Tb-pbpald Bab IV Ilvan

BAB IV

PERHITUNGAN DESAIN

4.1 Perhitungan Debit Air Buangan

Awal tahun perencanaan BPAB ditetapkan tahun 2016. Tahapan perencanaan

pembangunan instalasi pengolahan air buangan disesuaikan dengan rencana

pengembangan sistem penyediaan air minum, yaitu dalam jangka waktu 20 tahun,

yang terbagi atas dua tahap :

Tahap I : 2016 – 2025

Tahap II : 2026 – 2035

Daerah yang akan dilayani meliputi daerah pelayanan air minum Kota

Balikpapan. Adapun debit air buangan Kota Balikpapan berdasarkan hasil

proyeksi timbulan air buangan kota tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 4.1 Rekapitulasi Debit Air Buangan

Tahap I Tahap II

Q ab Domestik (m3/detik ¿ 0,5451 0,719Q ab non domestik (m3/detik ¿ 0,0164 0,01805Q ab total (m3/detik ¿ 0,5615 0,73705Q infiltrasi (m3/detik ¿ 0,073 0,0958Q ab olah (m3/detik ¿ 0,6345 0,8329

Sumber : Hasil Perhitungan

Berdasarkan tabel tersebut, untuk debit yang akan digunakan pada perhitungan

selanjutnya adalah Qab olah Tahap II. Untuk menghitung dimensi unit

pengolahan yang akan digunakan, diperlukan perhitungan Qmaksimum, Qminimum dan

Qrata-rata. Adapun perhitungan Qmaks dan Qmin adalah sebagai berikut :

IV - 1

PERHITUNGAN DESAIN IV - 2

1. Debit Maksimum (Qmaks)

Qmax=Qrata−rata × f max

¿0,8329 m3/detik ×1,4=1,16606 m3/detik

2. Debit Minimum (Qmin)

Qmin=Qrata−rata × f min

¿0,8329 m3/detik ×0,8=0,66632 m3/detik

3. Debit Rata-rata (Qrata-rata)

Qrata−rata=Qab olah=0,8329 m3/ detik

4.2 Analisa Karakteristik

Dalam mengevaluasi karakteristik air buangan domestik yang akan diolah

pada instalasi dan untuk menghitung beban atau efisiensi pengolahan instalasi

yang diperlukan, yang harus dilakukan adalah membandingkan konsentrasi

effluent Daerah Perencanaan dengan effluent standard yang mengacu pada KEP.

MENLH No. 112 tahun 2003.

Adapun Karakteristik Kontaminan dalam Air Buangan Daerah Perencanaan

adalah sebagai berikut :

Tabel 4.2 Data Karakteristik Air Buangan

Parameter Konsentrasi (mg/L)

Total Solid 550

Settleable Solid 80

TSS 234

BOD 534

pH 9

Minyak Lemak 179

COD 584

Amonium 10

Nitrat 4

Nitrit 2

Phosphat 4,7

Sulfat 13

Khlorida 33

Alkalinitas 45 Sumber : Lembar Tugas PBAPLD, 2015

ILVAN PRASETIA NUGRAHA /123050034/PBPALD/2015/ SITI NURHASANAH, ST.


Perbandingan karakteristik air buangan domestik daerah perencanaan yang

akan diolah dengan standar yang berlaku yaitu KEP. MENLH No. 112 tahun 2003

dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 4.3 Perbandingan Karakteristik Air Buangan Dengan Standar

ParameterKonsentrasi

(mg/L)KepMenLH No.112/2003

%Removal

Keterangan

Total Solid 550 - - Tidak Perlu PengolahanSettleable solid 80 - - Tidak Perlu Pengolahan

TSS 234 100 mg/L 57,27 Perlu PengolahanBOD 534 100 mg/L 81,27 Perlu PengolahanpH 9 6-9 11,11 Perlu Pengolahan

Minyak Lemak 175 10 mg/l 94,29 Perlu PengolahanCOD 580 - - Tidak Perlu Pengolahan

Amonium 10 - - Tidak Perlu PengolahanNitrat 4 - - Tidak Perlu PengolahanNitrit 2 - - Tidak Perlu Pengolahan

Phosphat 4,7 - - Tidak Perlu PengolahanSulfat 13 - - Tidak Perlu Pengolahan

Khlorida 33 - - Tidak Perlu PengolahanAlkalinitas 45 - - Tidak Perlu Pengolahan


Perhitungan % Removal (penurunan/penyisihan) :

% R emoval=( air buangan terukur )−(standar air buangan)

(air buangan terukur)×100 %

Untuk TSS

% Removal = 234−100

234×100 %=57,27 %

Untuk BOD

% Removal = 534−100

534×100 %=81,27 %

Untuk pH

% Removal = 9−8

9×100%=11,11%

Untuk Minyak Lemak

% Removal = 175−10

175×100 %=94,29 %



Berdasarkan hasil perhitungan dan analisa pada tabel diatas, dapat

disimpulkan bahwa parameter air buangan yang harus diturunkan konsentrasinya

adalah TSS, BOD, pH dan Minyak Lemak. Penurunan beberapa parameter

tersebut memerlukan unit pengolahan yang direncanakan sedemikian rupa agar

diperoleh hasil yang optimal.

Analisa Beban Massa Air Buangan

Perhitungan beban massa air buangan BOD dan TSS dapat dilihat pada tabel

dibawah ini :

Contoh Perhitungan :

Untuk Jam 00-01

Debit (Q) = % Debit x Qolah ( Memakai Qolah Tahap II)

= 0,55 x 0,8329

= 0,46 m3/det

ML BOD = BOD x Q x 3600 det/jam x 1000 L/m3

106 mg/Kg

= 98 x 0,46 m3/det x 3600 det/jam x 1000 L/m3

106 mg/Kg

= 162 Kg/Jam

ML TSS = TSS x Q x 3600 det/jam x 1000 L/m3

106 mg/Kg

= 145 x 0,46 m3/det x 3600 det/jam x 1000 L/m3

106 mg/Kg

= 239 Kg/Jam

Dengan perhitungan yang sama, maka didapatkan beban massa air buangan untuk

BOD dan TSS pada Tabel berikut ini :



Tabel 4.4 Analisa Beban Massa Air Buangan

No

Jam

% Terhadap BOD TSS Q olah QML

BODML TSS

Aliran Total Q

(mg/l)

(mg/l)

(m3/det)

(m3/det)

(Kg/Jam)

(Kg/Jam)

1 00-01 0,55 98 145 0,8329 0,458 161,62 239,13

2 01-02 0,98 128 171 0,8329 0,816 376,12 502,48

3 02-03 1,55 141 205 0,8329 1,291 655,31 952,75

4 03-04 3,51 165 211 0,8329 2,923 1.736,55 2.220,67

5 04-05 5,21 205 216 0,8329 4,339 3.202,48 3.374,32

6 05-06 8,11 333 221 0,8329 6,755 8.097,68 5.374,13

7 06-07 9,11 327 215 0,8329 7,588 8.932,26 5.872,89

8 07-08 8,66 281 203 0,8329 7,213 7.296,58 5.271,20

9 08-09 6,21 234 212 0,8329 5,172 4.357,15 3.947,51

10 09-10 3,11 312 216 0,8329 2,590 2.909,45 2.014,23

11 10-11 2,11 245 267 0,8329 1,757 1.550,04 1.689,23

12 11-12 5,26 282 241 0,8329 4,381 4.447,65 3.801,00

13 12-13 6,22 334 264 0,8329 5,181 6.229,20 4.923,68

14 13-14 3,22 341 238 0,8329 2,682 3.292,35 2.297,88

15 14-15 1,25 387 243 0,8329 1,041 1.450,50 910,78

16 15-16 4,21 360 234 0,8329 3,507 4.544,44 2.953,88

17 16-17 7,55 271 230 0,8329 6,288 6.134,96 5.206,79

18 17-18 9,47 258 211 0,8329 7,888 7.325,97 5.991,39

19 18-19 6,91 221 199 0,8329 5,755 4.578,95 4.123,12

20 19-20 3,25 198 210 0,8329 2,707 1.929,50 2.046,44

21 20-21 1,2 168 196 0,8329 0,999 604,49 705,23

22 21-22 0,92 169 158 0,8329 0,766 466,20 435,85

23 22-23 0,88 155 129 0,8329 0,733 408,99 340,38

24 23-24 0,55 110 150 0,8329 0,458 181,41 247,37


4.3 Alternatif Pengolahan

Untuk dapat menentukan sistem pengolahan yang akan digunakan, terlebih

dahulu ditentukan beberapa alternatif yang diperkirakan akan dapat membantu

tujuan pengolahan yang ditetapkan. Dari beberapa alternatif yang diajukan, dipilih

salah satu alternatif terbaik yang akan diterapkan dalam pengolahan air limbah di

Kota Cimahi.

Dalam mengajukan alternatif pengolahan terlebih dahulu dipertimbangkan

hal-hal berikut ini:



1. Beban pengolahan

Kualitas dan kuantitas influen harus dipertimbangkan dalam menentukan

beban pengolahan. Selain itu juga perlu diketahui kualitas efluen yang

ditetapkan, dengan demikian alternatif yang diajukan diperkirakan akan dapat

memenuhi tujuan pengolahan.

2. Efisiensi pengolahan

Efisiensi pengolahan bergantung pada kemampuan unit-unit pengolahan yang

ada dalam mereduksi parameter pencemar. Efisiensi pengolahan dari beberapa

unit yang tersedia biasanya telah diketahui melalui literatur yang didapat dari

berbagai percobaan dan data-data dari unit pengolahan yang sudah ada

sebelumnya.

3. Aspek teknis

Hal-hal yang dipertimbangkan dalam aspek teknis adalah ketersediaan lahan,

kemudahan teknis pelaksanaan, kemudahan penyediaan material, kecepatan

pembangunan instalasi, dan sebagainya. Selain itu, perlu juga

dipertimbangkan segi operasionalnya, menyangkut ketersediaan tenaga ahli,

peralatan, kemudahan mengoperasikan, kemudahan dalam trouble shooting,

dan sebagainya.

4. Aspek ekonomi

Aspek ekonomi merupakan dasar pertimbangan yang penting. Dalam hal ini

perlu dipertimbangkan masalah pembiayaan untuk konstruksi dan

operasionalnya. Perlu pertimbangan yang matang menyangkut dana yang

tersedia untuk proses fisik BPAB.

5. Aspek lingkungan

Pengaruh keberadaan IPAL terhadap lingkungan sekitarnya harus benar-benar

diperhatikan. Karena lokasi BPAB berada di dekat kota dan ada di sekitar

lingkungan masyarakat, faktor seperti bau, kegagalan proses pengolahan harus

menjadi poin tersendiri.

Dari hasil analisa, parameter limbah yang harus diolah adalah seperti yang

terlihat pada Tabel 4.5 berikut ini.



Tabel 4.5 Parameter Limbah dan Proses Pengolahannya

Parameter Unit PengolahanTSS Grit Chamber, Clarifier, FiltrasiBOD Proses biologis (Activated sludge,

Trickling Filter, RBC)pH Tangki Aliran Rata-rata (TAR)Minyak Dan Lemak Fat Trap

Sumber : Hasil Analisis

Tabel 4.6 Unit Operasi dan Unit Proses Serta Sistem Pengolahan Yang

Digunakan Untuk Menyisihkan Kontaminan Utama Air Buangan

Kontaminan Unit Proses, Operasi atau Sistem PengolahanSuspended Solid Screening

ComminutorSedimentasiFiltrasiFlotationPenambahan polimer kimiaKoagulasi – SedimentasiSistem land treatment

Biodegradable Organic Variasi Lumpur AktifTrikling FilterRotating Biological ContactorsVariasi LagoonFilter Pasir IntermitenSistem fisik – kimiaSistem alami

Organic Volatile Air StrippingOff gas treatmentCarbon Adsorption

Patogen ChlorinasiHypochlorinasiBromine ChlorideOzonisasiRadiasi Ultra VioletSistem Alami

Nutrient Nitrogen Nitrifikasi, DenitrifikasiAmmonia StrippingIon ExchangeBreakpoint Chlorination



Kontaminan Unit Proses, Operasi atau Sistem PengolahanSistem alami

Phosphor Penambahan garam metalKoagulasiPenyisihan secara biokimiaSistem alami

Organik sulit terurai Adsorpsi karbonZat Padat Organik Terlarut

Ion ExchangeReveerse OsmosisElektrodialisi

Logam Berat Presipitasi KimiaIon ExchangeSistem Land treatment

Sumber : Metchalf & Eddy, 1991

Pada Primary Treatment untuk semua alternatif menggunakan unit-unit

pengolahan yang sama. Unit-unit yang digunakan adalah sebagai berikut :

Gambar 4.1 Alur Proses Primary Treatment

Adapun alternatif pengolahan air buangan setelah Primary Treatment adalah

sebagai berikut :

Alternatif I


Bar Screen

Grit Chamber

ParshallFlume

Bak Pengendap I

Secondary Treatment

Primary Treatment

Activated Sludge

Bak Pengendap II

Desinfeksi Cl2 atau NaOCl

Resirkulasi Lumpur

Pembuangan Lumpur

Sungai

Saluran Pembawa

Sludge Thickener


Gambar 4.2 Alur Proses Pengolahan Alternatif I

Alternatif II

Gambar 4.3 Alur Proses Pengolahan Alternatif II

Alternatif III

Gambar 4.4 Alur Proses Pengolahan Alternatif III

Keterangan :

Aliran Air

Aliran Lumpur


Primary Treatment

Trickling Filter

Bak Pengendap II


Sludge Drying Bed

Pembuangan Lumpur

Sungai

Primary Treatment

Kolam Stabilisasi

Bak Pengendap II


Sludge Digester

Pembuangan Lumpur

Sungai


4.3.1 Perhitungan Efisiensi Alternatif Pengolahan

Dalam menentukan alternatif pengolahan terpilih, hal yang sangat penting

yang harus diperhitungkan adalah mengenai efisiensi penyisihan dari parameter

yang dapat dicapai dari unit-unit pengolahan yang telah direncanakan. Adapun

parameter yang harus dapat diturunkan yaitu :

1. TSS dengan % penyisihan sebesar 57,27 %

2. BOD dengan % penyisihan sebesar 81,27 %

3. pH dengan % penurunan sebesar 11,11%

4. Minyak dan Lemak dengan % penyisihan sebesar 94,29 %

Dari parameter tersebut, unit pengolahan yang direncanakan harus

dihitung terlebih dahulu efisiensi penyisihannya. Namun, pada kali ini

perhitungan efisiensi penyisihan hanya terbatas pada parameter BOD saja.

Perhitungannya adalah sebagai berikut :

Tabel 4.8 Perhitungan Efisiensi Penyisihan BOD pada Alternatif I

No. Unit PengolahanEfisiensi BOD

Kriteria Desain (%)

Akumulasi Efisiensi (%)

Primary Treatment

1 Saluran Pembawa - -

2 Bar Screen - -

3 Parshall Flume - -

4 Grit Chamber - -

5 Bak Pengendap I 40 40

Secondary Treatment

6 Activated Sludge 85 51

7 Bak Pengendap II 50 4,5

8 Desinfeksi - -

9 Sludge Thickener - -

Total Efisiensi Penyisihan BOD 95,5Sumber : Hasil Perhitungan

Perhitungan Efisiensi BOD Alternatif I :

Kriteria desain :

Efisiensi penyisihan bak Pengendap I = 30 - 40 %



Efisiensi penyisihan Activated Sludge = 50 - 90%

Efisiensi penyisihan bak pengendap II = 50 %

Akumulasi efisiensi 1 :100100

x 40 %=40 %

Akumulasi efisiensi 2 : 60

100x 85 %=51%


100x50 %=4,5 %

Tabel 4.9 Perhitungan Efisiensi Penyisihan BOD pada Alternatif II


Kriteria Desain (%)


Primary Treatment1 Saluran Pembawa - -2 Bar Screen - -3 Parshall Flume - -4 Grit Chamber - -5 Bak Pengendap I 40 40

Secondary Treatment6 Trickling Filter 80 487 Bak Pengendap II 50 68 Desinfeksi - -9 Sludge Thickener - -10 Sludge Drying Bed - -

Total Efisiensi Penyisihan BOD 94Sumber : Hasil Perhitungan

Perhitungan Efisiensi BOD Alternatif II :

Kriteria desain :


Efisiensi penyisihan Trickling Filter = 80 - 90%



x 40 %=40 %


100x 80 %=48 %




100x50 %=6 %

Tabel 4.10 Perhitungan Efisiensi Penyisihan BOD pada Alternatif III


Kriteria Desain (%)


Primary Treatment1 Saluran Pembawa - -2 Bar Screen - -3 Parshall Flume - -4 Grit Chamber - -5 Bak Pengendap I 40 40

Secondary Treatment6 Kolam Stabilisasi 50 307 Bak Pengendap II 50 158 Desinfeksi - -9 Sludge Thickener - -10 Sludge Drying Bed - -11 Sludge Digester - -

Total Efisiensi Penyisihan BOD 85Sumber : Hasil Perhitungan

Perhitungan Efisiensi BOD Alternatif III :

Kriteria desain :


Efisiensi penyisihan Kolam Stabilisasi = 50 - 85%



x 40 %=40 %


100x50 %=30 %


100x50 %=15 %



Dari hasil perhitungan efisiensi penyisihan BOD maka dapat disimpulkan

bahwa :

1. Alternatif I dapat menyisihkan BOD sebesar 95,5 %

2. Alternatif II dapat menyisihkan BOD sebesar 94 %

3. Alternatif III dapat menyisihkan BOD sebesar 85%

4.3.2 Pemilihan Alternatif Pengolahan

Jika kita melihat dan memperhitungkan keadaan dari effluent yang akan

diolah yaitu air buangan rumah tangga atau domestik, dan hasil olahan yang harus

dicapai yang sesuai dengan baku mutu, maka diperlukan suatu sistem pengolahan

air buangan yang mempunyai efesiensi tinggi, konstruksinya tidak sulit dan tidak

memerlukan biaya yang besar serta operasi dan perawatannya yang mudah.

Adapun perbandingan kedua alternatif dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 4.11 Perbandingan Alternatif Pengolahan

Parameter Alternatif I Alternatif II Alternatif IIISegi TeknisEfisiensi Penyisihan 95,5 % 94 % 85%Operasi dan Pemeliharaan

Operasi perlu tenaga ahli

SulitMudah

Konstruksi Mudah Sulit SulitSegi ekonomisLahan Area sedang Area sedang Area SedangBahan Mudah di dapat Mudah di dapat Mudah Didapat

Biaya

Biaya operasisedang

Biaya konstruksi rendah

Biaya operasi rendah

Biaya konstruksi besar

Biaya operasi rendah Biaya konstruksi besar

Segi Lingkungan

Tidak mengganggu lingkungan

Menimbulkan bau Populasi lain

tumbuh

Menimbulkan Bau

Sumber : Hasil Analisa dan Perhitungan

Dari tabel di atas maka ALTERNATIF I adalah alternatif pengolahan

yang terpilih dari segi teknis, ekonomis dan lingkungan.

4.4 Perhitungan Unit-unit Pengolahan



4.4.1 Primary Treatment

4.4.1.1 Saluran Pembawa

Saluran pembawa berfungsi untuk menyalurkan air buangan dari satu

unit pengolahan ke unit pengolahan lainnya pada pengolahan lainnya pada

pengolahan tingkat I. Pada umumya bentuk dari saluran pembawa ini adalah

segi empat dan biasanya juga terbuat dari beton

Desain yang direncanakan :

Penampang berbentuk persegi panjang

Lebar saluran (L) : 1 m

Koefisien kekasaran manning (n) : 0,013

Slope (S) : 0,001

Q rata-rata : 0,833 m3/dtk

Q maks : 1,166 m3/dtk

Q min : 0,666 m³/dtk

Perhitungan :

1. Kedalaman saluran

Saat Q max

Qmax . n

s1 /2 =( Ly)5 /3

(L+2 y)2 /3

(1,166) .(0,013)(0,001)1/2 =

( Ly)5 /3

(L+2 y)2 /3

(Ly)5/3

(L+2 y)2 /3 =0,479

Dengan Try eror diperoleh nilai

y = 1 m

Saat Q min

Qmin . n

s1 /2 =(Ly)5/3

(L+2 y)2 /3

(0 , 666) .(0,013)(0,001)1 /2 =

(Ly)5 /3

(L+2 y)2 /3

(Ly)5/3

(L+2 y)2 /3 =0,274

Dengan Try eror diperoleh nilai

y = 0,64 m

2. Cek kecepatan

V max

V max=Qmax

A=

Qmax

L . y

V min

V min=Qmin

A=

Qmin

L. y



¿ 1,1661,0 x 1

=1,166 m /s ¿ 0,6661,0 x 0,64

=1,04 m /s

Hasil perhitungan memenuhi syarat batas kecepatan yaitu 0,6 < V < 3,0 m/s

3. Kedalaman saluran (y)

Y = Y maks + freeboard

Y = 1 m + (20 % x 1) = 1,2 m

4.4.1.2 Bar Screen

Bar screen yang digunakan adalah bar screen yang dioperasikan secara

manual.

Kriteria desain :

Jarak bukaan antar batang (b) = 25 - 75 mm

Lebar penampang batang (w) = 4 - 8 mm

Panjang penampang batang (p) = 25 - 50 mm

Sudut kemiringan batang (θ) = (45 - 60)°

Kecepatan aliran melalui kisi (Vs) = (0,3 – 1,2) m/dtk

Volume material (V) = (3,5 – 8,0) m³/106m³ air buangan

Head loss maksimal = 800 mm

(Sumber : Qasim Syed R “wastewater treatment plant”)

Desain terpilih :

β = 2,42 (bentuk penampang persegi)

Lebar saluran (L) = 1 m

Lebar bukaan (b) = 40 mm (0,04 m)

Sudut kemiringan (θ) = 60°

Lebar penampang batang (w) = 6 mm (0,006 m)

Koefisien kekasaran manning (n) = 0,013

Perhitungan:

1. Tinggi muka air

Cek kecepatan



V max

V max=Qmax

A=

Qmax

L . y

¿ 1,1661,0 x 1

=1,166 m /s

V min

V min=Qmin

A=

Qmin

L. y

¿ 0,6661,0 x 0,64

=1,04 m /s

Hasil perhitungan memenuhi syarat batas kecepatan yaitu 0,6 < V < 3,0 m/s

2. Jumlah Batang

L=( n× w )+((n+1 ) ×b)

1,0=(n ×0,006 )+((n+1 ) ×0,04 )

1,0=0,006 n+0,04 n+0,04

0,046 n=0,96

n=21 batang

3. Jumlah Bukaan

S=n+1

¿21+1=22 bukaan

4. Lebar Bukaan Batang Total (Lt)

¿=b x S

¿0,04 x 22=0,88 m

5. Panjang Kisi Terendam

Saat Q max

Yt= Ysinθ

¿ 1

sin 60o=1,15 m

Saat Q min

Yt= Ysinθ

¿ 0,666

sin 60o=0,769 m

6. Kecepatan melalui bar screen

Saat Q max

V b=Q

¿ x Yt

Saat Q min

V b=Q

¿ x Yt



¿ 1,1660,88 x1,15

=1,152 m /s ¿ 0,6660,88 x0,769

=0,984 m /s

7. Cek headloss

hv max

hv=Vb2

2. g

¿ 1,1522

2 x 9,81=0,068 m

hv min

hv=Vb2

2. g

¿ 0,9842

2 x 9,81=0,049 m

Maka

hL max

hL=β [wb ]

4 /3

x hv x sin θ

¿2,42[ 0,0060,04 ]

4 /3

x0,068 x sin 60o=0,011m

hL min

hL=β [wb ]

4 /3

x hv x sin θ

¿2,42[ 0,0060,04 ]

4 /3

x0,049 x sin 60o=8,2 x 10−3 m

8. Ketinggian setelah bar screen

Y 2=Y 1−hL

Saat Q maks

Y 2=Y 1−hL=1−0,011=0,989 m

Saat Q min

Y 2=Y 1−hL=0,64−0,0082=0,632 m

9. Kecepatan setelah bar screen

V 2=Q

L× Y 2

Saat Q maks



V 2=Q

L× Y 2

=¿ 1,1661 ×0,989

=1,179 m / s

Saat Q min

V 2=Q

L× Y 1

=¿ 0,6661 ×0,632

=1,069 m / s

4.4.1.3 Parshall Flume


Lebar leher parshall flume (w) = 6 in = 0,5 ft

Q maksimum = 1,166 m³/dtk = 41,177 cfs

Q rata-rata = 0,8329 m³/dtk = 29,41 cfs

Q minimum = 0,666 m³/dtk = 23,52 cfs

Perhitungan :

1. Nilai Z

Qmin

Qmax

=1,1[ Q min

4,1w ]23 −z

1,1[Q max4,1w ]

23−z

23,5241,177

=1,1[ 23,52

4,1 x 0,5 ]23−z

1,1[ 41,1774,1 x 0,5 ]

23−z

23,5241,177

=5,596−z8,128−z

23,52 (8,128−z )=41,177 (5,596−z )

191,17−23,52 z=230,427−41,177 z

17,657 z=39,257

z=2,22 ft = 0,677 m

Maka dimensi Parshall Flume adalah :

w = 6 in

A = 7

16 in

E = 2 ft

F = 1 ft

G = 2 ft



23

A=45

16∈¿

B = 2 ft

C = 358∈¿

D = 358∈¿

K = 3 in

N = 412∈¿

2. Nilai d untuk Grit Chamber

d min¿1,1[Q min4,1 w ]

23−z=¿1,1[ 23,52

4,1(12) ]

23−2,22=3,376 ft ¿

d max ¿1,1[Q max4,1 w ]

23 −z=¿1,1[ 41,177

4,1(12) ]

23−2,22=5,908 ft¿

4.4.1.4 Grit Chamber


1. Kecepatan horizontal (Vh) = 1 fps = 0,305 m/detik

2. Lebar bak (b) = 4,86 ft = 1,48 m

3. Kecepatan mengendap pasir (∅=0,2 m ¿ = 54 in/menit = 0,075 ft/s

Perhitungan :

1. Luas penampang (Ac)

Ac max

Acmax=Qmax

Vh=41,177

1=41,177 ft2

Ac min

Acmin=Qmin

Vh=23,52

1=23,52 ft2

2. Overflow rate (Vc)

q=900 x Vs=900 x 54∈¿menit=0,075 ft /s

3. Luas permukaan (As)

Q max = 41,177 ft3/detik

As=Qmax

Vc= 41,177

0,075=549,026 ft2

4. Lebar bak (b)



b= Acd

=41,1775,908

=6,97 ft

5. Panjang Bak (p)

p= Asb

=549,0266,97

=78,77 ft

6. Volume pasir (Vp)

Konsentrasi settleable = 58 mg/L

ρ=2,65 kg/ L

Vp= xρ= 58 mg / L

2,65 kg /Lx

1 kg

106 mg=2,19 x 10−5 m3/m3

7. Volume ruang pasir

V=Vp x Qav x tp

Tp = waktu pengambilan pasir 1x dalam 3 hari maka tp = 2 hari

V= (2,19 x 10−5 ) m3/m3 x 29,41 cfs x 2 hari x86400 detik

1hari=111,297 ft3

8. Tinggi ruang pasir (dp)

As = 549,026 ft2

dp= VAs

= 111,297 ft3

549,026 ft2=0,203 ft

4.4.1.5 Bak Pengendap I

Kriteria desain :

Waktu detensi, (td) = (1 - 2) jam

Over flow rate = (30 - 50) m³/m²/hari

Kedalaman bak = (2,5 – 5,0) m

Panjang bak = (10 - 100) m, tipikal = 25 - 60 m

Rasio (panjang : lebar) = (3 : 1) – (6 : 1)

Slope = (1 - 2) %

Lebar bak = (3 - 24) m, tipikal = 6 - 10 m

Penyisihan suspended solid = (50 - 65) %

Penyisihan BOD5 = (30 - 40) %

Kandungan solid = (3,0 – 6,0) %

Spesifik gravity Lumpur = 1.03

Beban pelimpah (weir loading) = (125 - 500) m³/m² hari



(Qasim, 1985)

Desain Terpilih :

Bentuk bak rectangular, dibuat 2 buah bak

Waktu detensi, (td) = 2 jam

Weir Loading rate = 186 m³/m² hari

Over flow rate (OFR) = 40 m³/m² hari

Penyisihan TSS = 50%

Kandungan solid = 4%

Kedalaman bak (d) = 3,0 m

Tabel 4.12 Distribusi Partikel Diskrit Air Buangan

Kecepatan Mengendap (m/menit) Fraksi Partikel Tersisa (x 100%)3,10 0,672,00 0,541,50 0,460,60 0,400,30 0,250,23 0,140,15 0,09

Sumber : Lembar Tugas PBPALD, 2015

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.500

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

f(x) = 0.179261757434351 ln(x) + 0.437311319885036

Grafik Hubungan antara Kecepatan Mengendap dengan Fraksi Praktikel Tersisa

Kecepatan Mengedap (m/menit)

Frak

si Pa

rtike

l Ter

sisa

(x 1

00%

)

Gambar 4.5 Grafik Hubungan antara Kecepatan Mengendap dengan Fraksi

Partikel Tersisa

Sumber : Perhitungan, 2015



Dari Gambar 4.6 dipilih beberapa titik kritis tertentu dan menghitung

pengurangan fraksi akibat pengendapan di bak pengendap I.

Contoh perhitungan :

Kecepatan mengendap ke-1 (Vc1) = 3,10 m/menit

% berat ke-1 (Xc1) = 0,67

dX = 0,67 – 0,5 (asumsi)

= 0,17 dibagi 2 menjadi 0,085, diletakkan pada ujung awal dan

akhir dX untuk Vc1.

0,67 – 0,17 = 0,5

0,5

0,05 = 10 nilai 0,05 jumlahnya 10 dan diletakkan di antara nilai 0,085

pada dX untuk Vc1

dX yang telah ditentukan kemudian digunakan persamaan Nilai Y

(Y=0.179ln(x)+0.437) dari grafik didapat nilai Vp untuk perhitungan

selanjutnya.

contoh : pada Vc1

0,670 - 0,085 = 0,585 setelah diplotkan diperoleh Vp = 2,286 m/s



% Removal yang mengendap pada Vc didapat dengan menggunakan rumus :

% R = (1-Xc) + ((1/Vc x ∑ (dX x Vp))

(Sumber; Wastewater Engineering Treatment, Disposal Reuse, MetCalf dan Eddy)

% R = (1-0,67) + ((1/3,10) x (0,535))

= 50,25

Untuk perhitungan pada Vc2 sampai Vc7, dilakukan dengan cara yang sama.

Hasil perhitungan tampak pada tabel 4.12 dan tabel 4.13 berikut ini.

Tabel 4.13 Perhitungan Fraksi Partikel Mengendap

No.Kecepatan Mengendap (m/menit)

% berat

DxVp (Y=0.179ln(X)

+0.437)Dx. Vp % R

1 3.1 0.67 0,085 2,286 0,194 50,25

0,05 1,729 0,086

0,05 1,308 0,065



0,05 0,989 0,049

0,05 0,748 0,037

0,05 0,566 0,028

0,05 0,428 0,021

0,05 0,324 0,016

0,05 0,245 0,012

0,05 0,185 0,009

0,05 0,140 0,007

0,085 0,087 0,007

Jumlah 0,67 0,5352 2.00 0.54 0,02 1,590 0,032

59,260,05 1,202 0,060

0,05 0,909 0,045

0,05 0,688 0,034

0,05 0,520 0,026

0,05 0,393 0,020

0,05 0,298 0,015

0,05 0,225 0,011

0,05 0,170 0,009

0,05 0,129 0,006

0,05 0,097 0,005

0,02 0,087 0,002

Jumlah 0,46 0,265

Lanjutan Tabel 4.13 Perhitungan Fraksi Partikel Mengendap

3 1.5 0.46 0,03 0,962 0,02964,980,05 0,727 0,036

0,05 0,550 0,028

0,05 0,416 0,021

0,05 0,315 0,016

0,05 0,238 0,012

0,05 0,180 0,009

0,05 0,136 0,007

0,05 0,103 0,005

0,03 0,087 0,003

Jumlah 0,46 0,1654 0.60 0.40 0,05 0,615 0,031

78,7800,05 0,465 0,023

0,05 0,352 0,018

0,05 0,266 0,013



0,05 0,201 0,010

0,05 0,152 0,008

0,05 0,115 0,006

0,05 0,087 0,004

Jumlah 0,40 0,1135 0.30 0.25 0,025 0,306 0,008

88,920,05 0,231 0,012

0,05 0,175 0,009

0,05 0,132 0,007

0,05 0,100 0,005

0,025 0,087 0,002

Jumlah 0,25 0,0426 0.23 0.14 0,02 0,170 0,003 93,15

0,05 0,129 0,006

0,05 0,097 0,005

0,02 0,087 0,002

Jumlah 0,14 0,0167 0.15 0.09 0,045 0,112 0,0050 96,97

0,045 0,087 0,0039

Jumlah 0,09 0,0090Sumber : Hasil perhitungan

Tabel 4.14 Perhitungan Kecepatan Pengendapan Partikel dan % Removal

Kecepatan Mengendap (m/menit)

Fraksi partikel tersisa (x 100%)

Removal Partikel

(%)

3.10 0,67 50,25

2.00 0,54 59,26

1.50 0,46 64,98

0.60 0,40 78,78

0.30 0,25 88,92

0.23 0,14 93,15

0.15 0,09 96,97Sumber : Hasil Perhitungan

Dari Tabel 4.14 dibuat grafik seperti tampak pada Gambar 4.6 sebagai berikut.



0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.500.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

Grafik Kecepatan Mengendap Vs Removal Par-tikel

Kecepatan Mengedap (m/menit)

Rem

oval

Par

tike

l (%

)

Gambar 4.6 Grafik Hubungan antara Kecepatan Mengendap dengan

% Removal Partikel


Tabel 4.15 Data fluktuasi debit, konsentrasi BOD dan SS air buangan

Jam

% Terhadap

Aliran Total

(Q)

BOD

(mg/L)

TSS

(mg/L)

00-01 0,55 98 145

01-02 0,98 128 171

02-03 1,55 141 205

03-04 3,51 165 211

04-05 5,21 205 216

05-06 8,11 333 221

06-07 9,11 327 215

07-08 8,66 281 203

08-09 6,21 234 212

09-10 3,11 312 216



Jam

% Terhadap

Aliran Total

(Q)

BOD

(mg/L)

TSS

(mg/L)

10-11 2,11 245 267

11-12 5,26 282 241

12-13 6,22 334 264

13-14 3,22 341 238

14-15 1,25 387 243

15-16 4,21 360 234

16-17 7,55 271 230

17-18 9,47 258 211

18-19 6,91 221 199

19-20 3,25 198 210

20-21 1,2 168 196

21-22 0,92 169 158

22-23 0,88 155 129

23-24 0,55 110 150

Sumber : Lembar Tugas PBPAB 2015

Perhitungan Dimensi :

Direncanakan dua bak pengendap I

1) Debit tiap bak (Qb)

Qb=Qr

2=0,8329 m3/detik

2=0,417 m3/detik

2) Luas permukaan bak (A surface)

A= QbOFR

A = 0,417 m3 /dtk40 m ³/m ² hari

× 86400dtk

hari=900,72m2

3) Panjang dan lebar, dengan perbandingan P : L = 4 : 1

A = P x L

A = 4L x L = 4L2

L=( A4 )

0,5

= ( 900,72 m2

4 )0,5

=15,006 m=15 m

Dibuat lebar bak untuk perencanaan 15 m



P = 4 x L = 4 x 15 = 60 m

15 m

60 m

Gambar 4.7 Sketsa Dimensi Bak Pengendap I

4) Cek OFR pada debit rata-rata

= QbA

=0,417 m3/detik900,72 m2 ×86400

dtkhari

=40 m3/m2/hari

(memenuhi kriteria desain, OFR : 40 – 80 m³/m² hari)

5) Kedalaman bak direncanakan 3,0 m dan freeboard 0,5 m

Perbandingan panjang dan kedalaman bak ¿Pd

=60 m3 m

=20

6) Volume bak (V)

V=p × l×t=60 m×15 m ×3 m=2700 m3

7) Cek waktu detensi pada debit rata-rata (td)

td= VQb

=2700 m3

¿¿

(memenuhi kriteria desain, td = 1 - 2 jam)

8) Pengurangan BOD (ML)

Untuk waktu 00 -01

Q = Qmax x % aliran terhadap aliran total

= 1,166 m³/dtk x 0,55

= 0,6413 m³/dtk

BOD = 98 mg/l = 0,098 kg/m³

Berat BOD didalam air:

= Q x BOD


3m


= 0,6413 m³/dtk x 0,098 kg/m³

= 0,063 kg/dtk

Dalam 1 jam akan terakumulasi:

= 0,063 kg/dtk x 3600 dtk/jam = 226,25 kg/jam

BOD Removal :

Waktu detensi 1,799 jam mengakibatkan terjadi pengurangan konsentrasi

BOD yang besarnya tergantung pada overflow rate yang digunakan dalam desain.

Tabel 4.16 BOD Removal dan Overflow Rate Yang Mempengaruhinya

BOD Removal Overflow Rate (m3 / m2/ dt)20 0,0010424 0,0008527 0,0007130 0,0005732 0,0004734 0,0003836 0,0002537 0,00019

Sumber: Wastewater Engineering, Fair, Geyer & Okun, vol 2

Dengan flow rate sebesar 40 m³/m² hari = 0,00046 m³/m² dt akan terjadi

pengurangan konsentrasi BOD sekitar = 32 %.

Sehingga dalam 1 jam BOD yang mengendap (Removal BOD)

Y = 32 % x 226,25 kg/jam = 72,4 kg/jam

Banyak BOD tersisa (BOD sisa)

= BOD yang terakumulasi selama 1 jam – Removal BOD

= 226,25 kg/jam – 72,4 kg/jam = 153,85 kg/jam

Tabel 4.17 Pengurangan BOD

Jam % Terhadap Aliran Total (Q) Debit (m3/detik)BOD (kg/jam)

ML Removal Sisa

00-01 0,55 0,006413 2,263 0,724002 1,54

01-02 0,98 0,0114268 5,265 1,68495 3,58

02-03 1,55 0,018073 9,174 2,935634 6,24

03-04 3,51 0,0409266 24,310 7,779328 16,53



Jam % Terhadap Aliran Total (Q) Debit (m3/detik)BOD (kg/jam)

ML Removal Sisa

04-05 5,21 0,0607486 44,832 14,34639 30,49

05-06 8,11 0,0945626 113,362 36,27573 77,09

06-07 9,11 0,1062226 125,045 40,01448 85,03

07-08 8,66 0,1009756 102,147 32,68701 69,46

08-09 6,21 0,0724086 60,997 19,51904 41,48

09-10 3,11 0,0362626 40,730 13,03365 27,70

10-11 2,11 0,0246026 21,699 6,943838 14,76

11-12 5,26 0,0613316 62,264 19,92443 42,34

12-13 6,22 0,0725252 87,204 27,90538 59,30

13-14 3,22 0,0375452 46,090 14,74896 31,34

14-15 1,25 0,014575 20,306 6,497885 13,81

15-16 4,21 0,0490886 63,619 20,35802 43,26

16-17 7,55 0,088033 85,885 27,4832 58,40

17-18 9,47 0,1104202 102,558 32,81865 69,74

18-19 6,91 0,0805706 64,102 20,51263 43,59

19-20 3,25 0,037895 27,012 8,643698 18,37

20-21 1,2 0,013992 8,462 2,707956 5,75

21-22 0,92 0,0107272 6,526 2,088457 4,44

22-23 0,88 0,0102608 5,726 1,832168 3,89

23-24 0,55 0,006413 2,540 0,812655 1,73

∑ 1,166 1132,119 362,278 769,841


Berdasarkan Tabel diatas maka dapat dihitung :

Q rata-rata dalam 1 jam ¿1,166 m3/detik ÷ 24=¿0,049 m3/detik ¿

BOD sisa rata-rata ¿769,841 kg / jam÷ 24=32,077 kg/ jam

BOD rata-rata ¿(32,077 kg / jam )

¿¿

¿0,182kg

m3=182

mgL

9) Pengurangan TSS

Untuk waktu detensi antara 00 - 01

Q = Qmax x % aliran terhadap aliran total

= 1,166 m³/dtk x 0,55 %

= 0,64 m³/dtk



TSS = 145 mg/l → 0,145 kg/m³

Berat TSS didalam air :

= Q x TSS

= 0,64 m³/dtk x 0,145 kg/m³

= 0,093 kg/dtk

Dalam 1 jam akan terakumulasi :

= 0,093 kg/dtk x 3600 dtk/jam = 334,8 kg/jam

Penyisihan TSS direncanakan 50%

Sehingga dalan sejam TSS yang mengendap (Removal TSS)

Y = 50 % x 334,8 kg/jam = 167,4 kg/jam

Banyak TSS tersisa (TSS sisa)

= TSS yang terakumulasi selama 1 jam – Removal TSS

= 334,8 kg/jam – 167,4 kg/jam

= 167,4 kg/jam

Untuk perhitungan pada jam selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 4.18

berikut ini.

Tabel 4.18 Perhitungan Pengurangan TSS

Jam % Terhadap Aliran Total (Q) Debit (m3/detik)TSS (kg/jam)

ML Removal Sisa

00-01

0,55 0,006413 3,35 1,67 1,67

01-02

0,98 0,011427 7,03 3,52 3,52

02-03

1,55 0,018073 13,34

6,67 6,67

Lanjutan Tabel 4.18 Perhitungan Pengurangan TSS

Jam% Terhadap Aliran Total

(Q)Debit (m3/detik)

TSS (kg/jam)

ML Removal

Sisa

03-04 3,51 0,040927 31,09 15,54 15,54



Jam% Terhadap Aliran Total

(Q)Debit (m3/detik)

TSS (kg/jam)

ML Removal

Sisa

04-05 5,21 0,060749 47,24 23,62 23,62

05-06 8,11 0,094563 75,23 37,62 37,62

06-07 9,11 0,106223 82,22 41,11 41,11

07-08 8,66 0,100976 73,79 36,90 36,90

08-09 6,21 0,072409 55,26 27,63 27,63

09-10 3,11 0,036263 28,20 14,10 14,10

10-11 2,11 0,024603 23,65 11,82 11,82

11-12 5,26 0,061332 53,21 26,61 26,61

12-13 6,22 0,072525 68,93 34,46 34,46

13-14 3,22 0,037545 32,17 16,08 16,08

14-15 1,25 0,014575 12,75 6,38 6,38

15-16 4,21 0,049089 41,35 20,68 20,68

16-17 7,55 0,088033 72,89 36,45 36,45

17-18 9,47 0,11042 83,88 41,94 41,94

18-19 6,91 0,080571 57,72 28,86 28,86

19-20 3,25 0,037895 28,65 14,32 14,32

20-21 1,2 0,013992 9,87 4,94 4,94

21-22 0,92 0,010727 6,10 3,05 3,05

22-23 0,88 0,010261 4,77 2,38 2,38

23-24 0,55 0,006413 3,46 1,73 1,73

∑ 1,166 916,146 458,073 458,073


Berdasarkan Tabel diatas maka dapat dihitung :

Q rata-rata dalam 1 jam ¿1,166 m3/detik ÷ 24=¿0,048 m3 /detik¿

TSS sisa rata-rata ¿458,073 kg/ jam ÷ 24=19,086 kg / jam

TSS rata-rata ¿(19,086 kg / jam )

¿¿

¿0,111kg

m3=111

mgL

10) Ruang Lumpur



Dari tabel 4.17 diperoleh berat Lumpur = Jumlah TSS yang mengendap.

A. Berat Lumpur

= 458,073 kg/jam x 24 jam/hari

= 10.993,75 kg/hari

B. Specific Gravity Lumpur = 1030 kg/m³ air buangan

Volume Lumpur = (10.993,75 kg /hari)

(1030kgm3

air buangan)=10,67

m3

hari

C. Pemompaan lumpur secara otomatis yang bekerja setiap selang waktu 6

jam, maka volume lumpur selama 6 jam adalah

10,67 m3 /hari4

=2,67 m3

6 jam

D. Panjang ruang Lumpur = Lebar bak pengendap = 15 m

E. Luas bak penampung Lumpur¿Volume Lumpur

Panjang Ruang Lumpur= 2,67 m3

15 m=0,18 m2

F. Tinggi = X tan 60 = 1,732 X

G. Luas bak penampung Lumpur =[ alas+atas2 ]x 1,732X

0,18=[ x+ (x+2 x )2 ]×1,732 x

0,18=[ 4 x2 ]× 1,732 x

0,36=6,928 x2

x2= 0,366,928

=0,052

x=0,23 m=23 cm

H. Tinggi = 1,732 x 0,23 m = 0,395 m = 0,4 m

Lebar alas = 0,23 m

Lebar atas = 3 x 0,23 m = 0,69 m



I. Beban pelimpah (Weir loading) : 4,312 x 10-3 m3/m2.dtk

Untuk menampung Debit maksimum

= (1,166 m³/dtk) / 2 bak = 0,583 m³/dtk

Panjang saluran yang dibutuhkan (P)

= Q max / q

= (0,583 m³/dtk) / (4,312 x 10-3 m3/m2.dtk) = 135,2 m

Lebar bak pengendap (L = 15 m)

Maka dibutuhkan = 135,2 / 15 = 9,01 → 9 saluran pelimpah

Asumsi,

Lebar saluran pelimpah (h) : 0,4 m

Tingi saluran pelimpah (ho): 0,2 m

Q/A = 0,583 m³/dtk / (0,4 x 0,2) m2 = 7,29 m/dtk

Q/A =1n

x R23 x S

12

Maka :

7,29 m/dtk =1

0,013x ( 0,4 x 0,2

0,4+(2∗0,2) )23 x S

12

S1/2 = 0,44 m/m

S = 0,194 m/m

Tinggi saluran (Hs)

= S x L

= 0,194 m/m x 15 m = 2,904 m → 290,4 cm

Kehilangan tekanan pada saluran pelimpah (hL)

ho = [ ( (hL )2+2(n∗q∗L)2 )(g∗h ²∗hL) ]

12



0,2 = [ ((hL )2+2(2∗4,312 . 10−3 m 3

m2 . dtk∗15 m)2

)(9,81

m2detik

∗(0,4 m )2∗hL) ]12

0,2 (1,57 x hL) ½ - hL = 0,18

hL = 0,016 m

Head Loss yang terjadi pada saluran pelimpah (Hz)

= ho – hL = (0,2 – 0,016 ) m = 0,184 m = 18,4 cm

4.4.2 Secondary Treatment

Pengolahan tingkat kedua ini bertujuan untuk menyisihkan senyawa

organik yang tidak tersisihkan pada pengolahan tingkat pertama.

4.4.2.1 Activated Sludge (Lumpur Aktif)

Activated sludge merupakan proses pengolahan biologis yang

memanfaatkan mikroorganisme dalam mengurai senyawa organik dalam air

buangan menjadi senyawa yang lebih sederhana dan mampu menurunkan

kadar BOD di dalamnya.

Kriteria Desain

Tipe complete mix

VSS yang masuk reaktor dapat diabaikan

Rasio F/M = (0,2 – 0,6)/hari

Sludge retention time (θc) = (5 – 15) hari

Aerator Loading = (0,8 – 2,0) kg/m³.hari

MLSS = (3000 – 6000) mg/l

detention time = (4-5) jam

Resirculation ratio (Qr/Q) = 0,25-1,00 = Q. resirculasi / Q . masuk

Kedalaman tangki aerator = (3-5) m, free board = (0,3-0,6) m

Konsentrasi O2 = (1 – 2) mg/l

Volume udara = (0,5 – 2,0) ft³/gall

Efisiensi penyisihan BOD = (50 -90) %

Efisiensi penyisihan TSS = (55 -95) %



Desain Terpilih

Effluen dengan BOD5 dan TSS = 2 mg/L

θc = 10 hari

Y = 0,5 mg/mg

MLVSS = 4500 mg/L

kd = 0,06/hari

Ratio of MLVSS to MLSS = 0,8

BOD5 = 68% BODultimate

Perhitungan :

1) Bak Aerasi

Q rata–rata = 0,8329 m3/dt = 71.962,56 m³/hari

BOD5 sisa= 32,077 kg/jam

=

(32,077kg / jam x106 mg /kg)

(71.962,56m3

harix ( hari

24jam))×

103 L

1m3

= 10,7 mg/L BOD5 yang masuk dalam reaktor

TSS sisa = 19,086 kg/jam

=

(19,086 kg / jam x106 mg /kg)

(71.962,56m3

harix ( hari

24jam))×

103 L

1 m3

= 6,37 mg/L TSS yang masuk dalam reaktor

Influen bak aerasi ditingkatkan (5-10) % diambil 10% untuk mengatasi

berbagai penetapan yang tidak pasti, maka perhitungan BOD5 dan TSS

setelah ditingkatkan menjadi 10% adalah :

BOD5 = [10,7 + (10,7 *10%)] = 11,77 mg/L

TSS = [6,37 + (6,37 *10%] = 7,01 mg/L

Effluen (baik BOD5 maupun TSS) yang diharapkan 2 mg/L



Efluen BOD5 = Influen BOD5 yang lolos dari pengolahan + BOD5 Eff.TSS.

Effluen biological solid yang biodegrable, assumsi effluent yang mengandung

biological solid : 65%, BOD Ultimate dari satu sel 1.42 (massa sel) dimana

factor BOD5 : 0,68 ultimate BOD, sehingga :

BOD5 dari effluent TSS

= 2 mg/L x 0,65 x 1,42 x 0,68 = 1,26 mg/L

Effluent BOD5 yang lolos dari pengolahan (Se)

= 2 mg/l – 1,26 mg/l mg/l = 0,74 mg/L

Efisiensi pengolahan (E)

=[ (So−Se)So ] x 100%

Dimana,

Efisiensi pengolahan BOD5

=[ (11,77−0,74)11,77 ]x 100% = 93,71 %

Efisiensi pengolahan seluruhnya

=[ (11,77−2)11,77 ] x 100% = 83,01 %

2) Perhitungan pengolahan Lumpur aktif

Perhitungan debit influent BOD5 dan TSS :

Qr = 71.962,56 m³/hari

BOD5 = (71.962,56 m³/hari x 11,86 mg/L)/1000 = 853,48 kg/hari

TSS = (71.962,56 m³/hari x 7,33 mg/L)/1000 = 527,49 kg/hari

Menghitung Lumpur yang ada di pengolahan pertama :

BOD5 (32% penyisihan) = 853,48 kg/hari x 0,32 = 273,11 kg/hari

TSS (50% penyisihan) = 527,49 kg/hari x 0,5 = 263,75 kg/hari

Konsentrasi solid = 45 %

Specific gravity = 1,03



Q Lumpur = ¿¿

¿0,589 m3/hr

Menghitung debit efluen, BOD5 dan TSS :

Debit = 71.962,56 m³/hari – 0,589 m³/hari = 71.961,97 m³/hari

BOD5 = 853,48 – 273,11 = 580,37 kg/hari

= 580,37 kg/hr x 106 mg/kg x (1/71.962,56) m³/hr x 10-3 m³/L

= 8,065 mg/L

TSS = 527,49 – 263,75 = 263,74 kg/hari

= 263,74 kg/hr x 106 mg/kg x (1/71.961,97) m³/hr x 10-3 m³/L

= 3,665 mg/L

Perhitungan volume reactor (direncanakan 4 buah bak) :

Qr = 71.961,97 m³/hari

Qr/bak =(71.961,97)

4 = 17.990,49 m³/hari

V = Q x θc x Y x [(So-S)/א] x [1 + (Kd*θc)]

Keterangan :

MLVSS = (4500 mg/l)

Konsentrasi mikroorganisme (massa/Vol) = א

θc = Umur Lumpur 10 hari

Y = Koefisien kecepatan pertumbuhan mikroorganisme (0,5)

So = Konsentrasi influen air buangan (11,77 mg/l)

S = Konsentrasi efluen air buangan (0,74 mg/l)

Kd = Koefisien kematian organisme (0,06/hari)

Maka,

V = 17.990,49 m³/hari x 10 x 0,5 x [(11,77 – 0,74)/4500] x [1 + (0,06*10)]

= 352,77 m³

Menghitung buangan Lumpur aktif :

Yabs = [ Y / (1+(Kd*θc)]

= [0,5 /(1+(0,06*10)] = 0,3125

Penambahan TVSS

= Yabs x Q x (So-S)



= [0,3125 x 17.990,49 x (11,77– 0,74)x 10³] /1000000

= 62,01 kg/hr

Penambahan TSS (Penambahan TSS : Efisiensi penyisihan TSS)

= 62,01 kg/hr/0,8 = 77,51 kg/hr

TSS pada buangan Lumpur aktif

= 77,51 kg/hr – [(2 gr/m³ x (17.990,49 – 0,589) m³/hr x (kg/10³ gr)]

= 41,53 kg/hr

Konsentrasi MLVSS

= 4500 mg/l x (1/0,8) = 5625 mg/l = 5,625 kg/m3

Volume buangan lumpur aktif

= 41,53 kg/hari x1

(5,625 kg /m3) = 7,38 m3/hari

BOD5 pada buangan lumpur aktif

= 41,53 kg/hari x 0,65 x 1,42 x 0,68 = 26,066 kg/hr

BOD5 yang larut

= 0,74 mg/L x (90/1000) = 0,067 kg/hr

Total BOD5 yang larut

= (26,066 + 0,067) kg/hr = 26,133 kg/hr

Perhitungan percampuran Lumpur :

Q = 0,265 m³/hari + 6,55 m3/hari = 6,185 m³/hari

BOD5 = 580,37 kg/hr + 26,133 kg/hr = 606,503 kg/hari

TSS = 263,74 kg/hr + 41,53 kg/hr = 305,27 kg/hari

Dimensi tangki :

Kedalaman yang direncanakan, h : 10 m

A = V/h

= 352,77 m³ /10 m = 35,277 m² 36 m

Perbandingan panjang dan lebar , P : L = 4 : 1



A = P x L

L = (A/4)0,5 = (36 /4) 0,5 = 3 m

P = (4 x 3) m = 12 m

H = (10,0 + 0,5) m = 10,5 m

4.4.2.2 Bak Pengendap II

Fungsi bak pengendap II adalah untuk mengendapkan partikel-partikel

yang terbentuk pada proses Lumpur aktif.

Kriteria Desain

Overflow rate = (16 – 32) m3/m2/hari

Loading = (3 – 6) kg/m3/jam

Kedalaman = (3,5 – 5) m

Weir loading = (125 – 500) m3/m.hari

Diameter bak = (3 – 60) m

Slope dasar = 50 mm/m

Waktu detensi = (2 – 4) jam

Desain terpilih :

Waktu detensi = 3 jam

Overflow rate = 25 m3/m2/hari

Weir loading = 500 m3/m.hari = 5,79 x 10-3 m3/m.dtk

Perhitungan :

1) Volume bak

Volume bak (Vb) :

= Q rata-rata x Td x 3600

= 0,8329 m3/dt x 3 jam x 3600 dtk/jam = 8.995,32 m³

2) Dimensi bak

Luas bak =(0,8329m3

dt )×(86400 detik /hari)

(25 m3/m2/hari)= 2.878,5 m2



Diameter =((4 × A)π )

12= ( 4× 2.878,5

3,14 )12 = 60,56 m = 61 m

Kedalaman =VA

= 8.995,322.878,5

= 3,125 m = 3 m

Freeboard (f) ditentukan sebesar 20% dari kedalaman bak, sehingga :

= 20% x 3,125 = 0,625 m = 0,6

Total Kedalaman

= 0,625 + 3,125 = 3,75 m = 4 m

3) Sistem inlet

Digunakan centre feed yaitu air buangan dialirkan melalui bagian tengah

bak dengan menggunakan pipa cast iron pipe Ф = 400 mm

v =QA

=(0,8329 m3/dt)(1/ 4∗π∗(0,4)2)

= 6,63 m/detik

4) Sistem outlet

Digunakan alat ukur V notch 900

Panjang effluent weir plate = π x d = 3,14 x 60,56 = 190,16 m

Jarak antara V notch direncanakan, L = 0,4 m

Jumlah pelimpah, n = 190,16

0,4 = 475,4 = 475 buah

Debit Pelimpah, Qp = (0,8329m3/dt)

(475)= 0,0018 m3/detik

Tinggi muka air pada pelimpah = ( Q1,4 )

25 = ( 0,0018

1,4 )25 = 0,07 m = 7 cm

5) Saluran pengumpul supernatan

Bentuk saluran segi empat dengan lebar = 1 meter dan kecepatan dalam

saluran adalah 6,63 m/detik.

Weir loading = 500 m3/m.hari = 5,79.10-3 m3/m.dtk

Across =QV

= 0,8329 m3 /dt6,63 m /detik

= 0,126 m2



Tinggi saluran = Across

L =

0,1261

= 0,126 m = 12,6 cm

Freeboard (f) ditentukan sebesar 20% dari tinggi saluran, sehingga :

= 20% x 12,6 = 2,52 cm

Total tinggi

= (12,6 + 2,52) cm = 15,12 cm = 16 cm

6) Ruang lumpur

Banyak TSS yang dihasilkan = 263,74 kg/hari = 3,053 gr/dtk

Konsentrasi TSS pada effluent = Berat TSS

Q

= 3,053 gr /dtk

0,8329 m3 /dt = 3,67 gr/m3

= 3,67 mg/L

Rasio MLVSS/MLSS = 0,8

TSS yang dikehendaki keluar (TSS effluent) = 0,6 mg/L

Maka TSS effluent = 0,6 mg/L x Q

= 0,6 mg/L x 0,8329 m3/dtk

= 499,74 mg/dtk

= 43,18 kg/hari

TSS di effluent bak Pengendap II (TSS2)

TSS2 = TSS – TSS eff

= 263,74 kg/hari – 43,18 kg/hari

= 220,56 kg/hari

Asumsi Kadar SS 4%

Maka berat lumpur = ( 1004 ) x 220,56 kg/hari

= 5514 kg/hari

Berat jenis lumpur = 1030 kg/m3

Maka volume lumpur = Berat lumpur

Berat jenis lumpur



=5514 kg /hari

1030 kg /m3

= 5,35 m3/hari

4.4.3 Pengolahan Lumpur

Lumpur merupakan hasil sampingan dari instalasi air buangan, berasal dari

bak pengendap pertama, bak pengendap kedua, grit chamber dan pengolahan

biologi. Proses pengolahan lumpur dimaksudkan untuk mengolah lumpur agar

tidak menimbulkan bau yang dapat mengganggu lingkungan.

4.4.3.1 Sludge Thickener

Sludge Thickener adalah salahsatu proses pengolahan lumpur, yang

dimaksudkan untuk mereduksi lumpur dengan mengurangi kandungan air

yang terdapat di dalam lumpur.

Kriteria Desain

Lumpur berasal dari bangunan primary treatment dengan kadar solid (4,6 -

9)%, Lumpur dari bangunan secondary treatment tidak diolah tetapi

dimanfatkan untuk keperluan pertanian sehingga mengurangi beban

pengolahan

Kadar solid yang dipisahkan dari primary treatment = (0,8-10) %

Surface loading = (400 - 900) gpd/ft²

Pembebanan solid = (8 - 16) lb/ft.d

Tinggi sludge thickener = (10 - 15) ft

Presentasi solid dalam sludge : Unthickened = (3 - 6) %

Thickened = (7 - 9) %

Sludge volume rasio (SVR) = 0,5 - 0,2

Sludge blanket depth = (2 – 8) ft

Desain terpilih

Lumpur berasal dari Bak Pengendap I dan Bak Pengendap II

Kadar solid dalam Bak Pengendap I = 9%

Kedalaman tangki = 15 ft ( 4,572 m)



Solid Loading = 15 lb/ft².d

Perhitungan :

1) Volume Lumpur

V Lumpur = BP I + BP II

= (7,38 + 5,35) m³/hari = 12,73 m³/hari

2) Berat total solid

Kadar solid pada bak pengendap I = 4 %

Berat solid per hari = 12,73 m³/hari x 4% x 1030 kg/m3

= 524,476 kg/hari

Suspended solid dalam satu hari = 524,476 kg/hari x 2,2

= 1.153,85 lb/hari

3) Dimensi bak

Solid Loading = 15 lb/ft².d

Luas permukaan thickener =1.153,85lb /d

15 lb / ft ². d x

0,0929 m ²ft ²

= 7,15 m2

Diameter sludge thickener (d) = [ (4 × 7,15m2)3,14 ]

0,5

= 3,02 m = 3 m

Kedalaman 15 ft ( 4,572 m) (asumsi)

Volume thickener = 4,572 m x 3,14 x (3,02 m)2

= 130,93 m³

Freeboard = 20 % x 4,572 m = 0,9144 m = 1 m

4) Volume Solid Campuran

Vs = Berat solid per hari

d

= 524,476 kg /hari

3,02 m = 173,67 L/hari

Berat Sludge = 1000 x 4 % x 524,476 kg/hari = 20.979,04 kg/hari

Volume sludge = 20.979,04 kg /hari

1,030 kg/ L = 20.368 L/hari



Volume air = Volume sludge – Vs

= 20.368 L/hari – 173,67 L/hari

= 20.194,33 L/hari

5) Dimensi saluran

Saluran pengumpul supernatan

Q = 20.194,33 L/hari = 0,0002 m³/dtk

V = 0,7 m/dtk (asumsi)

Ac = (0,0002 m³/dtk) / (0,7 m/dtk)= 0,00029 m²

D = [ (4 x 0,00029 m²) / 3,14 ]0.5 = 0,019 m 1,9 cm

Saluran persegi

b x y = 2y²

2y² = 1,9 cm

y = 0,97 cm

6) Inlet

Q = 2499416,2 L/hari = 0,0289 m³/dtk

Kecepatan saluran, V = 0,2 m/dtk (asumsi)

Luas penampang basah, Ac = QA

=0,0289 m ³/dtk

0,2m /dtk = 0,1445 m2

Diameter saluran,D =¿¿ = 0,4 m

7) Outlet

Q = 599,8 L/hari = 6,94 x 10-6 m³/dtk

Kecepatan saluran, V = 0,2 m/dtk (asumsi)

Luas penampang basah, Ac = QA

=6,94 ×10−6 m ³ /dtk0,2 m /dtk

= 3,47 x 10-5 m2

Diameter saluran, D = ¿¿



= 0,00066 m

4.4.4 Desinfeksi

Kegunaan desinfeksi pada limbah cair adalah untuk mereduksi konsentrasi

bakteri secara umum dan menghilangkan bakteri patogen. Kebutuhan chlorine

untuk proses desinfeksi tergantung pada beberapa faktor. Chlorine adalah

oksidator dan akan bereaksi dengan beberapa komponen termasuk komponen

organik pada limbah

Kriteria Desain :

Dosis kaporit = (0 – 15) mg/L

Kadar Klor dalam kaporit = 60 %

Kapasitas pembubuh pada tangki pembubuh = (100 – 500) cc

Waktu kontak = (15 – 45) menit

Berat jenis kaporit = (0,8 - 0,88) kg/L

Kecepatan aliran dalam tangki kontak = (2 – 4,5) m/menit

= (0,033 – 0,075 m/detik)

Desain Terpilih :

Dosis kaporit = 10 mg/L

Kecepatan aliran = 0,06 m/detik

Waktu kontak = 20 menit

Kapasitas pembubuh = 300 cc/menit

Pehitungan :

1) Dimensi pembubuh

Kapasitas pembubuh 300 cc/menit, periode pengisian 24 jam sekali

Volume bak pembubuh = 300 cc/menit x 24 jam x 60 menit

= 432000 cc = 0,432 m3

Apabila dilakukan pembubuhan, maka agar debit yang diberikan relatif

konstan kedalaman bak harus sekecil mungkin. Bila diambil h = 20 cm =

0,2 m

Maka A = 0,432 m3

0,2 m = 2,16 m2



2) Dimensi bak kontak

V = Q x td

= 0,8329 m3/dt x 20 menit x 60 detikmenit

= 999,48 m3

Direncanakan 4 buah bak, sehingga volume masing-masing bak adalah

= 999,48 m3

4 = 249,87 m3

Panjang bak = v x td

= 0,06 m/detik x 20 menit x 60 detikmenit

= 72 m

Bila Lebar ruang 1 m, maka kedalaman :

D = V

P x L =

249,8772 x 1

= 3,47 m = 4 m

Freeboard = 20% x 3,47 m = 0,694 m = 0,7 m

Bila satu bak dibuat 6 saluran dengan 5 belokan, ketebalan dinding 0,2 m

Panjang = (726

- (5 x 0,2)) = 11 m

Lebar = ((6 x 1) + (5 x 0,2)) = 7 m

Head loss

R = 1 x 0,8329

(2 x0,754 )+1= 0,33 m

n = 0,013

S = [ v× n

R23 ]

2

= [ 0,06 × 0,013

(0,33 )23 ]

2

= 2,67 x 10-6 m/m

hL = S x P

= (2,67 x 10-6 )m/m x 72 m = 1,92 x 10-4 m

vbelok = 3v

= 3 x 0,06 m/detik= 0,18 m/detik

hbelok = K x v2

2 g

= 0,37 x 0,182

2 x 9,81= 6,11x10-4 m



Head loss total

= hL + hbelok

= (1,92 x 10-4 m + 6,11 x 10-4 m)

= 8,03 x 10-4 m


Tb-pbpald Bab IV Ilvan

Documents

Transcript of Tb-pbpald Bab IV Ilvan