kel 02a tugas 06 laporan akhir pbpal
DESCRIPTION
laporanTRANSCRIPT
LAPORAN AKHIRDESAIN TEKNIK LINGKUNGAN I - PBPAL
TL- 4101
Disusun oleh
Ivy Febrianti 15312019
Riska Indriyani M. 15312021
Akbar Syahid R. 15312023
Silvany Dewita 15312025
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2015
PRAKATA
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena dengan rahmat-Nya kami dapat
menyelesaikan penulisan laporan Desain Teknik Lingkungan I mengenai Perancangan Bangunan
Pengelolaan Air MInum. Tujuan dari penulisan laporan ini adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah
Desain Teknik Lingkungan I dan juga sebagai media pembelajaran baik bagi penulis maupun pembaca
dalam memahami perencanaan sistem pengolahan air limbah.
Selama penyusunan lapran ini, kami menyadari bahwa begitu banyak pihak yang membantu
penulis baik langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini kami mengucapkan
terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua penulis yang senantiasa dan mendukung penulis baik secara moril maupun materil,
2. Prof. Dr. Ing. Ir. Prayatni Soewondo, MS. Beserta seluruh team teaching yang telah memberikan
pembelajaran dan pengetahuan mengenai perencanaan pembuangan air limbah,
3. Kak Sinny Abfertiawan sebagai coordinator asisten yang senantiasa mengarahkan kami,
4. Kak Amrini A. Shafdar sebagai asisten yang telah membantu dan mengarahkan kami selama
penyusunan laporan ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu,
penulis sangat mengharapkan saran serta kritik agar dapat menjadi pembelajaran untuk masa yang akan
datang. Penulis berharap laporan ini dapat bermanfaat dan dapat meningkatkan pengetahuan mengenai
sistem pengolahan air lmbah.
Bandung, 9 Oktober 2015
Penulis
i
DAFTAR ISI
PRAKATA.......................................................................................................................................i
DAFTAR TABEL..........................................................................................................................iv
DAFTAR GAMBAR.......................................................................................................................v
BAB I...............................................................................................................................................1
PENDAHULUAN...........................................................................................................................1
1.1 Latar Belakang..................................................................................................................1
1.2 Tujuan...................................................................................................................................1
1.3 Rumusan Masalah.................................................................................................................1
1.4 Ruang lingkup.......................................................................................................................2
1.5 Metodologi............................................................................................................................2
BAB II.............................................................................................................................................3
GAMBARAN DASAR PERENCANAAN.....................................................................................3
2.1 Umum....................................................................................................................................3
2.2 Daerah Perencanaan..............................................................................................................8
2.3 Beban Pengolahan...............................................................................................................11
2.3.1 Perhitungan Konsentrasi setelah Pencampuran.............................................................11
2.3.2 Target Pengolahan........................................................................................................12
2.3.3 Perhitungan Efisiensi....................................................................................................13
2.3.4 Perhitungan Beban Pengolahan....................................................................................14
2.4 Persyaratan Baku Mutu Air Limbah Domestik..................................................................14
2.4.1 Parameter......................................................................................................................14
2.4.2 Peraturan Perundang-undangan tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pencemaran Air...........................................................................................................................................16
BAB III..........................................................................................................................................19
ANALISA DAN UNIT PENGOLAHAN AIR LIMBAH.............................................................19
3.1 Konfigurasi Unit Pengolahan Limbah Domestik................................................................19
3.2 Tahapan Pengolahan Limbah Domestik.............................................................................19
3.2.1 Primary Treatment........................................................................................................19
ii
3.2.2 Secondary Treatment....................................................................................................25
3.2.3 Tertiary Treatment........................................................................................................27
BAB IV..........................................................................................................................................33
UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH...................................................................33
4.1 Bar screen............................................................................................................................33
4.2 Bak Pengendapan.................................................................................................................36
4.4 Tar (Tangki Aliran Rata-rata)..............................................................................................41
4.5 Oxidation Ditch....................................................................................................................47
4.5 Clarifier...............................................................................................................................51
4.7 Gravity Thickener...............................................................................................................53
4.8 Sludge Drying Bed..............................................................................................................57
4.9 Profil Hidrolis......................................................................................................................59
BAB V...........................................................................................................................................61
KESIMPULAN..............................................................................................................................61
DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................................62
LAMPIRAN……………………………………………………………………………………...64
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Variasi BOD5 di Berbagai Daerah………………………………………………………. 11
Tabel 2.2 Hasil Perhitungan Konsentrasi setelah Pencampuran…………………………………… 11
Tabel 2.3 Kriteria Mutu Air Kelas I PP No. 82 tahun 2001………………………………………... 13
Tabel 2.4 Hasil Perhitungan Efisiensi Setiap Parameter…………………………………………… 13
Tabel 2.5 Hasil Perhitungan Beban Pengolahan …………………………………………………... 14
Tabel 2.6 Baku Mutu Air Limbah Domestik dalam KepMen LH No.112 Tahun 2009…………… 16
Tabel 2.7 Baku Mutu Air Limbah Domestik dalam PerGub Prov DKI. Jakarta No.122/2005……. 17
Tabel 2.8 Klasifikasi Air Berdasarkan PP 82 Tahun 2001………………………………………… 18
Tabel 3.1 Kriterian Desain Bak Pengendapan …………………………………………………….. 22
Tabel 3.2 Kriteria Desain TAR…………………………………………………………………….. 25
Tabel 3.3 Kriteria Desain Sludge Thickener (Gravity Settling)……………………………………. 30
Tabel 3.4 Kriteria Desain Sludge Drying Bed ……………………………………………………... 31
Tabel 3.5 Kriteria Desain Sludge Drying Bed……………………………………………………… 32
Tabel 4.1 Parameter untuk Bar Screen……………………………………………………………... 33
Tabel 4.2 Faktir Tingkat pada Bentuk Bukaan /Bar Screen……………………………………….. 34
Tabel 4.3 Kriteri Desain Bak Pengendapan………………………………………………………... 36
Tabel 4.4 Kriteri Desain Dimensi Bak Pengendapan………………………………………………. 38
Tabel 4.5 Fluktuasi air Buangan Domestik………………………………………………………… 41
Tabel 4.6 Perhitungan Volume …………………………………………………………………….. 44
Tabel 4.7 Kriteria Desain Oxidation Ditch………………………………………………………… 47
Tabel 4.8 Kriteria Desain Clarifier………………………………………………………………… 52
Tabel 4.9 Kriteria Desain untuk Gravity Thickener………………………………………………... 54
Tabel 4.10 Kriteria Desain untuk Sludge Drying Bed……………………………………………… 57
Tabel 4.11 Headloss unit sistem pengolahan air limbah…………………………………… 60
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Preliminary Screen…………………………………………………………… 4Gambar 2.2 Desinfection Ozone…………………………………………………………... 5Gambar 2.3 Oxidation Ditch ……………………………………………………………… 5Gambar 2.4 Sludge Pump………………………………………………………………….. 6Gambar 2.5 Diagram Proses Perencanaan………………………………………………… 7Gambar 2.6 Jenis Unit Operasi dan Proses Berdasarkan Parameter Baku Mutu (1)……… 7Gambar 2.7 Jenis Unit Operasi dan Proses Berdasarkan Parameter Baku Mutu (2)……… 8Gambar 2.8 Jenis Unit Operasi dan Proses Berdasarkan Parameter Baku Mutu (3)……… 8Gambar 3.1 Konfigurasi Sistem Pengolahan Limbah Domestik Perkantoran…………….. 19Gambar 3.2 Bar Screen …………………………………………………………………… 20Gambar 3.3 Bak Pengendapan ……………………………………………………………. 21Gambar 3.4 Grease Trap....................................................................................................... 22Gambar 3.5 On-line Equalization…………………………………………………………. 24Gambar 3.6 Off-line Equalization......................................................................................... 24Gambar 3.7 Oxidation Ditch Activated Sludge System……………………………………. 25Gambar 3.8 Oxidation Ditch dengan Nitrifikasi dan Denitrifikasi………………………... 26Gambar 3.9 Kriteria Desain Oxidation Ditch……………………………………………… 27Gambar 3. 10 Sludge Thickener (Gravity Settling)………………………………………... 29Gambar 3.11 Sludge Drying Bed………………………………………………………….. 31Gambar 4.1 Perhitungan volume TAR…………………………………………………….. 45
v
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Aktivitas manusia tidak terlepas dari lingkungan yang berada di sekitarnya. Berbagai
aktivitas tersebut menghasilkan limbah yang mana bila dilihat berdasarkan sumbernya,
dapat dibedakan menjadi limbah domestik dan limbah industri. Limbah domestik adalah
limbha yang berasal dari aktivitas rumah tangga sedangkan limbah industri adalah limbah
yang berasal dari aktivitas industri. Air limbah domestik dapat berupa tinja, air seni, limbah
kamar mandi dan sisa kegiatan rumah tangga lainnya. Semakin lama, jumlah penduduk
suatu daerah semakin tinggi sehingga kuantitas air limbah domestik pun semakin besar
apabila limbah yang dibuang ke lingkungan melebihi kapasitas lingkungan dalam
melakukan self purification, maka akan terjadi pencemaran di suatu badan air. Lingkungan
yang tercemar akan mengakibatkan penurunan kualitas lingkungan hingga pada akhirnya
dapat menimbulkan penyakit pada masyarakat sekitar dan pada organisme di suatu
ekosistem tercemar. Maka dari itu diperlukan sistem yang dapat digunakan dalam
pengolahan air limbah domestik.
1.2 Tujuan
1. Memahami tahapan perencanaan suatu sistem pengolahan air limbah domestik.
2. Memahami perhitungan rinci untuk setiap unit pengolahan dan menuangkannya dalam
bentuk gambar teknik yang baik dan benar.
3. Mengevaluasi permasalahan yang timbul pada suatu sistem pengolahan air limbah
domestik.
1.3 Rumusan Masalah
1. Bagaimana tahap perencanaan suatu sistem pengolahan air limbah domestik?
1
2. Bagaimana perhitungan rinci yang digunakan untuk setiap unit pengolahan dan
kemudian menuangkannya dalam bentuk gambar teknik yang baik dan benar?
3. Apa permasalahan yang timbul pada suatu sistem pengolahan air limbah domestik?
1.4 Ruang lingkup
1. Membuat skema alternative sistem pengolahan yang terdiri dari unit-unit proses/operasi
yang mungkin diperlukan berdasarkan parameter-parameter kualitas air baku dan air
limbah yang akan diturunkan.
2. Membuat rencana layout alternative sistem yang terpilih.
3. Melakukan perancangan rinci dari unit-unit terpilih.
4. Membuat gambar perencanaan setiap unit yang digunakan, meliputi gambar denah,
potongan memanjang, potongan melintang dan detail-detail bagian tertentu.
5. Membuat profil hidrolis yang menggambarkan taraf muka air dari unit operasi pertama
hingga reservoir.
1.5 Metodologi
Perencanaan suatu pengolahan air limbah ini dilakukan dengan langkah-langkah sebagai
berikut:
1. Latar belakang perencanaan.
2. Tujuan perencanaan.
3. Studi literature.
4. Pengolahan data.
5. Perencanaan sistem pengolahan limbah domestik
6. Analisis.
7. Pembuatan laporan
2
BAB II
GAMBARAN DASAR PERENCANAAN
2.1 Umum
Dalam menentukan perencanaan teknologi pengolahan air limbah perlu diperhatikan beberapa
hal berikut ini:
Karakteristik air limbah yang ada (influent)
Karakteristik air limbah yang diinginkan (effluent)
Lahan yang tersedia
Biaya yang diperlukan untuk instalasi dan operasional
Pemilihan unit operasi dan unit proses yang digunakan tergantung dari pengalaman, peraturan
yang berlaku terhadap metoda pengolahan, ketersediaan peralatan pengolahan, pemanfaatan
terhadap unit-unit yang yang sudah ada, biaya investasi dan operasional pemeliharaan, serta
karakteristik air limbah sebelum, dan sesudah pengolahan. Terdapat beberapa alternatif
pengolahan air limbah yang bisa dipilih sehubungan dengan beban pengolahan yang harus diolah
sehingga dapat menghasilkan efluen yang sesuai dengan baku mutu air limbah yang telah
ditentukan.
Kriteria dalam memilih unit pengolahan yang tepat adalah sebagai berikut:
Efisiensi pengolahan
Ditujukan agar efisiensi pengolahan menghasilkan efluen yang sesuai dengan persyaratan
yang ditentukan untuk dibuang ke badan air atau dimanfaatkan kembali.
Aspek teknis
a. Segi konstruksi menyangkut teknis pelaksanaan, tenaga ahli, kemudahan material
konstruksi dan instalasi pembangunan.
b. Segi operasional dan pemeliharaan menyangkut tenaga ahli, kemudahan dalam
pengoperasian dan pemeliharaan instalasi.
3
Aspek teknis
Mengenai masalah pembiayaan (finansial) dalam hal konstruksi, operasi dan
pemeliharaan IPAL.
Aspek lingkungan
Kemungkinan terjadinya gangguan yang dirasakan oleh penduduk akibat adanya
ketidakseimbangan faktor ekologis.
Pemilihan Teknologi Pengolahan Air Limbah
Proses pengolahan air limbah dapat diklasifikasikan menjadi dua golongan, yaitu:
1. Pengolahan berdasarkan unit operasi dan unit proses, dibedakan menjadi:
a. Pengolahan secara fisik adalah proses pengolahan yang biasanya dilakukan dengan
penyaringan, pemarutan, penghilangan bahan butiran, dan padatan organik
tersuspensi. Unit pengolahannya berupa sumur pengumpul, screen, mixer, bak
pengendap, dan filter.
Gambar 2.1 Preliminary Screen
b. Pengolahan secara kimia adalah proses pengolahan dengan melakukan penambahan
bahan kimia, misalnya klor. Pengolahan ini meliputi adsorpsi, presipitasi, gas
transfer, dan desinfeksi.
4
Gambar 2.2 Desinfection Ozone
c. Pengolahan secara biologi adalah proses pengolahan melalui aktifitas
mikroorganisme, misalnya bakteri dan ganggang. Pengolahan ini ditujukan untuk
menghilangkan bahan organik yang dapat didegradasi dalam air limbah. Pengolahan
biologis berdasarkan pemakaian oksigennya, yaitu proses aerobik, anaerobik, dan
fakultatif.
Gambar 2.3 Oxidation Ditch
2. Pengolahan berdasarkan tingkatannya, yaitu:
a. Pengolahan primer adalah proses pengolahan tahap awal yang biasanya berupa
pengolahan secara fisik.
b. Pengolahan sekunder adalah proses pengolahan tahap kedua yang biasanya berupa
gabungan antara proses kimia dan biologis, dimana pengolahan ini bertujuan untuk
mengurangi jumlah bahan organik di dalam air limbah
c. Pengolahan tersier adalah proses pengolahan lanjutan dari pengolaham sekunder yang
bertujuan untuk menghilangkan konstituen yang tidak dapat dihilangkan dalam
pengolahan sekunder, misalnya N dan P.
5
Proses pengolahan air limbah menghasilkan lumpur yang umumnya mengandung 0,25% - 12%
padatan. Kandungan padatan ini tergantung dari unit operasi dan proses yang digunakan. Tujuan
dari pengolahan lumpur adalah mereduksi volume lumpur, menjaga agar proses pembusukan
yang terjadi tidak membahayakan, memanfaatkan lumpur sebagai pupuk. Unit pengolahan
lumpur antara lain sludge thickener, sludge disgester, dan sludge drying bed.
Gambar 2.4 Sludge Pump
6
Gambar 2.5 Diagram Proses Perencanaan
Gambar 2.6 Jenis Unit Operasi dan Proses berdasarkan Parameter Baku Mutu (1)
7
Gambar 2.7 Jenis Unit Operasi dan Proses berdasarkan Parameter Baku Mutu (2)
Gambar 2.8 Jenis Unit Operasi dan Proses berdasarkan Parameter Baku Mutu (3)
2.2 Daerah Perencanaan
Perencanaan dan perancangan di suatu daerah yang akan dilayani IPAL memerlukan informasi
dasar betupa debit eksisting dan proyeksi penduduk, karakterstik hidrolik, dimensi, dan
operasional. Selain itu perlu juga diketahui konsentrasi dan debit limbah untuk menentukan
kapasitas dan karakterisik operasional yang sesuai dengan tujuan pengolahan.
Sumber dan Debit Air limbah
- Estimasi air limbah dapat diketahui dari data pemakaian air bersih
- Biasanya rasio 60 – 70% dari konsumsi air
- Dipengaruhi oleh kualitas dan kuantitas supply air
- Variasi air limbah dipengaruhi oleh musim, industry, dan lain-lain
8
- Faktor debit puncak bisa diketahui dari debit puncak dibagi dengan debit rata-rata
Beban massa
- Beban massa digunakan untuk mengetahui kondisi puncak beban pengolahan sehingga
akan diketahui juga kinerja instalasi
- Beban massa juga bervariasi besarannya tergantung musim, aktivitas industry, dan lain-
lain.
- Tidak ada typical wastewater.
Debit rencana
- Ditentukan pada awal dan akhir periode desain
Rasional pemilihan debit
- Pertimbangkan hidrolisis dan proses
- Unit proses dan saluran hidrolik harus didesain untuk mengakumulasi debut puncak yang
terjadi
- Unit operasi didesain berdasarkan waktu detensi atau debit overflow (debit per luas
permukaan unit) untuk mencapai penyisihan BOD dan TSS yang diinginkan.
Faktor-faktor penting dalam pemilihan lokasi IPAL:
- Geometrik lahan IPAL
- Topografi
- Kondisi tanah dan pondasi
- Lokasi inlet (sewer)
- Lokasi outlet (point of discharge)
- Plant hydraulics
- Jenis proses yang digunakan
- Kinerja dan efisiensi proses
- Akses transportasi
- Akses pekerja
- Reabilitas dan pembiayaan operasional
- Estetika
9
- Pemgendalian lingkungan
- Rencana pengembangan (tambahan lahan)
Dalam menentukan daerah perencanaan, lihatlah apakah lahan tersebut tahan terhadap banjir atau
tidak, bagaimana stabilitas tanah dan air tanah (untuk kebutuhan pondasi dari instalasinya),
carilah posisi paling rendah untuk dijadikan tempat jaringan pengumpul, cari alternative pasokan
listrik, dan lihat pula keberterimaan masyarakat terhadap rencana pembuatan pengolahan air
limbah, khususnya air limbah domestik.
Kuantitas Air Buangan
Besarnya debit air buangan yang akan diolah perlu diketahui untuk menentukan besarnya
kapasitas instalasi dari pengolahan tersebut. Debit ini dihitung berdasarkan studi kebutuhan air
minum di daerah perencanaan. Untuk dapat memperkirakan jumlah air buangan yang dihasilkan
dari daerah perencanaan , dapat dihubungkan dengan jumlah penggunaan air bersihnya. Untuk
perhitungan diasumsikan 80 % dari pemakaian air bersih akan menjadi air buangan. Air bersih
yang menjadi air limbah pada pemukiman adalah sebesar 80 %, angka ini diperoleh dari literatur,
dimana untuk pemukiman, air limbah yang dihasilkan berkisar antara 79 % - 81 % (Enri
Damanhuri, 1996), atau 65 % - 85 % (Metcalf and Eddy, 1991).
Kualitas Air Buangan
Air buangan yang akan diolah merupakan air buangan domestik yang memiliki karakteristik
yang tipikal. Parameter-parameter utama yang ditinjau adalah BOD5, TSS, dan Coli.Untuk
menentukan besarnya BOD5 dilakukan pendekatan perhitungan untuk kemudian dibandingkan
dengan keadaan IPAL-IPAL eksisting yang telah ada. Untuk TSS nilainya diperkirakan dari
sumber-sumber literatur yang telah ada. Besarnya BOD5 di Indonesia rata-rata 40 gr./orang/hari.
Pada Tabel 2.1 dapat dilihat variasi nilai BOD5 di berbagai daerah.
Tabel 2.1 Variasi BOD5 di berbagai Daerah
Daerah/Sumber BOD5
Asia Tenggara * 43 gr/org/hari
India * 30-45 gr/org/hari
Puslitbang Pemukiman 38,1 gr/org/hari
10
Daerah/Sumber BOD5
Bandung Urban Development 45-55 gr/org/hari
Sanitary Project
Laporan JICA, Kodya Denpasar 43,8 gr/org/hari
Dinas Cipta Karya Bagian Studi 42,3 gr/org/hari
Lingkungan Hidup, Kab. Buleleng
Sumber: Duncan Mara Departement of Civil Engineering
University of Dundee Scotland
2.3 Beban Pengolahan
2.3.1 Perhitungan Konsentrasi setelah Pencampuran
Diketahui:
- Debit sungai = 34.72 L/detik
- Debit air buangan = 0.0107 L/detik
- Konsentrasi setelah pencampuran* =
(konsentrasi pencemar air limbah x debit air limbah)+(konsentrasi pencemar di sungai x debit sungai)debit total
- Keterangan : * = konsentrasi tiap parameter
Tabel 2.2 Hasil Perhitungan Konsentrasi Setelah Pencampuran
No. Parameter Satuan Konsentrasi
Air Limbah
Konsentrasi
Sungai
Konsentasi Setelah
Pencampuran
1 BOD mg/l 326 10.87 10.967
2 COD mg/l 262 15.42 15.495
3 TSS mg/l 312 15 15.091
4 Amoniak mg/l 74 0.01 0.032
5 Total
Nitrogenmg/l 0 1.15 1.149
6 Oil and mg/l 46 0 0.014
11
No. Parameter Satuan Konsentrasi
Air Limbah
Konsentrasi
Sungai
Konsentasi Setelah
Pencampuran
Grease
7 Feacal Coli Jml/100 ml 6 x 107 240 (JPT/100) 18725.012
Contoh perhitungan :
- BOD setelah pencampuran = (326 x0.0107 )+(10.87 x34.72)
(34.7307) = 10.967 mg/l
- COD setelah pencampuran = (262 x 0.0107 )+(15.42 x34.72)
(34.7307) = 15.495 mg/l
- TSS setelah pencampuran = (312 x 0.0107 )+(15 x 34.72)
(34.7307) = 15.091 mg/l
- Amoniak setelah pencampuran = (74 x0.0107 )+(0.01 x34.72)
(34.7307) = 0.032 mg/l
- Total Nitrogen setelah pencampuran = (0 x0.0107 )+(1.15 x34.72)
(34.7307) = 1.149 mg/l
- Oil and Grease setelah pencampuran = (46 x 0.0107 )+(0 x 34.72)
(34.7307) = 0.014 mg/l
- Feacal Coli setelah pencampuran = (60000000 x 0.0107 )+(240x 34.72)
(34.7307) = 18725.012
Berdasarkan PP No. 82 tahun 2001, konsentrasi BOD dan Oil and Grease setelah pencampuran
melebihi kriteria mutu air kelas III, sehingga kriteria kualitas air sungai setelah pencampuran
dapat dikategorikan masuk ke dalam kelas III.
Air hasil pengolahan IPAL diperuntukkan untuk mengairi irigasi dan atau peruntukan lain yang
mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut, sehingga target pengolahan
yang dibutuhkan harus dapat memenuhi kriteria mutu air Kelas I PP No. 82 tahun 2001.
2.3.2 Target Pengolahan
Kriteria Mutu Air Kelas I PP No. 82 tahun 2001
12
Tabel 2.3 Kriteria Mutu Air Kelas I PP No.82 tahun 2001
No. Parameter Satuan Konsentasi
1 BOD mg/l 2
2 COD mg/l 10
3 Oil and Grease mg/l 0.001
4 Feacal ColiJml/100
ml2000
Sedangkan untuk parameter Amoniak dan Oil and Grease, kriteria mutu yang digunakan adalah
kriteria mutu air terdekat berdasarkan PP No. 82 tahun 2001. Dimana untuk Amoniak, kriteria
mutu yang digunakan adalah kelas I dengan konsentrasi 0.5 mg/l dan untuk parameter Oil and
Grease, kriteria mutu yang digunakan adalah kelas III dengan konsentrasi 0.001 mg/l.
2.3.3 Perhitungan Efisiensi
Perhitungan efisiensi pengolahan adalah sebagai berikut:
Efisiensi = (konsentrasi setelah pencampuran−target konsentrasi pengolahan)
konsentrasi setelah pencampuranx100 %
Tabel 2.4 Hasil Perhitungan Efisiensi Setiap Parameter
No. ParameterEfisiensi
(%)
1 BOD 72.645
2 COD 35.467
3 Oil&Grease 92.943
4 Feacal Coli 89.319
Perhitungan:
BOD = (10.967−2 )
10.967x 100 % = 72.645 %
13
COD = (15.495−10 )
15.495x 100 % = 35.467 %
Oil & Grease = (0.014−0.001 )
0.014x100 % = 92.943 %
Feacal Coli = (18725.012−2000 )
18725.012x 100 % = 89.319 %
2.3.4 Perhitungan Beban Pengolahan
Beban Pengolahan =
(konsentrasi setelah pencampuran – target konsentrasi pengolahan ) x debit air limbah
Tabel 2.5 Hasil Perhitungan Beban Pengolahan
No. Parameter mg/detik kg/hari ton/hari
1 BOD 0.0959 0.0082 8.289E-06
2 COD 0.0588 0.0050 5.080E-06
3 Oil and Grease 0.00014 1.217E-05 1.217E-08
4 Feacal Coli 178.957 15.461 0.0154
Contoh perhitungan :
a. BOD = (10.967 – 2) x 0.0107 L/detik = 0.0959 mg/detik = 8.289E-06 ton/hari
b. COD = (15.495 - 10) x 0.0107 L/detik = 0.0588 mg/detik = 5.080E-06 ton/hari
c. Oil and Grease = (0.014 – 0.001) x 0.0107 L/detik = 0.00014 mg.detik = 1.1217E-08
ton/hari
d. Feacal Coli = (18725.0127 – 2000) x 0.0107 L/detik = 178.957 mg/detik = 0.0154
ton/hari
2.4 Persyaratan Baku Mutu Air Limbah Domestik
2.4.1 Parameter
Parameter yang menjadi persyaratan dalam baku mutu air limbah domestik adalah sebagai
berikut:
a) pH
14
pH atau derajat keasaman merupakan nilai konsentrasi ion hidrogen (H+) di dalam air.
Besarannya dinyatakan dalam minus logaritma dari konsentrasi ion H. pH suatu perairan dan
mempunyai pengaruh besar terhadap kehidupan organisme perairan, sehingga pH perairan
dipakai sebagai salah satu untuk menyatakan baik buruknya suatu perairan.
b) BOD (Biology Oxygen Demand)
BOD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh biota air perairan dengan satuan ppm (part
per million).
c) COD (Chemical Oxygen Demand)
COD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh biota perairan dalam reaksi kimia dengan
satuan ppm (part per million).
d) TSS (Total Suspended Solid)
Total Suspended Solid (TSS) adalah residu dari padatan total yang tertahan oleh saringan
dengan ukuran partikel maksimal 2μm atau lebih besar dari ukuran partikel koloid.
e) Minyak dan lemak
Minyak dan lemak merupakan komponen utama bahan makanan yang juga banyak di dapat
di dalam air limbah. Kandungan zat minyak dan lemak dapat ditentukan melalui contoh air
limbah dengan heksana. Minyak dan lemak membentuk ester dan alkohol. Lemak tergolong
pada bahan organik yang tetap dan tidak mudah untuk diuraikan oleh bakteri. Terbentuknya
emulsi air dalam minyak akan membuat lapisan yang menutupi permukaan air dan dapat
merugikan, karena penetrasi sinar matahari ke dalam air berkurang serta lapisan minyak
menghambat pengambilan oksigen dari udara menurun. Untuk air sungai kadar maksimum
minyak dan lemak 1 mg/l. Minyak dapat sampai ke saluran air limbah, sebagian besar
minyak ini mengapung di dalam air limbah, akan tetapi ada juga yang mengendap terbawa
oleh lumpur. Sebagai petunjuk dalam mengolah air limbah, maka efek buruk yang dapat
menimbulkan permasalahan pada dua hal yaitu pada saluran air limbah dan pada bangunan
pengolahan (Sugiharto, 1987).
f) Amoniak
Amoniak adalah senyawa yang terbentuk dari oksidasi bahan organik yang mengandung
bahan nitrogen dalam air dengan bantuan bakteri.
g) Fecal Coli
15
Pemeriksaan air secara biologis sangat penting untuk mengetahui keberadaan
mikroorganisme yang terdapat dalam air. Berbagai jenis bakteri patogen dapat ditemukan
dalam sistem penyediaan air bersih, walaupun dalam konsentrasi yang rendah. Analisa
mikrobiologi untuk bakteri-bakteri tersebut dilakukan berdasarkan organisme petunjuk
(indicator organism), salah satunya adalah dengan menggunakan bakteri coliform. Bakteri-
bakteri ini menunjukkan adanya pencemaran oleh tinja manusia dan hewan berdarah panas
lainnya, serta mudah dideteksi. Bila organisme petunjuk ini ditemui dalam contoh air, berarti
air tersebut tercemar oleh bakteri tinja serta ada kemungkinan mengandung bakteri patogen.
Bila contoh air tidak mengandung organisme petunjuk berarti tidak ada pencemaran oleh
tinja dan air tidak mengandung bakteri patogen
2.4.2 Peraturan Perundang-undangan tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pencemaran Air
Peraturan perundangan-undangan yang mengatur kualitas dan pencemaran air adalah sebagai
berikut:
a) Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 112 tahun 2009
Dalam peraturan ini, air limbah domestik didefinisikan sebagai air limbah yang berasal dari
usaha dan/atau kegiatan permukiman, rumah makan, perkantoran, perniagaan, apartemen dan
asrama. Baku mutu yang diatur dalam peraturan ini merupakan baku mutu air limbah
(effluent standard). Berikut merupakan baku mutu air limbah domestik yang diatur dalam
peraturan ini
Tabel 2.6 Baku Mutu Air Limbah Domestik dalam KepMen LH No. 112 Tahun 2009
Parameter Satuan Kadar maksimum
pH - 6-9
BOD mg/l 100
TSS mg/l 100
Minyak dan Lemak mg/l 10
b) Peraturan Gubernur Provinsi DKI Jakarta No. 122 tahun 2005
16
Dalam peraturan ini, baku mutu yang diatur adalah baku mutu air limbah yaitu batas kadar
dan jumlah unsur pencemar yang dapat ditolerir keberadaannya dalam air limbah untuk
dibuang ke perairan dari suatu kegiatan tertentu. Baku mutu air limbah berfungsi sebagai
suatu arahan atau pedoman pembuangan air limbah dan pengendalian pencemaran perairan.
Berikut merupakan baku mutu limbah domestik yang diatur dalam Peraturan Gubernur
Provinsi DKI Jakarta No. 122/2005.
Tabel 2.7 Baku Mutu Air Limbah Domestik dalam Peraturan Gubernur Provinsi DKI
Jakarta No. 122/2005
Parameter Satuan Individual/rumah tangga Komunal
pH mg/l 6-9 6-9
KMnO4 mg/l 85 85
TSS mg/l 50 50
Amoniak mg/l 10 10
Minyak & Lemak mg/l 10 20
Senyawa biru metilen mg/l 2 2
COD mg/l 100 80
BOD mg/l 75 50
c) PP No. 82 tahun 2009
Peraturan ini mengatur mengenai baku mutu air (stream strandard) yaitu batas atau kadar
makhluk hidup, zat, energi, atau komponen lain yang ada atau unsur pencemar yang masih
ditenggangkan keberadaannya pada air dan sumber air tertentu sesuai dengan peruntukannya.
Dengan ditetapkannya baku mutu air untuk setiap peruntukannya dan dengan memperhatikan
kondisi airnya, akan dapat dihitung secara teoritis beban pencemaran yang dapat ditenggang
keberadaannya oleh badan air penerima sehingga air tetap berfungsi sesuai dengan
peruntukannya. Beban pencamaran adalah banyaknya unsur pencemar yang terdapat didalan
air atau air limbah.
Dalam PP 82 tahun 2001, mutu air dikelompokkan menjadi 4 kelas sesuai peruntukkan dan
kualitasnya, antara lain:
17
Kelas satu, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum, dan atau
peruntukan lain yang memper-syaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut
Kelas dua, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air,
pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau
peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut
Kelas tiga, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air
tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang
mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut
Kelas empat, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi pertanaman dan
atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan
tersebut.
Berikut merupakan beberapa klasifikasi air berdasarkan parameternya yang ditetapkan
dalam PP 82 tahun 2001
Tabel 2.8 Klasifikasi Air Berdasarkan PP 82 tahun 2001
Parameter satuan
Kelas
I II III IV
BOD mg/l 2 3 6 12
COD mg/l 10 25 50 100
TSS mg/l 50 50 400 400
Amoniak mg/l 0,5 (-) (-) (-)
Minyak dan
Lemak
µg/l 1000 1000 1000 (-)
Feacal Coli Jml/100 ml 100 1000 2000 2000
18
BAB III
ANALISA DAN UNIT PENGOLAHAN AIR LIMBAH
3.1 Konfigurasi Unit Pengolahan Limbah Domestik
Berikut ini merupakan konfigurasi dari sistem pengolahan air limbah domestik perkantoran:
Gambar 3.1. Konfigurasi Sistem Pengolahan Limbah Domestik Perkantoran
3.2 Tahapan Pengolahan Limbah Domestik
3.2.1 Primary Treatment
Pada tahapan primary treatment dipilih unit-unit seperti bar screen, bak pengendapan, grease
trap, dan TAR. Alasannya karena bar screen merupakan alat yang cukup mudah dalam
pengoperasiannya dan efektif untuk memisahkan air limbah dengan material-material kasar.
Kemudian, bak pengendapan dipilih karena seperti yang kita ketahui bahwa pada kondisi
eksisting memiliki kandungan TSS yang cukup tinggi yaitu 312 mg/L, dan bak pengendapan
memiliki efisiensi sekitar 50-65% untuk mengurangi kandungan TSS. Grease trap dimasukkan
19
ke dalam instalasi pengolahan air limbah domestik karena kandungan minyak dan lemak pada
kondisi eksisting juga cukup tinggi yaitu 46 mg/L sehingga diperlukan unit khusus untuk
menangani minyak dan lemak. Selain itu, TAR juga perlu dipasang agar tidak terjadi shock
loading saat pengoperasian.
Bar screen
Bar screen adalah salah satu unit yang biasanya ada di sistem pengolahan air limbah. Alat ini
digunakan yntuk mengambil limbah padatan dari limbah cairan. Pengolahan ini sangat penting
untuk mengurangi beban dan mengembalikan bahan-bahan yang bermanfaat serta mengurangi
resiko rusaknya peralatan akibat adanya kebuntuan pada pipa.
Gambar 3.2. Bar screen
Bar screen merupakan tahap pengolahan primer limbah cair yang sebagian besar berupa proses
pengolahan secara fisika. Pertama, limbah yang mengalir melalui saluran pembuangan disaring
menggunakan jeruji saring. Metode ini disebut penyaringan yang merupakan cara yang efisien
dan murah untuk menyisihkan bahan-bahan padat berukuran besar dari air limbah. Prinsip
kerjanya adalah memperlambat aliran limbah sehingga partikel-partikel pasir jatuh ke dasar
tangki sementara air limbah terus dialirkan untuk proses selanjutnya.
Kriteria bar screen adalah sebagai berikut:
Lokasi atau penempatan unit penyaringan
Approach velocity (0,45 m/s, max 0,9 m/s)
Clear opening (jarak antara bar) atau mesh size
20
Kehilangan tekanan saat melewati bar screen
Screen handling, proses dan pembuangannya
Pengontrolannya
Bak Pengendapan
Sedimentasi adalah suatu proses pemisahan suspensi secara mekanik menjadi dua bagian, yaitu
slurry dan supernatant. Slurry adalah bagian dengan konsentrasi partikel terbesar, dan
supernatant adalah bagian cairan yang bening. Proses ini memanfaatkan gaya gravitasi, yaitu
dengan mendiamkan suspensi hingga terbentuk endapan yang terpisah dari beningan (Foust,
1980).
Gambar 3.3 Bak Pengendapan
Sedimentasi adalah suatu proses yang bertujuan memisahkan atau mengendapkan zat – zat padat
atau suspensi non – koloidal dalam air. karena berat jenis padatan lebih besar disbanding berat
jenis air. Cara yang Pengendapan dapat dilakukan dengan memanfaatkan gaya gravitasi, terjadi
sederhana adalah dengan membiarkan padatan mengendap dengan sendirinya, Setelah partikel –
partikel mengendap, maka air yang jernih dapat dipisahkan dari padatan yang semula tersuspensi
di dalamnya. Cara lain yang lebih cepat adalah dengan melewatkan air pada sebuah bak dengan
kecepatan tertentu sehingga padatannya terpisah dari aliran air dan jatuh ke dalam bak
pengendap tersebut. Kecepatan pengendapan partikel – partikel yang terdapat di dalam air
bergantung kepada berat jenis, bentuk dan ukuran partikel, viskositas air dan kecepatan aliran
dalam bak pengendap. Kriteria desain bak pengendapan adalah sebagai berikut:
21
Tabel 3.1 Kriteria Desain Bak Pengendapan
Grease trap
Grease trap merupakan penyaring lemak yang biasanya terbuat dari bahan stainless dan
merupakan alat perangkap atau alat penyaring minyak dan lemak. Selain itu, alat ini juga dapat
membantu memisahkan minyak dan air, sehingga minyak dan lemak tidak menggumpal dan
membeku. Grease trap juga dikenal sebagai pencegat lemak, perangkat pemulihan (recovery)
minyak dan konverter limbah minyak) merupakan perangkat pipa yang dirancang untuk
mencegat sebagian besar gemuk/minyak dan zat padat lain sebelum memasuki sistem
pembuangan air limbah. Limbah umumnya mengandung sejumlah kecil minyak yang masuk ke
dalam septik tank dan fasilitas pengolahan untuk membentuk lapisan buih mengambang.
Gambar 3.4. Grease trap
Greese atau lemak adalah salah satu limbah domestik yang tidak bisa diurai secara alami.
Lapisan minyak dan lemak ini sangat lambat diolah (dicerna) dan dipecah oleh mikroorganisme
dalam proses pencernaan anaerobik. Namun, jumlah yang sangat besar minyak dari produksi
makanan di dapur dan restoran bisa membanjiri tangki septik atau fasilitas perawatan,
22
menyebabkan pelepasan limbah yang tidak diolah ke lingkungan. Selain itu, viskositas lemak
yang tinggi dari minyak masak seperti lemak babi menjadi padat saat didinginkan, dan dapat
bersama sama dengan limbah padat lain membentuk penyumbatan di pipa saluran. Pengelolaan
limbah minyak dan lemak dengan menggunakan Grease trap adalah salah satu bagian yang
terpenting dari wastewater management (pengelolaan air limbah) dan saat ini telah digunakan di
hampir semua proyek konstruksi perumahan, apartemen, perkantoran, ruko/rukan, restoran,
perkantoran, salon, & pabrik. Prinsip kerja greese trap adalah mengalirkan limbah dari dasar bak
dan minyak akan tertahan di atas permukaan. Kemudian lemak ini makin tebal, lalu dipompa ke
tempat penampungan.
Berdasarkan Peraturan Gubernur Provinsi DKI Jakarta No. 122 tahun 2005, kriteria desain dari
bak pemisah lemak atau grease trap adalah sebagai berikut:
Waktu tinggal 30-60 menit
Minimal terdiri dari dua ruang
Dipasang sebelum instalasi pengolahan air limbah
Untuk IPAL dengan kapasitas 6 m3 atau setara 25 orang atau lebih.
TAR
TAR merupakan peredaman variasi laju aliran untuk mencapai suatu aliran konstan atau hampir
konstan dan dapat diterapkan dalam sejumlah situasi yang berbeda, bergantung pada
karakteristik sistem pengumpulan. Manfaat utama dari aplikasi TAR antara lain adalah sebagai
berikut (Metcalf & Eddy, 2004):
Pengolahan biologis dapat dioptimalkan karena shock loading dapat diminimalisir atau
bahkan dihilangkan, zat yang dapat menghambat proses (inhibitor) dapat diencerkan, dan
pH dapat distabilkan
Kualitas effluent dan kinerja tangki sedimentasi sekunder setelah pengolahan biologis
dapat ditingkatkan melalui peningkatan konsistensi dalam pemuatan padat
Mengurangi kebutuhan luas permukaan filtrasi effluent, meningkatkan kinerja filtrasi dan
siklus filter-backwash yang lebih seragam dimungkinkan dengan muatan hidrolik yang
lebih rendah
23
Dalam pengolahan kimia, redaman loading massa dapat meningkatkan kontrol umpan
dan keandalan proses
Sedangkan kekurangan dari aplikasi TAR antara lain (Metcalf & Eddy, 2004):
Memerlukan area atau lokasi yang relatif besar
Menimbulkan bau sehingga dapat mengganggu lokasi sekitar
Memerlukan operasi dan pemeliharaan tambahan
Memerlukan biaya tambahan
Dalam pengaplikasiannya, terdapat 2 jenis TAR yaitu in-line dan off-line. Pada jenis in-line,
seluruh aliran dialirkan ke dalam bak ekualisasi sebelum dialirkan ke pengolahan selanjutnya.
Sedangkan pada jenis off-line hanya aliran yang melebihi debit yang telah ditetapkan akan
dialirkan ke bak ekualisasi.
Gambar 3.5 On-line equalization
Gambar 3.6 Off-line equalization
24
Tangki ekualisasi sebaiknya diletakkan sebelum pengolahan tahap pertama dan membutuhkan
mixer/aerator. Hal tersebut bertujuan untuk menghindari adanya pengendapan padatan yang
terkandung dalam air limbah sehingga menimbulkan bau. Pengendapan pada tangki ekualisasi
sebisa mungkin dihindari, namun dasar tangki sebaiknya memiliki slope untuk memudahkan
dalam upaya pemeliharaan.
Kriteria desain dari TAR antara lain:
Tabel 3.2 Kriteria Desain TAR
Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber
Kedalaman air
minimum
t 1,5-2 m Metcalf & Eddy, 2004
Kemiringan dasar
tangki
S 40-100 mm/m Qasim, 1985
3.2.2 Secondary Treatment
Pada tahapan secondary treatment kami memilih oxidation ditch karena memiliki efisiensi
menurunkan kadar organik hingga 90%, sehingga dapat mengurangi kadar BOD yang sangat
tinggi pada kondisi eksisting yaitu mencapai 326 mg/L. Selain itu, alat itu juga cocok diterapkan
untuk daerah yang relatif kecil seperti perkantoran.
Oxidation Ditch
Oxidation ditch adalah proses pengolahan biologis menggunakan lumpur aktf yang dimodifikasi
dengan memanfaatkan waktu retensi yang lama untuk menghilangkan kandungan organik
biodegradable. Sistem ini terdiri dari bak aerasi berupa parit atau saluran yang berbentuk oval
yang dilengkapi dengan satu atau lebih rotor rotasi untuk aerasi limbah. Saluran atau parit
tersebut menerima limbah yang telah disaring dan mempunyai waktu tinggal hidraulik (hiraulic
retention time) mendekati 24 jam. Proses ini umumnya digunakan untuk pengolahan air limbah
domestik untuk komunitas yang relatif kecil dan memerlukan lahan yang cukup besar.
25
Gambar 3.7 Oxidation Ditch Activated Sludge System
Oxidation ditch juga dapat dioperasikan untuk mencapai proses denitrifikasi parsial. Modifikasi
desain yang umum digunakan untuk menghilangkan nitrogen dalam air limbah dikenal dengan
proses Modified Ludzak-Ettinger (MLE). Pada umumnya, modifikasi dari Oxidation ditch terdiri
dari dua bak aerasi yang terpisah, yaitu bak proses anoksik dan aerobik.
Gambar 3.8 Oxidation ditch dengan Nitrifikasi dan Denitrifikasi
Kelebihan utama dari penggunaan oxidation ditch ada kemampuan untuk mencapai perfomasi
menghilangkan BOD/COD (85%-90%) dengan biaya yang relatif murah dari segi operasional
maupun pemeliharaannya. Kelebihan lainnya adalah sebagai berikut, (US EPA, 2000)
Menambah keandalan dan kinerja dari proses biologis dikarenakan ketinggian air yang
relatif konstan dan debit yang kontinyu sehinnga menurunkan potensi meluao dan
mengeliminasi lonjakan effluent secara biologis yang umumnya terjadi pada proses
biologis lainnya seperti SBR.
Dampak dari shock load maupun lonjakan hidrolik dapat diminimalisasi dengan
memanfaatkan waktu retensi hidrolik yang lama dan pencampuran secarqa sempurna
Menghasilkan lumpur yang lebih sedikit dibandingkan proses biologis lainnya
Efisiensi energi menyebabkan pengurangan biaya operasional
Sedangkan kekurangan dari proses ini antara lain:
Konsentrasi padatan pada limbah effluent relatif tinggi
Membutuhkan area yang besar (dimensi saluran besar, kedalaman kecil)
26
Rotor sebagai penyuplai ksigen harus dibersihkan secara berkala
Berikut merupakan kriteria desain dari Oxidation ditch:
Gambar 3.9 Kriteria Desain Oxidation Ditch
3.2.3 Tertiary Treatment
Terbentuknya lumpur atau limbah padat tidak dapat dihindari dalam pengolahan air yang
mengandung suspended solid. Lumpur ini merupakan sisa dari kontaminan yang belum terolah
pada pengolahan-pengolahan sebelumnya. Lumpur yang dihasilkan bersifat tidak stabil,
memiliki kadar air yang masih tinggi, mengandung zat-zat pencemar yang terkonsentrasi.
Lumpur dapat pula menimbulkan bau bila tidak segera ditangani. Agar pembuangan lumpur
tidak merugikan lingkungan maka dilakukan pengolahan terlebih dahulu terhadap lumpur dengan
tujuan untuk mengurangi kadar air sehingga volume lumpur berkurang dan menjadi semakin
padat. Besarnya reduksi volume lumpur yang ingin dicapai membantu menentukan jenis proses
treatment yang dibutuhkan, seperti digestion, dewatering, pengeringan dan pembakaran dengan
melihat faktor-faktor dibawah ini :
27
1. Kapasitas tangka dan peralatan menunjang yang dibutuhkan
2. Jumlah atau kuantitas zat kimia yang digunakan untuk mengkondisikan lumpur
3. Besarnya energi panas yang dibutuhkan oleh digester dan jumlah bahan bakar untuk
pengeringan atau insenerasi
Thickening bertujuan untuk meningkatkan kandungan solid di dalam lumpur dengan
menyisihkan fase liquidnya, mendukung proses stabilisasi lmupur, dan mengefisiensikan proses
pengolahan selanjutnya. Stabilitas lumpur bertujuan untuk mereduksi mikroorganisme patogen
dan menghilangkan bau. Dewatering bertujuan untuk menurukan kadar air dari lumpur.
Pengolahan yang akan digunakan adalah gravity sludge thickener dan sludge drying bed. Kedua
unit pengolahan ini dipilih karena kedua alat ini umumnya digunakan untuk pengolahan lumpur
dengan skala yang tidak terlalu besar. Gravity thickener merupakan alat yang mudah dalam
pengaplikasian dan perawatannya.
Sludge Thickener
Thickening merupakan prosedur yang digunakan untuk meningkatkan kadar solid dalam lumpur
dengan menghilangkan kadar air yang ada dalam lumpur tersebut. Kebanyakan peralatan
thickener menggunakan tenaga mesin. Thickening diidentikan dengan proses fisik.
Dalam mendesain thickeners, perlu diperhatikan:
1. Kapasitas pengolahan yang memadai untuk memenuhi volume puncak.
2. Mencegah kemungkinan timbulnya keadaan septik dan masalah bau selama proses
thickening.
Berikut ini merupakan beberapa proses dari sludge thickener dalam pengolahan lumpur yang
berasal dari limbah cair:
Gravity setlling
Gravity thickening merupakan salah satu dari jenis thickener yang paling umum digunakan dan
dapat didesain seperti tanki sedimentasi pada umumnya. Pemisahan solid dari cairan dilakukan
dengan pengendapan secara gravitasi. Prinsip dasar dan bentuk unit ini serupa dengan tanki
pengendap biasa hanya saja nilai beban permukaan yang dimiliki adalah lebih rendah. Karena
karakteristik dari kekentalan solid yang terdapat dalam air limbah bisa sangat banyak, maka
28
fasilitas thickening didesain menggunakan kriteria berdasarkan batch setlling test, bench-scale
settling test, dan pilot-scale testing. Unit ini cocok untuk memekatkan lumpur air buangan
domestik yang memiliki kadar BOD dan SS yang tinggi. Hasil supernatan dari unit ini biasanya
dikembalikan ke bak sedimentasi 1 atau ke proses awal dari instalasi pengolahan air limbah.
Gambar 3.10 Sludge Thickener ( Gravity settling )
Flotation
Flotation thickening lebih efektif digunakan pada lumpur yang berasal dari proses pengolahan
biologi. Konsentrasi solid yang dapat dicapai tergantung pada rasio udara-solid, karakteristik
lumpur, bahan kimia polimer yang digunakan dan solid loading rate. Alat ini lebih sukar
pengoperasiannya dibandingkan dengan pengentalan solid secara gravitasi. Bahan kimia
polimer digunakan untuk meningkatkan konsentrasi lumur dari 85% menjadi 98%. Pada
umumnya nilai rasio udara-solid bervariasi, namun maksimum pada kisaran 2-4% untuk
mengapungkan zat padat. Pengentalan akan lebih cepat terjadi dengan menggunakan flotation
thickener dibandingkan dgan gravity thickener karena pemisahan yang cepat antara solid
dengan air.
Centrifugal
Alat ini dapat digunakan untuk mengentalkan (thickening) dan mengurangi air (dewatering)
pada proses pengolahan lumpur. Pengentalan solid terjadi karena gaya sentrifugal hasil putaran
yang dilakukan. Selain itu alat ini juga digunakan untuk mengolah lumpur yang sulit untuk
29
dikentalkan. Pada keadaan normal, pengentalan dapat dicapai oleh centrifugal thickening tanpa
harus menambahkan bahan kimia polimer. Pada prinsipnya alat ini memisahkan solid dalam
lumpur dari cairan dengan proses sedimentasi dan sentrifugasi. Ada beberapa tipe dari
sentrifugasi namun yang umum digunakan adalah tabung horizontal berbentuk kerucut-silindris
yang di dalamnya dilengkapi juga dengan screw conveyor yang dapat berputar. Kecepatan
berputar conveyor ini sedikir lebih lambat dibandingkan dengan putaran tabung horizontal.
Kriteria desain untuk sludge thickener(gravity setlling):
Tabel 3.3 Kriteria desain Sludge Thickener ( Gravity settling )
Tipe Lumpur
Influent solid
concentration (%)
Thickened solid concentration
(%)
Solid Loading (kg/m2.d)
Solid Capture
(%)
Overflow, TSS (mg/l)
Primary 1.0 – 7.0 5.0 - 10.0 90 - 144 85 – 98 300 - 1000
Trickling filter 1.0 – 4.0 2.0 – 6.0 35 – 50 80 – 92 200 – 1000
Waste activated sludge
0.2 – 1.5 2.0 – 4.0 10 – 35 60 – 85 200 – 1000
Combined primary and
waste activated sludge
0.5 – 2.0 4.0 – 6.0 25 – 80 85 - 92 300 – 800
Sludge Drying Bed
Sludge Drying Bed memiliki proses kerja yaitu lumpur endapan yang telah diendapkan pada
sludge digester dikeringkan pada bidang pengering lumpur (Sludge Drying Bed) yang berupa
saringan pasir. Setelah pengeringan, solid dibuang ke landfill atau digunakan sebagai bahan
pembenah tanah. Keuntungan pemakaian unit ini adalah biaya pembuatan relative murah,
pengoperasiannya tidak begitu sulit, tidak memerlukan perhatian khusus setiap waktu dan
menghasilkan produk dengan kadar solid yang tinggi. Namun slude drying bed ini memerlukan
30
lahan yang besar dalam pengoperasiannya. Selain itu beberapa kerugian lainnya antara lain:
dipengaruhi perubahan iklim, insects dan berpotensi menimbulkan bau.
Gambar 3.11 Sludge Drying Bed
Kriteria desain untuk sludge drying bed:
Tabel 3.4 Kriteria desain sludge drying bed
Tipe Lumpur
Dry
Feed
solids
(%)
Dry solids
loadingCycle
time (h)
Dosis polimer
Cake
solids
range
(%)
lb/ft2 kg/m2 lb/ton g//kg
Anaerobically
digested :
Primer1-7 2-4 10-20 8-24 4-40 2-20 12-26
Primer+WA
S 1-4 1-4 5-20 18-24 30-40 15-20 15-20
Primer+TF 3-10 3-6 15-30 18-24 40-52 20-26 20-26
Aerobically
digested :
Conventional 1-4 1-3 5-15 8-24 2-34 1-17 10-23
31
WAS
Oxidation
ditch1-2 1-2 5-10 8-24 4-14 2-7 10-20
Tabel 3.5 Kriteria desain sludge drying bed
Tipe lumpur
Area Sludge loading rate
ft2/person m2/personlb dry
solids/ft.yr
kg dry
solids/m2. yr
Primary
digested1.0-1.5 0.1 25-30 120-150
Primary and
trickling filter
humus digested
1.25-1.75 0.12-0.16 18-25 90-120
Primary and
waste activated
digested
1.75-2.5 0.16-0.23 12-20 60-100
Primary and
chemically
precipitated
digested
2.0-2.5 0.19-0.23 20-33 100-160
32
BAB IV
UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH
4.1 Bar screen
Berikut adalah kriteria desain untuk bar screen:
Lokasi atau penempatan unit penyaringan
Approach velocity (0,45 m/sec, max 0,9 m/sec)
Clear opening (jarak antara bar) atau mesh size
Kehilangan tekanan saat melewati bar screen
Screen handling, proses dan pembuangannya
Pengontrolannya
Kriteria desain lain untuk bar screen:
lebar batang, w=0.8-1 inch
jarak antar batang, b=1-2 inch
kemiringan batang, θ=300-600
kecepatan aliran sebelum melalui batang, v=0.3-0.75 m/s
head loss maksimum, hL=6 inch
Tabel 4.1 Parameter Untuk Bar screen
Parameter
U.S Unit SI Unit
UnitCleaning Method
UnitCleaning Method
Manual Mechanical Manual Mechanical
Bar size
Width in 0.2 – 0.6 0.2 – 0.6 mm 5 – 15 5 – 15
Depth in 1 – 1.5 1 – 1.5 mm 25 – 38 25 – 38
Clear spacing
between barsin 1 – 2 0.6 – 3 mm 25 – 50 15 – 75
Slope from vertical - 30 – 45 0 - 30 - 30 – 45 0 – 30
Approach velocity
Maximum ft/s 1 – 2 2 – 3,25 m/s 0.3 – 0.6 0.6 – 1
33
Minimum ft/s 1 – 1,6 m/s 0.3 – 0.5
Max headloss In 6 6-24 mm 150 150 – 600
Persamaan yang digunakan pada bar screen:
Dimana:
hL= head loss (m)
β= faktor tingkat pada bentuk bukaan
W= maks.cross section, dengan lebar bars menghadap pada arah aliran(m)
b= min.clear spacing bars (m)
Hv= velocity head of flow, mendekati bars (m)
θ= sudut rack dengan horizontal.
Tabel 4.2 Faktor Tingkat Pada Bentuk Bukaan/ Bar screen
No Jenis Bar
1 Sharp-edged rectangular 2.42
2 Rectangular with semicircular upstream face 1.83
3 Circular 1.79
4Rectangular with semicircular upstream and down
stream face1.67
Bentuk umum penyaringan antara lain adalah machined disk dan drum. Cara pengoperasiaannya
adalah dengan cara dipasang sebagian terendam dalam air dan berputar terus menerus atau
intermittenly, kemudian barang padat disemprot dari screen dan ditampung. Persamaan yang
digunakan pada bar screen:
Dimana:
C= koefesien discharge untuk aliran turbulent
V= kecepatan aliran melalui bar screen (m/sec)
v= kecepatan aliran setelah melewati bar screen (m/sec)
34
hL=β(W/b) hv sin θ
hL=1/c((V2-v2)/2g)
g = kecepatan gravitasi (9,81 m/sec2)
Data Perencanaan
1. Kriteria desain:
a. Kecepatan melewati screen : 0,45 – 0,9 m/s
b. Kecepatan maksimal saat melewati screen : 0,9 m/s
c. Bar spacing : 3 cm
d. Digunakan 2 bar screen untuk mempermudah pengolahan limbah saat maintenance
dan mengantisipasi jika terjadi kerusakan dengan ɵ: 450
e. Debit buangan : 0,926 m3/s
Debit buangan max : 1,5 x 0,926 = 1.389 m3/s
2. Perhitungan desain:
a. Lebar masing-masing bar : 1 cm, ketebalan 3 cm
b. Kedalaman aliran pada bar screen : 1,2 m
c. Luas area tanpa bar = Qave./Kecepatan maks melewati screen
= 0,926/0,9
= 1,028 m2
d. Lebar tanpa bar = Luas area/kedalaman
= 1,028/1,2
= 0,8567 m
e. Banyak space kosong : 0,8567/3 = 28 space kosong
f. Jumlah bar screen : 28-1 = 27 bar
g. Lebar chamber : 0,8567 + (0,01*28) = 1,1367 m
h. Efisiensi bar screen = (ketebalan*banyak space kosong)/lebar chamber
= (3*28)/1,1367
= 0,738
3. Perhitungan head loss:
a. Jenis bukaan bar screen : rectangular with semicircular upstream and downstream
faces
b. Asumsi kecepatan clean = 0,9 m dan kecepatan
35
c. β : 1,67
d. Headloss keadaan clean :
hL=β( wb )hV . sin (ɵ)
¿1,67( 1030 )0,02. sin (45) = 0,00787 m
e. Headloss keadaan clog :
hL=(V ¿¿2−Vv2)2 g .0,7
=(0,9¿¿2−0,452)
2.9,81.0,7=0,044 m¿¿
4.2 Bak Pengendapan
Sedimentasi adalah suatu proses yang bertujuan memisahkan atau mengendapkan zat – zat padat
atau suspensi non – koloidal dalam air. karena berat jenis padatan lebih besar disbanding berat
jenis air. Cara yang Pengendapan dapat dilakukan dengan memanfaatkan gaya gravitasi, terjadi
sederhana adalah dengan membiarkan padatan mengendap dengan sendirinya, Setelah partikel –
partikel mengendap, maka air yang jernih dapat dipisahkan dari padatan yang semula tersuspensi
di dalamnya. Cara lain yang lebih cepat adalah dengan melewatkan air pada sebuah bak dengan
kecepatan tertentu sehingga padatannya terpisah dari aliran air dan jatuh ke dalam bak
pengendap tersebut. Kecepatan pengendapan partikel – partikel yang terdapat di dalam air
bergantung kepada berat jenis, bentuk dan ukuran partikel, viskositas air dan kecepatan aliran
dalam bak pengendap. Kriteria desain bak pengendapan adalah sebagai berikut:
Tabel 4.3 Kriteria desain bak pengendapan
Parameter Range Tipikal
Kemampuan Meremoval (%) :
BOD
COD
SS
P
Org-N
N
30 – 40
30 – 40
50 – 65
10 – 20
10 – 20
0
-
-
-
-
-
-
36
Parameter Range Tipikal
Pengendapan primer yang diikuti oleh
pengolahan sekunder :
Waktu Detensi (jam)
Overflow Rate (m3/m2.hari)
Average Flow
Peak Hourly Flow
Weird Loading (m3/m.hari)
1,5 – 2,5
30 – 40
80 – 120
125 – 500
2,0
-
100
250
Pengendapan primer dengan waste activated-
sludge return :
Waktu Detensi (jam)
Overflow Rate (m3/m2.hari)
Average Flow
Peak Hourly Flow
Weird Loading (m3/m.hari)
1,5 – 2,5
25 – 30
50 – 70
125 – 500
2,0
-
60
250
Data Perencanaan
Diketahui: Jumlah bak = 1 unit
Konsentrasi BOD = 326 mg/L
Konsentrasi COD = 262 mg/L
Konsentrasi TSS = 312 mg/L
Debit rata-rata (Qr) = 0,925 m3/s
Asumsi: Over Flowrate (Vo) = 50 m/hari
Rasio p : l = 4:1
Kedalaman air = 3 m
Freeboard = 0,5 m
Perhitungan:
Luas Permukaan (As)
Qr = As. Vo
As = QrVo
37
As = 0,926 m 3
sx 86400 s
hari
50 mhari
As = 1600,13 m3
Perhitungan Dimensi (p, l, h)
Tabel 4.4 Kriteria desain dimensi bak pengendapan
Jenis Range Tipikal
Rectangular (segi empat) :
Kedalaman (m)
Panjang (m)
Lebar (m)
Flight speed (m/menit)
3 – 4,5
15 – 90
3 – 20
0,6 – 1,2
3,5
20 – 40
5 – 10
0,9
Circular (lingkaran) :
Kedalaman (m)
Panjang (m)
Lebar (m)
Flight speed (m/menit)
3 – 4,5
3 – 60
60 – 165
0,02 – 0,05
3,5
10 – 45
80
0,03
o Lebar (l)
A = p x l
A = 4l x l
A = 4l2
l = (1600,13/4)0,5
l = 20 meter memenuhi kriteria desain
o Panjang (p)
p = 4 x l
p = 4 x 20
p = 80 meter memenuhi kriteria desain
o Kedalaman (h)
h = kedalaman air + freeboard
38
h = 3 + 0,5
h = 3,5 meter –> memenuhi kriteria desain
Perhitungan Volume Bak Pengendapan (V)
V = p x l x t
V = 80 x 20 x 3,5
V = 5600 m3
Kontrol Desain
o Overflow Rate (Vo)
Vo = Q
Aakt
Vo = 0,926 m 3
sx 86400 s
hari80 m x20 m
Vo = 50 m memenuhi kriteria desain
o Waktu Detensi (td)
td = VQ
td = 5600 m3
0,926 m 3s
x3600 sjam
td = 1,679 jam memenuhi kriteria desain
Perhitungan Lumpur
Berdasarkan kriteria desain, tingkat penyisihan yang terjadi di bak pengendapan untuk BOD
adalah 30 – 40% dan TSS adalah 50 – 65%. Sehingga kami mengasumsikan bahwa pada bak
pengendapan akan terjadi tingkat penyisihan BOD sebesar 40% dan TSS sebesar 65%.
o TSS
- Jumlah TSS = Q x Konsentrasi TSS
= (0,926 m3s
x 86400 shari
¿ x (312 mgL
x 0,000001 mgkg )
= 24,96 kg/hari
- Jumlah TSS yang mengendap menjadi lumpur (M)
39
M = 40% x Jumlah TSS
M = 40% x 24,96 kg/hari
M = 9,984 kg/hari
o BOD5
- Jumlah BOD5 = Q x Konsentrasi BOD
= (0,926 m3s
x 86400 shari
¿ x (326 mgL
x0,000001 mgkg
¿
= 26,08 kg/hari
- Jumlah BOD5 yang mengendap = 30% x 26,08 kg/hari = 7,824 kg/hari
o Volume Lumpur (Vs)
Vs = M
SG .Cs
Vs = (9,984 kg
harix 1000 g
kg)
(5 %)(1,03 gcm3 )(106 cm3
m 3 )Vs = 0,01938 m3/hari
4.3 Grease Trap
Grease trap merupakan salah satu unit pengolahan yang diletakan ada awal pengolahan yang
bertujuan sebagai pemisah antara air limbah dengan minyak dan lemak. Unit ini terdiri dari
beberapa kompartemen yang dipisahkan oleh baffle.
Data Perencanaan
1. Kriteria desain
Kriteria desain perencanaan unit pemisah lemak dan minyak ini mengacu pada bak pemisah
lemak sederhana yang terdapat pada Pergub Provinsi DKI Jakarta No.122 Th. 2005 sebagai
berikut:
Waktu tinggal 30-60 menit
Minimal terdiri dari dua ruang
Dipasang sebelum instalasi pengolahan air limbah
Untuk IPAL kapasitas 6 m3 atau setara 25 orang atau lebih
2. Perhitungan
40
Kedalaman air : 1 m
Panjang bak : 40 m
Lebar bak : 25 m
Freeboard : 0.5 m
Perhitungan dimensi (2 bak disusun secara parallel)
Volume bak desain = panjang x lebar x kedalaman
= 40 m x 25 m x 1 m
= 1000 m3
Jumlah ruang = debit xwakturetensi yang diharapkan
volume bak
=0,926 m3/s . 3600 s / jam .0,5 jam1000m3 = 1,6668 ≈ 2
Kecepatan aliran = QA = 0,926 m3/s /2
40 m x 25 m = 0,000463 m/s
Waktu retensi = VolumeDebit
=2 x 40 m x 25 m x1m0,926 m3/s
=35,99 menit ( sesuai kriteria desain )
Debit yang tersisihkan dengan asumsi 100 % minyak tersisihkan :
Qminyak = kadar minyak xdebit air limbah
massa jenisminyak = 56 mg /L .80006,4 m3/hari .1000 L/m3
0,8 kg/m3 .106 mg /kg
= 5.600,45 m3/hari
Debit air limbah yang keluar dari grease trap :
Q air limbah = 80.006,4 m3/hari – 5.600,45 m3/hari = 74.399,95 m3/hari
4.4 Tar (Tangki Aliran Rata-rata)
Volume TAR
Volume TAR dapat diperoleh dengan cara melakukan pendekatan terhadap fluktuasi aliran air
limbah yang diperkiran akan terjadi. Pendekatan dilakukan dengan menggunakan grafik debit
terhadap waktu. Berikut merupakan data fluktuasi aliran air terhadap aliran air limbah
Tabel 4.5 Fluktuasi Air buangan domestik Domestik
41
Waktu % Air Buangan
00.00-01.00 2.5
01.00-02.00 2.5
02.00-03.00 2.5
03.00-04.00 2.5
04.00-05.00 3.3
05.00-06.00 3.79
06.00-07.00 5.01
07.00-08.00 5.91
08.00-09.00 5.91
09.00-10.00 5.4
10.00-11.00 5.05
11.00-12.00 4.65
12.00-13.00 4.65
13.00-14.00 4.85
14.00-15.00 4.85
15.00-16.00 4.85
16.00-17.00 5.38
17.00-18.00 6.1
18.00-19.00 4.32
19.00-20.00 4.32
20.00-21.00 3.53
21.00-22.00 2.93
22.00-23.00 2.6
23.00-24.00 2.6
42
Dengan debit air buangan sebesar 0,926 m3/s, akan didapatkan aliran air limbah per satuan
waktu. Volume tangki kemudian dapat dicari dengan cara membuat garis sejajar dengan
membuat garis sejajar yang menyinggung volume maksimum serta volume minimum. Selisih
antara volume maksimum dan minimum tersebut yang dijadikan acuan dalam menentukan
volume tangki aliran rata-rata. Berikut merupakan contoh perhitungan untuk menentukan volume
tangki aliran rata-rata:
1. Debit total (Qtotal)
Qtotal=Qrata−rata× 24 jam
Qtotal=0,926× 24
Qtotal=22,224 m3/ s
2. Debit air buangan yang dihasilkan per waktu (Qair buangan per waktu)
Contoh pada jam 00.00-01.00
Qair buangan perwaktu=%air buangan xQair buangan
Qair buangan per waktu=2,5% x22,224 m3
s=0,556 m3
s
3. Volume inflow (Vinflow)
Contoh pada jam 00.00-01.00
V inflow=Qair buangan per waktu x 3600
V inflow=0,556 m3
sx 3600 s
jam=2000,160 m3
4. Volume inflow kumulatif
Contoh pada jam 00.00-01.00 dan 01.00-02.00
Inflow kumulatif=Inflow∑ n+ Inflown+1
Inflow kumulatif=2000,160+2000,160=4000,320 m3
5. Volume outflow (Voutflow)
43
Contoh pada jam 00.00-01.00
V outflow=Qrata−rata x3600
V outflow=0,926 m3
sx 3600 s
jam=3333,6 m3
6. Volume outflow kumulatif
Contoh pada jam 00.00-01.00 dan 01.00-02.00
Outflowkumulatif=Inflow∑ n+ Inflown+1
Outflowkumulatif=3333,6+3333,6=66667,2 m3
Berikut merupakan tabel perhitungan volume yang telah dilakukan:
Tabel 4.6 Perhitungan Volume
Waktu% Air
BuanganDebit
(m3/s)
Volume inflow (m3)
Akumulasi Inflow (m3)
Volume Outflow
(m3)
Akumulasi Outflow
(m3)
00.00-01.00 2.5 0.556 2000.160 2000.160 3333.6 3333.6
01.00-02.00 2.5 0.556 2000.160 4000.320 3333.6 6667.2
02.00-03.00 2.5 0.556 2000.160 6000.480 3333.6 10000.8
03.00-04.00 2.5 0.556 2000.160 8000.640 3333.6 13334.4
04.00-05.00 3.3 0.733 2640.211 10640.851 3333.6 16668
05.00-06.00 3.79 0.842 3032.243 13673.094 3333.6 20001.6
06.00-07.00 5.01 1.113 4008.321 17681.414 3333.6 23335.2
07.00-08.00 5.91 1.313 4728.378 22409.793 3333.6 26668.8
08.00-09.00 5.91 1.313 4728.378 27138.171 3333.6 30002.4
09.00-10.00 5.4 1.200 4320.346 31458.516 3333.6 33336
10.00-11.00 5.05 1.122 4040.323 35498.840 3333.6 36669.6
11.00-12.00 4.65 1.033 3720.298 39219.137 3333.6 40003.2
12.00-13.00 4.65 1.033 3720.298 42939.435 3333.6 43336.8
13.00-14.00 4.85 1.078 3880.310 46819.745 3333.6 46670.4
44
14.00-15.00 4.85 1.078 3880.310 50700.056 3333.6 50004
15.00-16.00 4.85 1.078 3880.310 54580.366 3333.6 53337.6
16.00-17.00 5.38 1.196 4304.344 58884.710 3333.6 56671.2
17.00-18.00 6.1 1.356 4880.390 63765.101 3333.6 60004.8
18.00-19.00 4.32 0.960 3456.276 67221.377 3333.6 63338.4
19.00-20.00 4.32 0.960 3456.276 70677.654 3333.6 66672
20.00-21.00 3.53 0.785 2824.226 73501.880 3333.6 70005.6
21.00-22.00 2.93 0.651 2344.188 75846.067 3333.6 73339.2
22.00-23.00 2.6 0.578 2080.166 77926.234 3333.6 76672.8
23.00-24.00 2.6 0.578 2080.166 80006.400 3333.6 80006.4
7. Volume TAR
Dari tabel debit kumulatif, diplotkan grafik antara debit kumulatif dengan waktu sebagai
berikut:
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.0000.000
10000.000
20000.000
30000.000
40000.000
50000.000
60000.000
70000.000
80000.000
90000.000
Perhitungan Volume TAR
Akumulasi inflow Akumulasi outflow
Gambar 4.1 Perhitungan volume TAR
45
Volume TAR didapatkan dengan melihat antara simpangan terbesar dan terkecil dari nilai
akumulasi inflow dan outflow. Dari grafik tersebut didapatkan selisih sebesar 10334,160
m3 yang merupakan volume dari TAR.
8. Dimensi TAR
TAR diibaratkan berbentuk limas terpancung dengan permukaan berbentuk persegi
dengan ukuran 2b. Dengan asumsi:
Slope = 3 : 1
a : t = 3t
b : x = 3 : 1
b = 3x
Volume limas total
V t=13
×luas alas limas x t
V t=13
׿
V t=13
× [2(3 t ) ]2 ×t
V t=12t 3
V t=12(x+5)3
V t=12(x¿¿3+15 x2+75 x+125)¿
Volume limas terpancung
V terpancung=13
× luas alaslimas bagianbawah× x
V terpancung=13
×(2b)2 x
V terpancung=1 2 x3
Panjang sisi TAR
V TAR=V T−V terpancung
10334,160=12(x¿¿3+15 x2+75 x+125)−1 2x3¿10334,160=180 x2+900 x+1500
46
0=54 x2+81x+40,5−10334,16
x1=−9,94 m; x2=4,94 m x = 4,94 ≈ 5 m
a=3 t
a=3 (5+5 )=15m
Panjang TAR yang dibutuhkan adalah sebesar 2a = 30 m
Dengan perbandingan panjang dan lebar TAR yaitu p:l = 2:1
Maka, lebar TAR= 15 m
Kedalaman TAR = 5 m + freeboard = 5 m + 0,5 = 5,5 m
Rekapitulasi dimensi TAR
Panjang : 30 m
Lebar : 15 m
Kedalaman : 5,5 m
4.5 Oxidation Ditch
Untuk menentukan dimensi dari Oxidation Ditch diperlukan kriteria desain sebagai acuan dari
penentuan desain-desain dari Oxidation Ditch. Kriteria desain tersebut dapat dilihat pada Tabel
4.7
Tabel 4.7 Kriteria Desain Oxidation Ditch
Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber
- Organic loading
(F/M)
- Umur lumpur
- Waktu aerasi
- MLSS dalam
reaktor
U
c
td
X
0,05 - 0,3
10 - 40
12 - 36
3000 - 6000
Kg BOD5/hr/kg
MLVSS
Hari
Jam
Mg/lt
Metcalf & Eddy, 1991
Archivala
Duncan Mara
Qasim,1985
Randall, 1980
47
Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber
- Volumetric loading
- Ratio MLVSS/
MLSS
- Ratio resirkulasi
- Koefisien
pertumbuhan
- Koefisien kematian
- Efisiensi penyisihan
BOD5
- Kedalaman saluran
aerasi untuk rotor
diameter 271/2 inch
- Kedalaman saluran
aerasi (Q>1MGD)
- Panjang rotor dia-
meter 271/2 inch
- Kedalaman immerse
- Beban rotor 271/2
inch
Volume > 60000
gal
Volume < 60000 gal
- Power input untuk
cage motor
VL
R
Y
Kd
-
d
d
L
-
-
P
0,1 - 0,78
58 - 88
50 - 200
0,4 - 0,6
0,03 - 0,075
95 - 98
0,915 - 1,525
1,83
0,3 - 4,6
5,1 - 25,4
<16000
<13000
11 - 16
Kg BOD5/m3.hr
%
%
kg sel/kg BOD5
hari -1
%
m
m
m
cm
gal/ ft pjg rotor
gal/ft pjg rotor
Metcalf & Eddy, 1991
Qasim,1985
Metcalf & Eddy, 1991
Metcalf & Eddy, 1991
Metcalf & Eddy, 1991
HW Parker, 1975
HW Parker, 1975
HW Parker, 1975
HW Parker, 1975
HW Parker, 1975
Eckenfelder, 1982
48
Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber
HP/1000 m3 influen
AB
Formula yang dipergunakan
1.
dimana : V = Volume saluran aerasi , m3
Q = debit influen air buangan , m3/hari
c = umur lumpur , hari
Y = koefisien pertumbuhan maksimum , gram/gram
So = konsentrasi BOD5 influen , mg/lt
Se = konsentrasi BOD5 effluen , mg/lt
X = konsentrasi MLVSS dalam saluran aerasi , mg/lt
Kd= koefisien kematian sel , hari -1
2. Td =
dimana Td = waktu detensi / lamanya aerasi dalam reaktor, jam
3.
dimana U = organic loading (F/M) , hari -1
4.
dimana VL = volumetric loading , kg/m3.hari
Data Perencanaan
Diketahui : Debit rata-rata(Qr) = 0,926 m3/s
49
V =Q . θ c . Y .(So-Se)X ( 1 + Kd .θ c )
VQ
U =Qo (So-Se )V . X
V L=Qo . SoV
BOD Influent (Se) = 326 mg/l
Jumlah Oxidation Ditch = 1 buah
Asumsi : Efisiensi = 95%
Umur lumpur (θc) = 20 hari
Koefisien pertumbuhan (Y) = 0,6 kg sel/kg BOD5
Koefisien kematian (Kd) = 0,05 hari-1
MLSS dalam reaktor (X) = 3000 mg/l
Kedalaman (H) = 3 meter
Panjang rotor = 2 meter
Perhitungan :
1. BOD effluent (Se)
Se = So – (Efisiensi x So)
Se = 326 mg/l – (0,95 x 326 mg.l)
Se = 16,3 mg/l
2. Volume Saluran Aerasi
V = Qr .θ c . Y (So−Se)
X (1+Kd . θ c)
V = 0,926 m 3
s.86400 s
day.20 day . 0,6 kg sel
kgBOD(326−16.3 ) mg /L
3000 mgl(1+ 0,05
day.20 day )
V = 49556 m3
3. Waktu detensi atau lamanya aerasi dalam reaktor (jam)
Td = VQr
Td = 49556 m3
0,926 m 3s
. 86400 sday
Td = 0,619 hari x 24 jam/hari
Td = 15 jam memenuhi kriteria desain
4. Organic Loading (F/M) (hari-1)
50
U = Qr(So−Se)V . X
U = 0,926 m 3
s.86400 s
day(326−16.3 ) mg
l
49556 m3 . 3000 mgl
U = 0,167 hari-1 memenuhi kriteria desain
5. Volumetric loading (kg/m3.hari)
VL = Qr .So
V
VL = 0,926 m 3s
. 86400 sday
.326 mgl
. 10−6 kgmg
. 103 m3l
49556 m3
VL = 0,52 kg/m3.hari memenuhi kriteria desain
6. Luas Kolam (m2)
A = VH
A = 49556 m3
3 m
A = 16518,67 m2
7. Dimensi Oxidation Ditch
Asumsi : Kedalaman OD (H) = 3 meter
Lebar dasar OD (Ld) = Lebar atas OD (La) = 80 meter
Perhitungan :
Across OD = 0,5 (Ld + La) x H
= 0,5 (80 + 80) x 3
= 240 m2
Panjang OD = Volume Saluran Aerasi
Across OD
51
= 49556 m3240 m2
= 206,5 meter
4.5 Clarifier
Clarifier merupakan unit pengolahan untuk mengendapkan dan mengentalkan lumpur yang
terdapat pada air limbah. Lumpur yang terendapkan pada pengolahan ini kemudian akan
dialirkan menuju pengolahan selanjutnya yaitu pengolahan lumpur dengan menggunakan sludge
thickener sedangkan supernatan dari clarifier akan dialirkan kembali menuju oxidation ditch.
Untuk menentukan dimensi clarifier dibutuhkan kriteria desain yang dapat dilihat pada Tabel
4.8.
Tabel 4.8 Kriteria Desain Clarifier
Data Perencanaan
Diketahui : Qrata-rata = 0,926 m3/s
Asumsi : Over Flow rate = 40 m3/m2/hari
Akan dibangun 1 unit clarifier berbentuk lingkaran
52
Perhitungan :
1. Diameter
As= Qrata−rata¿
= 0.926 x60 x60 x 24
40 = 2000,16 m2
D= √ 2000,16 x 43,14
= 50,47 ≈50 m
As aktual = 502 x 3,14 x (1/4) = 1962, 5
Debit resirkulasi = 5 % dari Qrata-rata = 0,05x 0,926 = 0,0463 m3/hari
Cek nilai OR
OR = ( Qrata-rata + Q resirkulasi ) / As
= 80006,4+4000,32
1962,5 = 42,8 m3/m2/hari
2. Kedalaman clarifier
Kedalaman clarifier = kedalaman zona air bersih + kedalaman zona pengentalan +
kedalaman zona penyimpanan lumpur
Freeboard = 0,5 m
Kedalaman zona air bersih = 1,5 m
Zona Pengentalan
Asumsi total solid yang tertahan pada clarifier = 50 %
Asumsi konsentrasi lumpur rata-rata dalam clarifier = 2000
Total solid dari Oxidation Ditch = 3000 x 206,5 x ( (40+50)x0,5) x 3 /1000 = 83632,5 kg
Sehingga total solid dalam clarifier = 0,5 x 83532,5 = 41816,25 kg
Ketinggan zona pengentalan = total solid clarifier
konsentrasi x luas permukaan = 41816,25
2000 x 1962,5 = 0,01 m
Zona penyimpanan lumpur
Direncanakan kapasitas penyimpanan lumpur untuk dua hari berturut-turut pada saat debit
puncak. Asumsi faktor peak untuk debit = 1,5 dan BOD5 = 1,1
Total volatile solid saat kritis = Yobs Qrata-rata ( So-S)
Yobs -= y¿¿
= 0,6
(1+(0,05 x20 )) = 0,3
53
Total volatile solid saat kritis = 0,3 x 0,926 x 60 x 60 x 24 x 251 x 1,5 x 1,1 = 39603, 2 kg
TVSS/ TSS= 39603,2 / 41816,25 = 0,9
Total solid setiap clarifier selama 2 hari = (2 x 39603,2 / 0,9) + 41816,25 = 129823,35 kg
Kedalaman zona penyimpanan lumpur = 129823,35
2000 x ((3,14 x 25 x25 )+(3,14 x 25 x 26 ))= 0,01 m
Kedalaman clarifier =1,5 + 0,01 + 0,01 + 0,5 = 2,02 m
4.7 Gravity Thickener
Bentuk geometri yang dipergunakan pada gravity thickener hampir sama dengan yang
digunakan pada clarifier. Solid yang masuk ke dalam thickener terbagi atas tiga zona yaitu zona
cairan jernih pada bagian paling atas, zona sedimentasi, dan zona thickening pada bagian paling
bawah. Partikel-partikel mengalami aglomerasi pada zona thickening. Sludge blanket terjadi di
zona ini dimana massa lumpur tertekan oleh massa diatasnya yang terus bertambah. Air akhirnya
akan tertekan keluar dari dalam lumpur tersebut (Juliawan, 2004).
Supernatan dari thickener keluar melalui saluran outlet dan dikembalikan lagi ke pangolahan
awal yang pada perencanaan ini dikembalikan ke bak pengendap pertama. Lumpur yang
dihasilkan dikeluarkan dari dasar bak (Juliawan, 2004). Kriteria desain gravity thickener dapat
dilihat pada Tabel 4.9.
Tabel 4.9 Kriteria Desain untuk Gravity Thickener
Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber
Dry solid influen 0,2 – 1,5 % Qasim
Dry solid efluen 2,0 – 4,0 % Qasim
Solid Loading SL 20 - 40 kg/m2.hari Metcalf & Eddy
Hidraulic loading HL 1,0 – 4,0 m3/m2.hari Qasim
Solid capture 60 - 85 % Qasim
TSS pada supernatan 200 - 1000 mg/L Qasim
Data Perencanaan
54
Diketahui : Debit lumpur = 84006,72 m3/hati
Jumlah lumpur di clarifier 41816,25 kg/hari
Asumsi : Konsentrasi solid effluent = 4%
Solid capture = 80%
Specific gravity = 1020 kg/m
Waktu detensi = 1 hari
Jumlah unit gravity thickener = 1 unit
Perhitungan :
1. Luas permukaan thickener
As = Jumlah lumpursolid loading
As = 41816,25 kg /hari35 kg /m2. hari
As = 1194,75 m2
2. Diameter thickener
D = √ 1194,75 x 4π
D = 39 meter
3. Beban Hidrolis
HL = debit lumpur
As
HL = 84006,72m 3/hari
1194,75m 2
HL = 35 m3/m2.hari tidak memenuhi
4. Kedalaman thickener
Kedalaman thickener terdiri dari zona bersih, zona pengendapan, dan zona pengentalan.
Direncanakan kedalaman zona bersih 1 meter
55
Direncanakan kedalaman zona pengendapan 1,5 meter
Asumsi kedalaman zona pengentalan h meter
Freeboard 0,5 meter
Solid content di bagian atas pengentalan:
Sci = Jumlah lumpur
1020 kgm3
xdebit lumpur x 100%
Sci = 41816,25 kg
hari
1020 kgm3
x84006,72 m 3hari
x 100%
Sci = 0,048%
Konsentrasi lumpur rata-rata
Scr =Sci+Sce
2
Scr = 0,048+4
2
Scr = 2,024 %
Volume sludge blanket setiap thickener
Vs = 3,14 x (39 x 39)
4xh
Vs = 1193, 98 h m3
Jumlah solid dengan konsentrasi solid 0,224%
Jumlah solid = 1193,98 h m3 x 0,02024x 1020 kg/m3
= 24650 h kg
Dengan waktu detensi 1 hari maka:
24650 h kg41816,25 kg /hari = 1 h = 1,69 meter
Untuk mencegah terjadinya kerusakan peralatan disediakan penambahan zona
pengentalan sebesar 17% dan freeboard sebesar 0,5 meter
Jadi, h = 1,69 + (0,17 x 0,065) = 1,97 meter
Kedalaman thickener = zona bersih + zona pengendapan + zona pengentalan + freeboard
= 1 m + 1,5 m + 1,69 m + 0,5 m
56
= 4,97 meter
5. Lumpur yang keluar dari thickener
Jumlah solid = 0,8 x 41816,25 kg/hari
= 33453 kg/hari
Volume lumpur =33453 kg
hari
1020 kgm3
x0,04
= 819 m3/hari
6. Supernatan yang dihasilkan thickener
Debit supernatan = debit lumpur – volume lumpur
= 84006,72 m3/hari – 819 m3/hari
= 83187,72 m3/hari
Σsolid supernatan = 0,2 x 41816,25 kg/hari
= 8363,25 kg/hari
Conc. TSS supernatan= ∑solid supernatan x 106 mg
kg
debit supernatan x 1000 lm
= 8363,25 kg
harix 106 mg
kg
83187,72 m3hari
x1000 lm
= 1005,35 mg/l
Conc.BOD supernatan= 0,63 x 1005,35 mg/l
= 633,37 mg/l
4.8 Sludge Drying Bed
Sludge drying bed merupakan fasilitas pengering lumpur yang biasanya digunakan untuk lumpur
yang berasal dari sludge digester (Metcalf & Eddy, 1991). Setelah pengeringan solid akan
dibuang ke landfill atau digunakan sebagai bahan soil conditioner. Keuntungan pemakaian unit
57
ini adalah biaya pembuatan relative murah. Dalam pengoperasiannya tidak begitu sulit, tidak
memerlukan perhatian khusus setiap waktu dan mengahsilkan produk dengan kadar solid yang
tinggi. Namun sludge drying bed ini memerlukan lahan yang besar dalam pengoperasiannya.
Selain itu beberapa kerugian lainnya antara lain: dipengaruhi perubahan iklim, insects, dan
berpotensi mengeluarkan bau. Kriteria desain dari sludge drying bed dapat dilihat pada Tabel
4.10.
Tabel 4.10 Kriteria Desain untuk Sludge Drying Bed
No Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber
1 Periode pengeringan maksimum td 15 hariMetcalf &
Eddy
2 Ketebalan lapisan pasir hs 230-300 mmMetcalf &
Eddy
3 Ketebalan lapisan lumpur hsl 150-300 mmMetcalf &
Eddy
4 Panjang L 6-30 mMetcalf &
Eddy
5 Lebar W 6 mMetcalf &
Eddy
Data Perencanaan
Diketahui :
No Parameter Simbol Besaran Satuan
1 Total debit lumpur Qw 819 m3/hari
2 Total beban solid S 33453 kg/hari
3 Periode pengeringan td 5 hari
4 Ketebalan lapisan lumpur hsl 300 mm
5 Ketebalan lapisan pasir hs 250 mm
Perhitungan:
58
a. Volume lumpur masuk ke sludge dying bed
VL = 819 m3/hari
b. Dimensi sludge drying bed
V = 819 x 3 = 2457 m3
c. Luas sludge drying bed
A= Vhsl =
24570,3 = 8190 m2
Direncanakan dimensi untuk satu unit sludge drying bed adalah 30 x 6 yang dipakai secara
bergantian setiap harinya. Jumlah unit sludge drying bed adalah
n = A / ( 30 x 6 ) = 8190 / 180 = 45,5 ≈ 45
Luas total sludge drying bed = 8190 x 45 = 368.550 m2
d. Kedalaman sludge drying bed
D = hsl + hs + hc + FB = 0,3 + 0,25 + 0,35 + 0,5 = 1,4 m
e. Karakteristik bed
Bed yang akan dibangun terdiri dari beberapa lapisan, yaitu lapisan batu kerikil yang
berfungsi sebagai penyangga dan lapisan pasir yang berfungsi sebagai filter.
Ketebalan lapisan batu kerikil 350 mm yang terdiri dari:
Coarse gravel : 200 mm
Medium gravel : 75 mm
Fine gravel : 75 mm
Ketebalan lapisan pasir 250 mm yang terdiri dari:
Coarse sand : 100 mm
Fine sand : 150 mm
4.9 Profil Hidrolis
Perhitungan Headloss Pengolahan Sistem Pengolahan Air Limbah
Pada perencanaan sistem IPAL,:diasumsikan hanya headloss mayor pada yang
berpengaruh, sedangkan headloss minor akibat adanya perubahan kecepatan secara tiba-tiba
diabaikan. Headloss mayor dapt dihitung menggunakan persamaan Darcy-Weisbach sebagai
berikut.
59
H L=fL v2
2 gD
Dengan, HL = headloss mayor
f = faktor gesekan (0,024)
L = panjang pipa (m)
v = kecepatan rata-rata aliran
g = percepatan gravitasi (9,81 m2/s)
D = diameter pipa (m)
Contoh perhitungan
Headloss pipa dari bar screen menuju bak pengendapan:
Mencari luas permukaan pipa (A)
Asumsi diameter pipa sebesar 1 m
A=D2
4=(1)2
4=0,785 m2
Mencari kecepatan aliran dalam pipa (v)
Diketahui nilai Q rata-rata sebesar 0,926 m3/s
v=Q r
A=0,926
0,785=1,1796 m /s
Mencari Headloss
H L=fL v2
2 gD=0,024 x 5x 1,1796
2 x 9,81 x 1=0,0072 m
Berikut merupakan hasil perhitungan headloss untuk keseluruhan unit pada sistem
pengolahan air limbah.
Tabel 4.11 Headloss unit sistem pengolahan air limbah
60
Unit f L (m) v (m/s) D (m) A (m2) Headloss (m)
Bar screen - Bak pengendapan 0,024 5 1,1796 1 0,785 0,0072
Bak pengendapan - Grease trap 0,024 5 4,7185 0,5 0,19625 0,0577
Grease trap - TAR 0,024 5 1,1796 1 0,785 0,0072
TAR - Oxidation ditch 0,024 5 1,1796 1 0,785 0,0072
Oxidation ditch - Clarifier 0,024 5 1,1796 1 0,785 0,0072
Clarifier - Sludge thickener 0,024 5 4,7185 0,5 0,19625 0,0577
Sludge thickener - Sludge drying bed 0,024 10 4,7185 0,5 0,19625 0,1154
Sludge Drying Bed - Oxidation ditch 0,024 10 1,1796 1 0,785 0,0144
BAB V
KESIMPULAN
Pada pengolahan limbah domestik ini akan dirancang sebuah instalasi pengolahan air limbah.
Parameter yang akan diolah terkhusus pada TSS, Ammonia, Minyak & lemak, dan BOD. Oleh
karena itu rangkaian dari unit IPAL ini adalah:
Bar screen Bak pengendapan Grease trap TAR Oxidation Ditch Clarifier
Gravity Thickener Sludge Drying Bed.
61
Dari unit di atas minyak dan lemak akan tertangkap di grease trap. Untuk BOD akan tersisihkan
sebagian di unit bak sedimentasi pertama dan akan tersisihkan 90% di unit oxidation ditch. Di
unit oxidation ditch juga akan mengolah ammonia sehingga konsentrasinya akan turun.
DAFTAR PUSTAKA
Babbit, H. E. Baumann, E. R. Sewerage and Sewage. Modern Asia Edition. 1969.
Darsono, Valentinus. 1992. Pengantar Ilmu Lingkungan. Yogyakarta: Penerbitan Universitas
Atma Jaya Yogyakarta.
Eckenfelder, Wesley W. Industrial Water Pollution Control, Mc.Graw-Hill, Inc. United States of
America. 2000.
Grady and Lim. Biological Wastewater Treatment. Marcel Dekker, Inc. New York. 1980.
62
Hermana, 2010. Perencanaan Pengolahan Air Limbah Domestik. ITS Jurusan Teknik
Lingkungan FTSP
http://water.lecture.ub.ac.id/files/2012/03/Limbah-modul_3.pdf. Diakses pada 11 September
2015, 20:15
http://www.dkpp.mesujikab.go.id/artikel/41-parameter-kualitas-air-perairan. Diakses pada 6
September 2015, 15:07
http://www.infobarscreens.com/manual-bar-screen.htm. Diakses pada 12 September 2015, 21:30
http://www.kelair.bppt.go.id/ Diakses pada 10 September 2015, 20:00
http://www.marleypipesystems.co.za/building-plastic-pipe-manufacturers/plumbing-plastic-pipe-
and-fittings/grease-traps-commercial-kitchens. Diakses pada 10 September 2015, 20:43
http://www.mesinraya.co.id/cara-kerja-serta-cara-penggunaan-grease-trap.html. Diakses pada 10
September 2015, 20:45
http://www.pambdg.co.id/new/index.php?
option=com_content&view=article&id=85&Itemid=97. Diakses pada 11 September 2015, 20:00
http://www.slideshare.net/hilyafithri/bar-screening. Diakses pada 12 September 2015, 21:00
http://www.wastewaterinfo.asia/sites/default/files/tech-sheets/sludge-drying-bed.pdf diakses
pada tanggal 12 September 2015, 20:00
http://www.wastewatersystem.net/2011/04/sludge-thickening-equipment-options.html diakses
pada tanggal 12 September 2015, 19:44
Metcalf & Eddy Inc. Wastewater Engineering Treatment. Disposal and Reuse. Mc Graw-Hill,
Inc. Singapore.1991.
Metcalf & Eddy Inc. Wastewater Engineering Treatment. Disposal and Reuse. Mc Graw-Hill,
Inc.Singapore.1991
Regulasi terkait :
KEP-03/MENKLH/II/1991
Undang-undang No. 4 Tahun 1982 Pasal 15
Peraturan Pemerintah No. 82 Tahun 2001
63
Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 112 Tahun 2003
Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 112 tahun 2009
Peraturan Gubernur Provinsi DKI Jakarta No. 122 tahun 2005
PP No. 82 tahun 2009
64
LAMPIRAN
65