pengambilan sampel kualitas limbah

cair dilakukan dengan cara grab sampling

pada outlet Pabrik Tahu “3 Saudara”

Malang pada saat jam puncak produksi

dengan pertimbangan pada saat jam

puncak seluruh proses produksi sedang

dilakukan. Hasil Analisa Kualitas Limbah

Cair disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Hasil Analisa Kualitas Limbah

Cair Pabrik Tahu Parameter A

(mg/L)

B

(mg/L)

C

(mg/L)

D

(mg/L)

pH

BOD5

COD

TSS

4,5

4526

16000

828,5

4,5

4176

21800

1259

4,5

3926

26000

318,8

6 – 9

150

300

100

Sumber : Hasil Analisa

Keterangan :

A : Hasil Analisa I (26 April 2016)

B : Hasil Analisa II(23 Agustus 2016)

C : Hasil Analisa III (30 Agustus 2016)

D : Baku Mutu Limbah Cair

Dari hasil analisa pada kualitas

limbah cair pada Tabel 2, dapat diketahui

bahwa kualitas limbah cair hasil proses

produksi tahu belum memenuhi baku

mutu limbah cair berdasarkan Peraturan

Gubernur Jawa Timur No.72 Tahun 2013

sehingga perlu diadakan suatu


Limbah (IPAL) yang sesuai yang dapat

diterapkan pada pabrik tahu.

Penentuan Desain IPAL Desain proses IPAL untuk limbah

cair pabrik tahu didasarkan pada kriteria

kebutuhan pada lokasi studi. Menurut

kajian teori pada bab sebelumnya dan

beberapa penelitian yang telah dilakukan,

maka didapatkan desain proses sebagai

berikut:

a Air limbah hasil proses produksi tahu

akan dialirkan menuju bak pemisah

lemak. Bak ini direncanakan dapat

menurukan kadar TSS sebesar ±5%.

b Selanjutnya air limbah akan dialirkan

menuju bak ekualisasi. Bak ini

didesain untuk menampung air

limbah, menstabilkan aliran air

limbah.

c Air limbah yang telah stabil debitnya

akan dialirkan menuju bak

pengendapan awal untuk

mengendapkan padatan (lumpur)

yang terdapat pada air limbah. Bak

pengendapan awal ini direncanakan

memiliki effisiensi pengolahan

sebesar 25%.

d Air limbah yang telah dipisahkan dari

lemak dan setelah stabil debitnya

akan dialirkan menuju bak anaerobik

dengan biofilter. Effisiensi penurunan

zat organik pada bak ini direncanakan

sebesar ±80%.

e Air limpasan dari bak kontaktor

anaerob dialirkan ke bak kontaktor

aerob. Didalam bak kontaktor aerob

ini diisi dengan media biofilter,

sambil diaerasi atau dihembus dengan

udara sehingga mikro organisme yang

ada akan menguraikan zat organik

yang ada dalam air limbah. Bak

aerobik ini direncanakan memiliki

effisiensi penurunan zat organik

sebesar ±95%.

f Limbah cair yang telah diolah dalam

bak kontaktor aerobik kemudian akan

dialirkan menuju bak pengendap

akhir atau bak penjernih yang telah

ditanami ikan sebagai indikator air

limbah secara biologis. Lumpur yang

terdapat pada bak penjernih akan

disirkulasi denga memecah lumpur

tersebut dengan memompakan

kembali meuju bak aerobik. Proses

tersebut akan berlangsung terus

menerus selama pengolahan.

g Air limbah selanjutnya akan dialirkan

menuju bak penjernih. Didalam bak

ini lumpur aktif yang mengandung

massa mikroorganisme diendapkan

dan dipompa kembali ke bagian inlet

bak aerasi dengan pompa sirkulasi

lumpur. Pada bak ini terjadi

penurunan BOD dan COD sebesar

±5% dan TSS sebesar ±90%.

h Air limbah siap dialirkan ke badan air

(sungai).

Gambar 2. Diagram Pengolahan IPAL

Keterangan :

A : Bak Pemisah Lemak

B : Bak Ekualisasi

C : Pompa Bak Ekualisasi

D : Bak Pengendapan Awal

E : Bak Anaerobik

F : Bak Aerobik

G : Bak Penjernih

Untuk menghitung kapasitas rencana

dibutuhkan data – data sebagai berikut :

a Debit (Q) :40,00 ~ 60,00 m3/hari

b BOD5 maks : 4526 mg/l

c COD maks :26000 mg/l

d Konsentrasi TSS : 1259 mg/l

e Konsentrasi pH : 4,5

f Baku mutu BOD5 : 150 mg/l

g Baku mutu COD : 300 mg/l

h Baku mutu TSS : 100 mg/l

i Baku mutu pH : 6,0 – 9,0

j Lama produksi : 8 jam

- Bak Pemisah Lemak

Rencana Desain

Desain bak pemisah lemak

direncanakan dengan proses – proses

sebagai berikut :

a Bak pemisah lemak/skimmer diren-

canakan untuk mengurangi beban

bahan organik yaitu lemak.

b Minyak/lemak yang telah menga-

pung ke permukaan limbah cair

kemudian akan di dikikis dengan

menggunakan scraper dengan jangka

waktu 1 – 2 minggu sekali atau

bergantung pada jumlah

minyak/lemak yang dihasilkan dari

proses produksi. Scraper dapat

menggunakan alat – alat sederhana

seperti stainless pipih panjang, kayu,

serok, maupun alat bantu lainnya.

c Pengikisan akan dilakukan secara

manual dikarenakan lemak/minyak

dari limbah cair pabrik tahu relatif

sedikit.

d Lemak/minyak yang telah dikikis

oleh scraper kemudian akan

dikumpulkan dan dibuang karena

ketidaktersediaan bak penampung

minyak dan overflow weir.

e Outlet limbah cair selanjutnya akan

dialirkan menuju bak ekualisasi

melalui pipa secara overflow.

Perhitungan Dimensi

Data :

Debit maksimum harian = 39,78 m3/hari

Debit yang Digunakan = 40,00 m3/hari

Waktu tinggal rencana = 2 jam

Lama produksi = 8 jam

Flow rate = Q (m3/hari) / t (jam)

= 40,00 m3/hari / 8 jam

= 5,00 m3/jam

Volume bak =flow rate x waktu tinggal

= 5,00 m3/jam x 2 jam

= 10,00 m3

Perencanaan dimensi bak

Volume = p x l x h

= 2,50 m x 2,10 m x 2,00 m

= 10,50 m3 ≥ 10,00 m

3

Perhitungan pengurangan zat organik

Pada bak pemisah lemak direncanakan

memiliki effisiensi pengurangan zat

organik hanya berupa TSS sebesar ±5%

(Said, 2012).

Kandungan TSS = 95% x 1259 (mg/L)

= 1196,1 mg/L

- Bak Ekualisasi

Rencana Desain

Bak Ekualisasi di rencanakan untuk

mengontrol fluktuasi debit air limbah

hasil proses produksi tahu yang terjadi.

Bak ini selain digunakan untuk

mengontrol dan menstabilkan laju debit

air limbah sehingga tidak terjadi beban

kejut (shock loading) pada proses

selanjutnya. Bak ekualisasi direncanakan

berdasarkan hasil pembulatan debit

maksimum harian pada hari puncak.

Perhitungan Dimensi

Data :

Debit maksimum = 58,96 m3/hari

Debit yang digunakan= 60,00 m3/hari

Waktu tinggal rencana= 4 jam



= 60,00 m3/hari / 8 jam

= 7,50 m3/jam

Volume bak = flow rate xwaktu tinggal

= 7,50 m3/jam x 4 jam

= 30,00 m3


Volume = p x l x h

= 6,00 m x 2,50 m x 2,00 m

= 30,50 m3 ≥ 30,00 m

3

Perencanaan sludge removal

Sludge removal direncanakan dengan

membuat saluran di dasar bak ekualisasi

dengan slope 0,02 sehingga lumpur atau

padatan lain akan mudah terkumpul dan

akan turut serta di pompa menuju bak

pengendapan awal.

Perencanaan Inlet dan Outlet

Inlet dan outlet pada bak ekualisasi

direncanakan dengan menggunakan pipa

PVC dengan diameter yang disesuaikan

dengan diameter Inlet dan outlet pada

pompa yang akan digunakan. Diameter

pipa yang digunakan adalah sebesar 4

inch.

Perencanaan Konstruksi

Konstruksi = Beton K275

Tebal dinding = 15 cm

Slope = 0,02

Pipa Inlet dan Outlet = PVC 4 inch

- Perencanaan Pompa pada Bak

Ekualisasi

Rencana Desain

Pompa limbah cair yang akan

digunakan untuk memompa air limbah

dari bak ekualisasi menuju ke bak

pengendapan awal direncanakan

berdasarkan besarnya debit limbah cair

yang dihasilkan per hari.

Penentuan Pompa

Data :

Debit limbah cair = 60,00 m3/hari



= 60,00 m3/hari / 8 jam

= 7,50 m3/jam

= 125 liter/menit

Spesifikasi pompa yang sesuai :

Kapasitas = 20 – 140 liter/menit

Tipe = submersible pump

Total head = 1 – 6 m

Daya listrik = 250 watt

Rekomendasi = Pompa Pedrollo TOP 1

(atau setara)

Harga = ± Rp. 5.000.000,-

Gambar 3. Pompa Submersible

- Bak Pengendapan Awal

Rencana Desain

Bak pengendapan awal atau primary

sedimentation dioperasikan untuk

mengendapkan senyawa organik solid

dari limbah cair. Bak pengendapan awal

mempunyai tingkat penyisihan padatan

(60 – 70) % dan tingkat penyisihan

material organik (25 – 30) %. (Metcalf &

Eddy, 1991).

Perhitungan Dimensi

Kriteria perencanaan menurut standart

JWWA dalam Said (2006) adalah :

Waktu tinggal rerata = 3 - 5 jam

Perencanaan bak pengendapan awal dapat

dihitung sebagai berikut :

Data :

Debit limbah cair = 40,00 m3/hari


Effisiensi = 25%

BOD5 maksimum = 4526 mg/l

COD maksimum = 26000 mg/l

Konsentrasi TSS = 1196,1 mg/l

Waktu tinggal = 4 jam


= 40,00 m3/hari / 8 jam

= 5,00 m3/jam

Volume bak = flow rate xwaktu tinggal

= 5,00 m3/jam x 4 jam

= 20,00 m3


Volume = p x l x h

= 4,00 m x 2,50 m x 2,00 m

= 20,50 m3 ≥ 20,00 m

3

Perhitungan waktu tinggal rerata (dt)

dt = (volume bak / Q (m3/hari)) / t (jam)

= (20,50 / 40,00 m3/hari) x 8 jam

= 4,1 Jam

Perhitungan beban permukaan (SL) :

SL = Q (m3/hari) / l (m) x p (m)

= 40,00 m3/hari / (2,50 m x 4,10 m)

= 3,902 m3/m

2.hari

Waktu tinggal saat beban puncak = 2,67

Jam (1,5 x jumlah limbah hari biasa)

Beban permukaan pada saat hari puncak

= 6,00 m3/m

2.hari

Pengurangan Zat Organik

Pada bak pengendapan awal

direncanakan memiliki effisiensi

pengurangan zat organik sebesar ± 25%.

(Said, 2005).

TSS = effisiensi x TSSlimbah (mg/L)

= 75% x 1196,1 (mg/L)

= 897,1 mg/L

BOD = effisiensi x BODlimbah (mg/L)

= 75% x 4526 (mg/L)

= 3394,5 mg/L

COD = effisiensi x CODlimbah (mg/L)

= 75% x 26000 (mg/L)

= 19500 mg/L

Perencanaan Sludge Removal

Sludge removal direncanakan dengan

membuat saluran di dasar bak

pengendapan awal dengan slope 0,02

sehingga lumpur atau padatan lain akan

mudah terkumpul dan akan turut serta di

pompa menuju bak anaerobik.

- Bak Anaerobik

Bak anaerobik akan dilengkapi dengan

media biofilter berupa media sarang

tawon/ honey comb yang bertipe

crossflow. Perencanaan bak anaerobik

yaitu sebagai berikut:

Data

Q (m3/hari) = 40,00 m

3/hari

Effisiensi = 80%

BOD masuk = 3394,5 mg/l

COD masuk = 19500 mg/l

TSS masuk = 897,1 mg/l

Perhitungan Kadar Bahan Organik

Direncanakan effisiensi sebesar 80%

(Said, 2012), sehingga :

BOD keluar = 20% x 3394,5 mg/l

= 678,90 mg/l

COD keluar = 20 % x 19500 mg/l

= 3900 mg/l

TSS keluar = 20% x 897,1 mg/l

= 179,42 mg/l

Perhitungan beban BOD dan COD

BOD = Q (m3/hari) x BOD (g/m

3)

= 40,00 m3/hari x 3394,5 g/m

3

= 135780 g/hari = 135,78 kg/hari

COD = Q (m3/hari) x COD (g/m

3)

= 40,00 m3/hari x 19500 g/m

3

= 780000 g/hari = 780,00 kg/hari

Volume Media Biofilter Yang

Dibutuhkan

Standar beban BOD untuk high rate

dengan packing material berupa plastik

adalah 0,6 – 3,2 kg BOD/m3.hari

(Metcalf & Eddy, 2003:893).

Direncanakan standar beban BOD yang

digunakan sebesar 3,0 kg BOD/ m3.hari

Vol. = BOD / Standar beban BOD

= 108,6 kg/hari / 3,2 kg /m3.hari

= 33,94 m3

Volume Bak Anaerobik

Volume media biofilter adalah 60%

dari jumlah volume efektif (Dept. PU,Pd-

T-04-2005-C), sehingga volume bak yang

diperlukan adalah:

Vol. =100/60 x vol.media biofilter

=100/60 x 33,94 m3

=56,56 m3

Direncanakan kolam anaerobik dengan 2

ruang sehingga:

Vol.reaktor anaerobik rerata = 56,56 m3 /

2 = 28,28 m3

Waktu Tinggal Dalam Bak

Anaerobik

Untuk beban COD sebesar 12 – 30 kg/

m3.hari dan suhu rata – rata 36˚C, waktu

tinggalnya adalah 3 – 8 jam (Metcalf &

Eddy, 2003:1022).

dt = )/3(

)3(

harimQ

mreaktorVolumex 24 jam/hari

dt =

)/3(00,40

)3(28,20

harim

m x 24 jam/hari

= 17 jam

Dimensi reaktor anaerobik

Volume = p x l x h

= 5,70 m x 5,00 m x 2,00 m

= 57,00 m3 ≥ 56,56 m

3

Perencanaan Media Biofilter

Volume media biofilter adalah 40%

untuk bak pertama dan 60% untuk bak

selanjutya (Dept. Pekerjaan Umum, Pd-

T-04-2005-C), sehingga volume media

yang digunakan adalah sebesar :

Ruang pertama

Vol. = 40% x vol. bak anaerobik (m3)

= 40% x 33,94 m3

= 13,58 m3

n = 13,58 / 0,36 = 37,71 ~ 38 buah

Ruang kedua

Vol. = 60% x vol. bak anaerobik (m3)

= 60% x 33,94 m3

= 20,36 m3

n = 20,36 / 0,36 = 56,57 ~ 58 buah

Dimensi ruang biofilter

Perbandingan vol = ruang 1 : ruang 2

= 40% : 60%

= 2 : 3

Ruang 1

Panjang = 2/5 x p

= 2/5 x 5,70 m = 2,28 m

Ruang 2

Panjang = 3/5 x p

= 3/5 x 5,70 m = 3,42 m

Lebar = 3,50 m

Tinggi air = 2,00 m

Tinggi jagaan = 0,50 m

- Bak Aerobik

Bak aerobik akan dilengkapi

dengan media biofilter yang sama pada

kolam anaerobik dan akan dilengkapi

dengan blower udara yang berguna

sebagai aerator. Perencanaan bak aerobik

adalah sebagai berikut:

Data :

Q = 40,00 m3/hari

Effisiensi = 95%


COD masuk = 3900 mg/l



Direncanakan effisiensi sebesar 95%

(Said, 2012), sehingga

BOD keluar = 5% x 678,90mg/l

= 33,95 mg/l

COD keluar = 5 % x 3900 mg/l

= 195 mg/l

TSS keluar = 5% x 179,42 mg/l

= 8,97 mg/l

Perhitungan beban BOD dan COD

BOD = Q (m3/hari) x BOD (g/m

3)

= 40,00 m3/hari x 678,90 g/m

3

= 27156 g/hari = 27,16 kg/hari

COD = Q (m3/hari) x COD (g/m

3)

= 40,00 m3/hari x 3900 g/m

3

= 156000 g/hari = 156,00 kg/hari

BOD dan COD yang dihilangkan

BOD = Effisiensi x beban BOD

= 95% x 27,16 kg/hari

= 25,80 kg/hari

COD = Effisiensi x beban COD

= 95% x 156,00 kg/hari

= 148,20 kg/hari

Volume Media Biofilter Yang

Dibutuhkan Standar beban BOD untuk high rate

dengan packing material berupa plastik

adalah 0,6 – 3,2 kg BOD/m3.hari


Direncanakan standar beban BOD yang

digunakan sebesar 3,0 kg BOD/ m3.hari

Vol. = BOD / Standar beban BOD

= 25,80 kg/hari / 3,2 kg /m3.hari

= 8,06 m3

Volume Bak Aerobik

Volume media biofilter menurut

Departemen PU,Pd-T-04-2005-6 adalah

55% dari volume efektif, sehingga

volume bak yang diperlukan adalah :

Volume bak = 100/55x 8,06 m3

= 14,66 m3 ~ 15,00 m

3

Direncanakan bak aerobik memiliki 2

ruang, sehingga :

Volume bak = 15,00 m3

/ 2 = 7,50 m3

Waktu Tinggal (dt) dalam Bak

Aerobik

Dt = )/3(

)3(

harimQ

mreaktorVolume

x 24 jam/hari

= )/3(00,40

)3(50,7

harim

m

x 24 jam/hari

= 4,5 jam

Volume Reaktor Anaerobik

Ruang media biofilter

Volume = p x l x h

= 2,00 m x 2,50 m x 2,00 m

= 10,00 m3

Ruang aerasi

Volume = p x l x h

= 1,10 m x 2,50 m x 2,00 m

= 5,50 m3

Volume total = (10,00 + 5,50) m3

= 15,50 m

3 ≥ 15,00 m

3

Cek beban BOD per volume media

biofilter (kg/m3.hari)

= Beban BOD (kg/hari) / Volume media

= 1,75 / 0,50

= 3,50 kg BOD / m3.hari

Cek waktu tinggal

= (Beban BOD / Q) x 24 jam

= (1,75 m3 / 40,00 m

3/hari) x 24 jam

= 1,05 jam

Jumlah media biofilter yang dibutuhkan

Volume media = 8,06 m3

Satu media biofilter dengan tipe

crossflow volume 0,36 m3 dengan standar

ukuran 1,2 x 0,5 x 0,6 m, sehingga

jumlah media biofilter yang diperlukan

adalah :

n = 8,06 / 0,36 = 23 buah

- Blower Udara

Penentuan blower udara didasarkan

pada kebutuhan oksigen yang diperlukan

untuk menghilangkan beban BOD.

Kebutuhan oksigen dalam reaktor atau

bak biofilter aerobik adalah sebanding

dengan jumlah BOD yang dihilangkan

(Said, 2008).

Perhitungan Kebutuhan Oksigen

Untuk faktor keamanan (FS), maka

digunakan nilai FS sebesar 1,6 untuk

packing berupa plastik cross flow


kebutuhan oksigen = FS x Beban BOD

= 1,6 x 1,75

= 2,80 kg/hari

Kebutuhan udara teoritis untuk

menentukan kapasitas blower (Metcalf &

Eddy, 2003:1738) :

Presentasi O2 dalam udara = 23,18 %

Suhu udara rerata = 30˚C

Massa jenis udara pada suhu 30˚C, yaitu

(Metcalf & Eddy, 2003:1738) :

Ρα =

Dengan :

P=Tekanan atmosfer=1,01325.105 N/m2

M= Mol udara= 28,97 kg/kg-mol

R= Konstanta = 8314 N. m/kg-mol.K

Sehingga, Ρα

= KxKmolkgmN

molkgkgxmN

)3015,273(./8314

/97,28)2/01325,1(

= 1,165 kg / m3

Jumlah kebutuhan udara = kebutuhan

oksigen / Ρα

= 2,80/(1,165 x 23,10%)= 10,40 m3/hari

Kebutuhan udara aktual

Effisiensi blower udara = 9 – 12% tipe

rigid porous plastic tubes, single spiral

roll (Metcalf & Eddy, 2003:437).

Effisiensi blower yang dipakai adalah

10%, sehingga :

Kebutuhan udara aktual = Jumlah

kebutuhan udara teoritis / Ef.blower

= 10,40 / 0,1 = 104 m3/hari

= 0,07 m3/menit = 72,22 liter/menit

Direncanakan blower udara yang

diperlukan yaitu dengan spesifikasi

sebagai berikut :

Kapasitas = 50 – 100 liter/menit

Head = 2 meter

Jumlah = 2 unit (pemakaian

bergantian)

Rekomendasi= Hi Blow IP 44

Output = 80 liter / menit

Daya = 71 watt

Harga = ± Rp. 1.100.000,-

- Bak Penjernih

Bak penjernih berfungsi untuk lebih

menjernihkan air limbah hasil olahan

IPAL (bak aerobik) sebelum dibuang ke

badan penerima air limbah (sungai). Bak

penjernih juga difungsikan sebagai bak

pengendap akhir. Pada bak penjernih

akan ditanami ikan atau tumbuhan air

sebagai indikator keberhasilan IPAL.

Data

Q (m3/hari) = 40,00 m

3/hari


COD masuk = 195,00 mg/l


Waktu tinggal = bak penjernih memiliki

standar waktu tinggal 2 – 4 jam (Said,

1999:249)

Standar perencanaan rectangular dan

circular clarifiers (Droste, 1997:323)

adalah :

Kedalaman maksimum = 4,90 m

Panjang maksimum = 75,00 m

Diameter maksimum = 38,00 m

Peak overflow rate = 41 – 65 m3/m

2. Hari

Floor slope = mendekati datar atau 1:12


Direncanakan effisiensi pengurangan

TSS sebesar 90%, sehingga

TSS keluar = 10% x 8,97 mg/l = 0,90

mg/l

Volume bak yang diperlukan adalah :

Direncanakan waktu tinggal bak

penjernih adalah 3 jam

Volume = (dt / 24) x Q

= (3,00 jam/24) x 40,00 m3/hari

= 5,00 m3

Dimensi Bak Penjernih

Bak penjernih direncanakan berbentuk

silinder dengan dasar berbentu runcing

atau mengerucut pada bagian bawah

untuk mempermudah endapan terkumpul

dan dipompa kembali menuju bak

aerobik. Dimensi bak penjernih adalah

sebagai berikut :

Diameter = 2,00 m

Tinggi silinder = 1,00 m

Tinggi kerucut = 0,45 m

Tinggi jagaan = 0,50 m

Volume silinder = 0,25 x π x d2 x h

= 3,14 m3

Volume kerucut = 1/3 x π x d2 x h

= 1,88 m3

Vol. total = vol. silinder + vol.kerucut

= 3,14 m3 + 1,88 m

3

=5,02 m3

Tebal dinding = 15 cm

Perlindungan = Water proofing

Cek waktu tinggal (dt)

dt = (volume efektif / Q) x 24 jam

= (5,02 m3 / 40,00 m3/hari) x 24 jam

= 3,01 jam

Beban permukaan (SL) rata – rata

SL = Q limbah / (0,25 x π x d2)

= 40,00 m3/hari / (0,25 x π x 2,00)

= 12,74 m3/m

2. Hari

Cek waktu tinggal pada saat beban

puncak

produksi tahu pada saat beban puncak

adalah 1,5 kali dari hari biasa.

Waktu tinggal = 3,01 jam / 1,5 jam

= 2,00 jam

Beban permukaan (SL) saat puncak

SL puncak = 12,74 m3/m

2.Hari x 1,50

= 19,11 m3/m

2. Hari

- Hasil Pengolahan IPAL (Effluent)

Perkiraan effluent yang dihasilkan

dari proses pengolahan limbah cair dapat

dilihat pada Tabel 3 dan gambar detail

IPAL dapat dilihat pada Gambar 4.

Tabel 3. Perkiraan Kualitas Effluent

Section

Parameter

BOD COD TSS PH

SUHU

mg/L mg/L mg/L °C

Influent 4526 26000 1259 4,5 40 - 45

Bak Pemisah Lemak

0% 0% 5% 5 40 - 45

4526 26000 1196,1

Bak

Ekualisasi

0% 0% 0% 5,5 37 - 39

4526 26000 1196,1

Bak Pengendapan

Awal

25% 25% 25% 6

765,20 19500 897,1

Bak

Anaerobik

80% 80% 80% 6,5 35 - 37

678,90 3900 179,42

Bak Aerobik 95% 95% 95%

7 28 - 30 54,31 312 8,97

Bak

Penjernih

5% 5% 90% 7,5 27 -28

51,59 296,40 0,90

Effluent 51,59 296,40 1,22 7,5 27 - 28

Pada Tabel 3 dapat diketahui

perencanaan peningkatan kualitas limbah

cair dari bak pertama hingga bak terakhir

sehingga limbah cair pabrik tahu dapat

memenuhi baku mutu yang telah

ditetapkan oleh pemerintah. Pada Tabel 4

dapat diketahui perbandingan antara baku

mutu air limbah sesuai dengan Peraturan

Gubernur Jawa Timur No 72 Tahun 2013

dan kualitas air limbah hasil perencanaan

IPAL.

Tabel 4. Perbandingan kualitas air

Parameter Baku Mutu

Hasil

Pengolahan IPAL

Rencana

Keterangan

BOD 150 51,59 Memenuhi

COD 300 296,40 Memenuhi

TSS 100 1,2 Memenuhi

PH 6 ~ 9 7,5 Memenuhi

Gambar 4. Detail IPAL Rencana

Dari hasil pengolahan yang telah

ditampilkan pada Tabel 4, dapat

disimpulkan bahwa IPAL rencana dapat

diterapkan untuk mengatasi permasalahan

limbah cair pada Pabrik Tahu “3

Saudara” Malang.

4. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan yang dapat diperoleh dari

penelitian ini adalah:

a. Besar debit limbah cair pabrik tahu

“3 Saudara” Malang adalah 40,00 –

60,00 m3/hari dengan kualitas

limbah cair yang belum memenuhi

baku mutu yang telah ditentukan.

b. Dari pengolahan yang direncanakan

didapatkan perkiraan effluent yang

mampu memenuhi baku mutu air

limbah untuk BOD5, COD, TSS dan

pH berturut – turut yaitu 51,59;

296,4; 1,22 mg/L dan pH 7,50.

Penulis menyadari ada banyak

kekurangan pada penelitian ini. Saran

yang dapat diberikan untuk penelitian

selanjutnya diantaranya adalah :

a. Pengukuran debit dilakukan setiap

hari pada hari biasa maupun hari

puncak dengan cara pengukuran

langsung.

b. Pengambilan kualitas limbah cair

dilakukan dengan cara intregrated

sampling setiap hari pada hari biasa

dan hari puncak untuk mendapatkan

data kualitas limbah cair yang lebih

akurat.

Daftar Pustaka

1. Agnes A.R., R. Azizah. 2005.

Perbedaan Kadar BOD, COD, TSS

dan MPN Coliform pada Air Limbah

Sebelum dan Sesudah Pengolahan di

RSUD Nganjuk. Jurnal Kesehatan

Lingkungan, VOL. 2, NO. 1, Juli

2005 : 97 – 110.

2. Droste, Ronald L. 1997. Theory and

practice of Water and Wastewater

Treatment. New York : John Wiley &

Sons, Inc.

3. Gubernur Jawa Timur. 2013.

Peraturan Gubernur Jawa Timur

Nomor 72 Tahun 2013 Tentang Baku

Muttu Air Limbah Bagi Industri dan

Kegiatan Industri Lainnya. Surabaya :

Gubernur Jawa Timur.

4. Herlambang, A. 2002. Teknologi

Pengolahan Limbah Cair Industri.

Cetakan Pertama. Jakarta Pusat:

BPPT.

5. Hernandez, Eduard. 2012. One option

for the management of wastewater

from tofu production: Freeze

concentration in a falling-film system.

Jurnal dipublikasikan. Catalunya:

Universitat Politècnica de Catalunya.

6. Metcalf, dan Eddy. 2003. Wastewater

Engineering Treatment and Reuse.

Fourth Edition. International edition.

New York : McGraw-Hill.

7. Nuraida. 1985. Analisis Kebutuhan

Air Pada Industri Pengolahan Tahu

dan Kedelai, dalam Amir Husin 2008.

Pengolahan Limbah Cair Tahu

dengan Biofiltrasi Anaerob dalam

Reaktor Fixed Bed. Jurnal

dipublikasikan. Medan: Universitas

Sumatera Utara.

8. Nurhasan, dan Pramudyanto.1991.

Penanganan Air Limbah Tahu, dalam

Amir Husin 2008. Pengolahan

Limbah Cair Tahu dengan Biofiltrasi

Anaerob dalam Reaktor Fixed- Bed.

Jural dipublikasikan. Medan:

Universitas Sumatera Utara.

9. Pohan, Nurhasmawaty. 2008.

Pengolahan Limbah Cair Industri

Tahu dengan Biofilter Aerobik. Jurnal

dipublikasikan. Medan: Universitas

Sumatera Utara.

10. Said, Nusa Idaman. 2005. Teknologi

Pengolahan Air Limbah Rumah Sakit

Dengan Sistem Biofilter Anaerob-

Aerob. Jurnal Bahasa Indonesia, Vol.

1, No. 1. Jakarta.

11. Zhao, Xiao. 2012. Effect Factors of

Soy Sauce Wastewater Treatment by

Allure-type Wastewater Treatment

Equipment. Jurnal dipublikasikan.

Beijing: School of Chemical and

Environment Engineering, China

University of Mining & Technology.

STUDI PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR...

Documents

Transcript of STUDI PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR...