studi perencanaan instalasi pengolahan air...
TRANSCRIPT
STUDI PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH
(IPAL) PABRIK TAHU “3 SAUDARA” MALANG DENGAN
KOMBINASI BIOFILTER ANAEROBIK – AEROBIK
Masfufahtut Thohuroh1, Donny Harisuseno
2, Rini Wahyu Sayekti
3
Mahasiwa Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya, Dosen Jurusan Teknik
Pengairan Universitas Brawijaya, Dosen Jurusan Teknik Pengairan Universitas Brawijaya.
Universitas Brawijaya – Malang, Jawa Timur, Indonesia
e-mails : [email protected], [email protected], [email protected]
ABSTRAK
Pabrik Tahu “3 Saudara” Malang memiliki kapasitas produksi per hari sebanyak 1500 -
2000 kg kedelai per hari yang menghasilkan limbah cair hasil proses pengolahan sebesar
39,78 - 58,96 m3/hari dengan kandungan BOD5, COD, TSS dan pH berturut – turut
sebesar 4526 mg/L, 26000 mg/L, 1259 mg/L dan 4,5. Berdasarkan baku mutu limbah cair
yang telah ditentukan oleh pemerintah, maka dibutuhkan suatu perencanaan Instalasi
Pengolahan Air Limbah (IPAL) untuk mengatasi limbah cair pabrik tahu. IPAL dapat
menggunakan kombinasi biofilter anaerobik – aerobik karena limbah cair pabrik tahu dapat
terurai secara biologis dengan peranan mikroorganisme. Hasil pengolahan air limbah oleh
IPAL yang direncanakan tidak menghasilkan lumpur dengan kandungan BOD5, COD, TSS
dan pH berturut – turut sebesar 51,95 mg/L, 296,40 mg/L, 1,20 mg/L dan 7,5.
Kata kunci : Limbah cair pabrik tahu, IPAL, biofilter anaerobik – aerobik, baku mutu,
mikroorganisme
ABSTRACT
"3 Saudara" Malang’s tofu factory has a production capacity per day of 1500 - 2000 kg
soybean and release 39.78 to 58.96 m3 / day wastewater with quality BOD5, COD, TSS
and pH respectively are 4526 mg / L, 26000 mg / L, 1259 mg / L and 4.5. Based on effluent
quality standards set by the government, there should be need a planning about
Wastewater Treatment Plant (WWTP). WWTP can used a combination of anaerobic -
Aerobics with biofilter because a tofu wastewater is biodegradable with the action of
microorganisms. The results of wastewater treatments by WWTP planned does not release
any sludge and estimated of BOD5, COD, TSS and pH respectively are 51.95 mg / L,
296.40 mg / L, 1.20 mg / L and 7.5.
Keywords : Tofu factory wasterwater, WWTP, biofilter anaerobic – aerobic, effluent
standard, microorganism
1. PENDAHULUAN
Industri Tahu merupakan salah satu
industri pangan yang berpotensi dalam
pencemaran air dari limbah cair yang
dihasilkannya. Produksi Tahu masih
dilakukan dengan teknologi yang
sederhana dengan rendahnya tingkat
efisiensi penggunaan air dan bahan baku
kedelai serta menghasilkan produksi
limbah sangat tinggi. Tahu dibuat dengan
bahan baku utama berupa kedelai dan
membutuhkan banyak air dalam setiap
tahapan proses pembuatannya.
Kandungan bahan-bahan organik pada
limbah cair industri tahu umumnya
sangat tinggi dan bersifat
biodegradable.aSenyawa - senyawa
organik di dalam air buangan tersebut
dapat berupa protein, karbohidrat, lemak,
dan minyak dengan komposisi 40 - 60%
protein, 25 – 50% karbohidrat, dan 10%
lemak (Azizah dkk, 2005)
Limbah cair yang dihasilkan setiap
proses pembuatan tahu mempunyai debit
yang cukup besar. Untuk setiap 1 kg
bahan baku kedelai dibutuhkan rata-rata
45 liter air dan akan dihasilkan limbah
cair berupa whey tahu sebanyak 43.5 liter
(Nuraida dalam Amir Husin 2008). Whey
merupakan produk sampingan dari
produksi tahu. Meskipun mengandung
oligosakarida, protein dan isoflavon, yang
dapat diisolasi dan dapat digunakan
menjadi produk fungsional kembali,
namun saat ini whey tidak dimanfaatkan
tetapi langsung dibuang sebagai aliran
limbah. whey tahu bisa menyebabkan bau
tak sedap dan pencemaran permukaan
dan air tanah (Hernandez, 2012). Whey
mengandung bahan-bahan organik berupa
protein, karbohidrat dan lemak yang
tinggi (Nurhasan dan Pramudyanto, 1987
dalam Amir Husin 2008). Limbah cair
tahu dengan karateristik mengandung
bahan organik tinggi, suhu mencapai
40°C - 46°C, kadar BOD5 (6000 – 8000
mg/l), COD (4500 – 14000 mg/l), TSS
dan PH yang tinggi pula (Herlambang,
2002). Tingginya kandungan bahan
organik pada limbah Tahu dapat
mengakibatkan rusaknya ekosistem
badan air penerima air limbah. Oleh
karena itu dibutuhkan adanya
perencanaan Instalasi Pengolahan Air
limbah untuk dapat mengatasi
permasalahan air limbah tersebut.
Pengolahan dasar untuk mengatasi
limbah cair tahu dapat berupa pengolahan
secara aerobik, anaerobik, membrane bio-
reactor technology dan kombinasi
pengolahan anaerobik – aerobik (Zhao,
2012). Dalam pemilihan proses
pengolahan yang akan digunakan harus
mempertimbangkan kelebihan maupun
kekurangan dari masing – masing sistem
pengolahan.
Pokok permasalahan yang dapat
diidentifikasi adalah tidak adanya usaha
pengolahan limbah cair dari proses
produksi Tahu dan limbah cair yang
dialirkan menuju badan sungai belum
memenuhi standar baku mutu air limbah
berdasarkan Keputusan Gubernur Jawa
Timur Nomor 72 tahun 2013 tentang
Baku Mutu Air Limbah Bagi Industri
dan/atau Kegiatan Usaha Lainnya.
Tujuan dari penelitian ini adalah
untuk mengetahui debit dan kandungan
limbah cair dari proses produksi Tahu
pada Pabrik Tahu “3 Saudara” Malang
untuk mendapatkan desain IPAL dengan
kombinasi biofilter anaerobik – aerobik
yang sesuai, sehingga diharapkan dapat
mengurangi pencemaran oleh air limbah
yang masuk ke Sungai Bocek di
Kecamatan Karangploso Kabupaten
Malang.
2. METODE PENELITIAN
- Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di Pabrik Tahu
“3 Saudara” Malang yang terletak di
Desa Bocek Kecamatan Karangploso
Kabupaten Malang Jawa Timur.
Gambar 1. Lokasi Penelitian
- Metode Analisa
Langkah-langkah metode analisa
yang dilakukan dalam pembuatan jurnal
ini adalah sebagai berikut :
Pengumpulan data
Sumber data yang diperlukan d
berupa data kualitas air limbah dan data
debit air limbah hasil produksi.
Pengambilan data kualitas air limbah
dilakukan sebanyak tiga kali yaitu pada
tanggal 26 April 2016, 23 Agustus 2016
dan 30 Agustus 2016 saat jam puncak
produksi dengan mengasumsikan semua
proses produksi sedang berlangsung
sehingga sampel telah mewakili kondisi
sebenarnya. Pengambilan data debit air
limbah dilakukan selama tujuh hari pada
tanggal 19 – 24 April 2016 saat proses
produksi berlangsung yaitu pada pukul
08.00 – 16.00 WIB.
Pengolahan data
Melakukan perhitungan prediksi debit
air limbah. Perhitungan berdasarkan
hasil pengukuran debit air limbah
yang dilakukan setiap jam dan pada
setiap jam diperoleh sepuluh data
debit yang nantinya data tersebut
akan di rata-rata untuk mendapatkan
nilai debit pada setiap jam. Debit
yang digunakan adalah debit rerata
harian maksimum yang terjadi pada
hari puncak.
Membandingkan data kualitas air
limbah (nilai parameter BOD, COD,
TSS, dan pH) dengan standar baku
mutu air limbah sesuai dengan
peraturan Gubernur Jawa Timur
Nomor 72 Tahun 2013, untuk
selanjutnya apabila data kualitas air
limbah melebihi standar baku mutu
maka dilakukan perencanaan Instalasi
Pengelolaan Air Limbah (IPAL).
Data kualitas air yang dipilih untuk
perencanaan desain IPAL adalah data
kualitas air yang paling tinggi
(maksimum).
Pertimbangan Pemilihan Desain
IPAL Berdasarkan hasil perhitungan
didapatkan suatu desain Instalasi
Pengolahan Air Limbah (IPAL) guna
mengolah limbah cair hasil produksi tahu
yang kemudian desain IPAL ini dapat
dijadikan rekomendasi desain IPAL yang
sesuai untuk diterapkan pada Pabrik Tahu
“3 Saudara” Karangploso Malang.
Pertimbangan – pertimbangan dalam
pemilihan desain IPAL diantaranya
adalah sebagai berikut :
Area lahan kosong yang terbatas (± 375
m2) sehingga perlu dicari desain IPAL
yang compact yang memungkinkan
diletakkan dibawah permukaan tanah
sehingga lahan bagian atas dapat
dimanfaatkan untuk keperluan lainnya.
Desain IPAL harus mampu mencegah
bau yang ditimbulkan dari limbah cair
maupun akibat proses pengolahan
limbah cair pada IPAL untuk menjaga
kenyamanan lingkungan sekitar,
sehingga desain IPAL harus tertutup
dari segi konstruksinya.
Industri Tahu merupakan jenis usaha
menengah kebawah, sehingga modal
yang dimiliki relatif sedikit. Sehingga
desain IPAL yang dipilih harus yang
memiliki biaya operasional dan
perawatan yang murah.
Desain IPAL harus mampu mengatasi
fluktuasi atau lonjakan debit (kuantitas)
maupun kualitas limbah cair akibat
peningkatan jumlah produksi, sehingga
hasil pengolahan IPAL dapat
memenuhi baku mutu air limbah yang
telah ditentukan.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
- Perhitungan Debit Limbah Cair
Tabel 1. Perhitungan Debit Limbah Cair
Rerata Harian Maksimum
Hari Hari Biasa
(m3/hari)
Hari Puncak
(m3/hari)
Senin
Selasa
Rabu
Kamis
Jum’at
Sabtu
32,42
39,78
35,81
33,72
32,90
38,35
40,93
58,96
53,72
49,35
50,58
57,53
Hari Hari Biasa
(m3/hari)
Hari Puncak
(m3/hari)
Minggu 38,44 57,67
Debit
Maksimum 39,78 58,96
Sumber : Hasil Pengukuran
Perhitungan debit dengan cara
pengukuran langsung di lapangan
dilakukan di lapangan pada saat jam-jam
produksi. Pengukuran debit berlangsung
selama 8 jam mulai pukul 08.00 – 16.00
WIB selama 7 hari (19 – 24 April 2016).
Proses pengukuran dilakukan setiap satu
jam sekali dan setiap pengukuran
dilakukan sebanyak 10 kali untuk
mendapatkan keberagaman data debit,
sehingga dalam satu hari pengukuran
didapatkan 80 data debit limbah cair.
Data debit rata-rata harian selama satu
minggu (pada hari puncak / 1,5 kali dari
debit hari biasa) yang nantinya hasil
pengukuran akan dibandingkan dengan
perhitungan debit berdasarkan kebutuhan
air untuk proses produksi dan dipilih data
yang paling maksimum sebagai dasar
perencanaan kapasitas Instalasi
Pengolahan Air Limbah (IPAL).
Rekapitulasi perhitungan debit limbah
cair berdasarkan pengukuran langsung
disajikan pada Tabel 1.
Dari perhitungan debit limbah cair
rerata harian maksimum pada Tabel 1
dapat diketahui debit maksimum pada
hari biasa sebesar 39,78 m3/hari dan pada
hari puncak sebesar 58,96 m3/hari, maka
debit maksimum yang digunakan untuk
perencanaan Instalasi Pengolahan Air
Limbah (IPAL) yaitu 39,78 m3/hari dan
58,96 m3/hari.
Penentuan Kualitas Limbah Cair Pengambilan sampel kualitas limbah
cair dilakukan dengan cara grab sampling
pada outlet Pabrik Tahu “3 Saudara”
Malang pada saat jam puncak produksi
dengan pertimbangan pada saat jam
puncak seluruh proses produksi sedang
dilakukan. Hasil Analisa Kualitas Limbah
Cair disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Analisa Kualitas Limbah
Cair Pabrik Tahu Parameter A
(mg/L)
B
(mg/L)
C
(mg/L)
D
(mg/L)
pH
BOD5
COD
TSS
4,5
4526
16000
828,5
4,5
4176
21800
1259
4,5
3926
26000
318,8
6 – 9
150
300
100
Sumber : Hasil Analisa
Keterangan :
A : Hasil Analisa I (26 April 2016)
B : Hasil Analisa II(23 Agustus 2016)
C : Hasil Analisa III (30 Agustus 2016)
D : Baku Mutu Limbah Cair
Dari hasil analisa pada kualitas
limbah cair pada Tabel 2, dapat diketahui
bahwa kualitas limbah cair hasil proses
produksi tahu belum memenuhi baku
mutu limbah cair berdasarkan Peraturan
Gubernur Jawa Timur No.72 Tahun 2013
sehingga perlu diadakan suatu
perencanaan Instalasi Pengolahan Air
Limbah (IPAL) yang sesuai yang dapat
diterapkan pada pabrik tahu.
Penentuan Desain IPAL Desain proses IPAL untuk limbah
cair pabrik tahu didasarkan pada kriteria
kebutuhan pada lokasi studi. Menurut
kajian teori pada bab sebelumnya dan
beberapa penelitian yang telah dilakukan,
maka didapatkan desain proses sebagai
berikut:
a Air limbah hasil proses produksi tahu
akan dialirkan menuju bak pemisah
lemak. Bak ini direncanakan dapat
menurukan kadar TSS sebesar ±5%.
b Selanjutnya air limbah akan dialirkan
menuju bak ekualisasi. Bak ini
didesain untuk menampung air
limbah, menstabilkan aliran air
limbah.
c Air limbah yang telah stabil debitnya
akan dialirkan menuju bak
pengendapan awal untuk
mengendapkan padatan (lumpur)
yang terdapat pada air limbah. Bak
pengendapan awal ini direncanakan
memiliki effisiensi pengolahan
sebesar 25%.
d Air limbah yang telah dipisahkan dari
lemak dan setelah stabil debitnya
akan dialirkan menuju bak anaerobik
dengan biofilter. Effisiensi penurunan
zat organik pada bak ini direncanakan
sebesar ±80%.
e Air limpasan dari bak kontaktor
anaerob dialirkan ke bak kontaktor
aerob. Didalam bak kontaktor aerob
ini diisi dengan media biofilter,
sambil diaerasi atau dihembus dengan
udara sehingga mikro organisme yang
ada akan menguraikan zat organik
yang ada dalam air limbah. Bak
aerobik ini direncanakan memiliki
effisiensi penurunan zat organik
sebesar ±95%.
f Limbah cair yang telah diolah dalam
bak kontaktor aerobik kemudian akan
dialirkan menuju bak pengendap
akhir atau bak penjernih yang telah
ditanami ikan sebagai indikator air
limbah secara biologis. Lumpur yang
terdapat pada bak penjernih akan
disirkulasi denga memecah lumpur
tersebut dengan memompakan
kembali meuju bak aerobik. Proses
tersebut akan berlangsung terus
menerus selama pengolahan.
g Air limbah selanjutnya akan dialirkan
menuju bak penjernih. Didalam bak
ini lumpur aktif yang mengandung
massa mikroorganisme diendapkan
dan dipompa kembali ke bagian inlet
bak aerasi dengan pompa sirkulasi
lumpur. Pada bak ini terjadi
penurunan BOD dan COD sebesar
±5% dan TSS sebesar ±90%.
h Air limbah siap dialirkan ke badan air
(sungai).
Gambar 2. Diagram Pengolahan IPAL
Keterangan :
A : Bak Pemisah Lemak
B : Bak Ekualisasi
C : Pompa Bak Ekualisasi
D : Bak Pengendapan Awal
E : Bak Anaerobik
F : Bak Aerobik
G : Bak Penjernih
Untuk menghitung kapasitas rencana
dibutuhkan data – data sebagai berikut :
a Debit (Q) :40,00 ~ 60,00 m3/hari
b BOD5 maks : 4526 mg/l
c COD maks :26000 mg/l
d Konsentrasi TSS : 1259 mg/l
e Konsentrasi pH : 4,5
f Baku mutu BOD5 : 150 mg/l
g Baku mutu COD : 300 mg/l
h Baku mutu TSS : 100 mg/l
i Baku mutu pH : 6,0 – 9,0
j Lama produksi : 8 jam
- Bak Pemisah Lemak
Rencana Desain
Desain bak pemisah lemak
direncanakan dengan proses – proses
sebagai berikut :
a Bak pemisah lemak/skimmer diren-
canakan untuk mengurangi beban
bahan organik yaitu lemak.
b Minyak/lemak yang telah menga-
pung ke permukaan limbah cair
kemudian akan di dikikis dengan
menggunakan scraper dengan jangka
waktu 1 – 2 minggu sekali atau
bergantung pada jumlah
minyak/lemak yang dihasilkan dari
proses produksi. Scraper dapat
menggunakan alat – alat sederhana
seperti stainless pipih panjang, kayu,
serok, maupun alat bantu lainnya.
c Pengikisan akan dilakukan secara
manual dikarenakan lemak/minyak
dari limbah cair pabrik tahu relatif
sedikit.
d Lemak/minyak yang telah dikikis
oleh scraper kemudian akan
dikumpulkan dan dibuang karena
ketidaktersediaan bak penampung
minyak dan overflow weir.
e Outlet limbah cair selanjutnya akan
dialirkan menuju bak ekualisasi
melalui pipa secara overflow.
Perhitungan Dimensi
Data :
Debit maksimum harian = 39,78 m3/hari
Debit yang Digunakan = 40,00 m3/hari
Waktu tinggal rencana = 2 jam
Lama produksi = 8 jam
Flow rate = Q (m3/hari) / t (jam)
= 40,00 m3/hari / 8 jam
= 5,00 m3/jam
Volume bak =flow rate x waktu tinggal
= 5,00 m3/jam x 2 jam
= 10,00 m3
Perencanaan dimensi bak
Volume = p x l x h
= 2,50 m x 2,10 m x 2,00 m
= 10,50 m3 ≥ 10,00 m
3
Perhitungan pengurangan zat organik
Pada bak pemisah lemak direncanakan
memiliki effisiensi pengurangan zat
organik hanya berupa TSS sebesar ±5%
(Said, 2012).
Kandungan TSS = 95% x 1259 (mg/L)
= 1196,1 mg/L
- Bak Ekualisasi
Rencana Desain
Bak Ekualisasi di rencanakan untuk
mengontrol fluktuasi debit air limbah
hasil proses produksi tahu yang terjadi.
Bak ini selain digunakan untuk
mengontrol dan menstabilkan laju debit
air limbah sehingga tidak terjadi beban
kejut (shock loading) pada proses
selanjutnya. Bak ekualisasi direncanakan
berdasarkan hasil pembulatan debit
maksimum harian pada hari puncak.
Perhitungan Dimensi
Data :
Debit maksimum = 58,96 m3/hari
Debit yang digunakan= 60,00 m3/hari
Waktu tinggal rencana= 4 jam
Lama produksi = 8 jam
Flow rate = Q (m3/hari) / t (jam)
= 60,00 m3/hari / 8 jam
= 7,50 m3/jam
Volume bak = flow rate xwaktu tinggal
= 7,50 m3/jam x 4 jam
= 30,00 m3
Perencanaan dimensi bak
Volume = p x l x h
= 6,00 m x 2,50 m x 2,00 m
= 30,50 m3 ≥ 30,00 m
3
Perencanaan sludge removal
Sludge removal direncanakan dengan
membuat saluran di dasar bak ekualisasi
dengan slope 0,02 sehingga lumpur atau
padatan lain akan mudah terkumpul dan
akan turut serta di pompa menuju bak
pengendapan awal.
Perencanaan Inlet dan Outlet
Inlet dan outlet pada bak ekualisasi
direncanakan dengan menggunakan pipa
PVC dengan diameter yang disesuaikan
dengan diameter Inlet dan outlet pada
pompa yang akan digunakan. Diameter
pipa yang digunakan adalah sebesar 4
inch.
Perencanaan Konstruksi
Konstruksi = Beton K275
Tebal dinding = 15 cm
Slope = 0,02
Pipa Inlet dan Outlet = PVC 4 inch
- Perencanaan Pompa pada Bak
Ekualisasi
Rencana Desain
Pompa limbah cair yang akan
digunakan untuk memompa air limbah
dari bak ekualisasi menuju ke bak
pengendapan awal direncanakan
berdasarkan besarnya debit limbah cair
yang dihasilkan per hari.
Penentuan Pompa
Data :
Debit limbah cair = 60,00 m3/hari
Lama produksi = 8 jam
Flow rate = Q (m3/hari) / t (jam)
= 60,00 m3/hari / 8 jam
= 7,50 m3/jam
= 125 liter/menit
Spesifikasi pompa yang sesuai :
Kapasitas = 20 – 140 liter/menit
Tipe = submersible pump
Total head = 1 – 6 m
Daya listrik = 250 watt
Rekomendasi = Pompa Pedrollo TOP 1
(atau setara)
Harga = ± Rp. 5.000.000,-
Gambar 3. Pompa Submersible
- Bak Pengendapan Awal
Rencana Desain
Bak pengendapan awal atau primary
sedimentation dioperasikan untuk
mengendapkan senyawa organik solid
dari limbah cair. Bak pengendapan awal
mempunyai tingkat penyisihan padatan
(60 – 70) % dan tingkat penyisihan
material organik (25 – 30) %. (Metcalf &
Eddy, 1991).
Perhitungan Dimensi
Kriteria perencanaan menurut standart
JWWA dalam Said (2006) adalah :
Waktu tinggal rerata = 3 - 5 jam
Perencanaan bak pengendapan awal dapat
dihitung sebagai berikut :
Data :
Debit limbah cair = 40,00 m3/hari
Lama produksi = 8 jam
Effisiensi = 25%
BOD5 maksimum = 4526 mg/l
COD maksimum = 26000 mg/l
Konsentrasi TSS = 1196,1 mg/l
Waktu tinggal = 4 jam
Flow rate = Q (m3/hari) / t (jam)
= 40,00 m3/hari / 8 jam
= 5,00 m3/jam
Volume bak = flow rate xwaktu tinggal
= 5,00 m3/jam x 4 jam
= 20,00 m3
Perencanaan dimensi bak
Volume = p x l x h
= 4,00 m x 2,50 m x 2,00 m
= 20,50 m3 ≥ 20,00 m
3
Perhitungan waktu tinggal rerata (dt)
dt = (volume bak / Q (m3/hari)) / t (jam)
= (20,50 / 40,00 m3/hari) x 8 jam
= 4,1 Jam
Perhitungan beban permukaan (SL) :
SL = Q (m3/hari) / l (m) x p (m)
= 40,00 m3/hari / (2,50 m x 4,10 m)
= 3,902 m3/m
2.hari
Waktu tinggal saat beban puncak = 2,67
Jam (1,5 x jumlah limbah hari biasa)
Beban permukaan pada saat hari puncak
= 6,00 m3/m
2.hari
Pengurangan Zat Organik
Pada bak pengendapan awal
direncanakan memiliki effisiensi
pengurangan zat organik sebesar ± 25%.
(Said, 2005).
TSS = effisiensi x TSSlimbah (mg/L)
= 75% x 1196,1 (mg/L)
= 897,1 mg/L
BOD = effisiensi x BODlimbah (mg/L)
= 75% x 4526 (mg/L)
= 3394,5 mg/L
COD = effisiensi x CODlimbah (mg/L)
= 75% x 26000 (mg/L)
= 19500 mg/L
Perencanaan Sludge Removal
Sludge removal direncanakan dengan
membuat saluran di dasar bak
pengendapan awal dengan slope 0,02
sehingga lumpur atau padatan lain akan
mudah terkumpul dan akan turut serta di
pompa menuju bak anaerobik.
- Bak Anaerobik
Bak anaerobik akan dilengkapi dengan
media biofilter berupa media sarang
tawon/ honey comb yang bertipe
crossflow. Perencanaan bak anaerobik
yaitu sebagai berikut:
Data
Q (m3/hari) = 40,00 m
3/hari
Effisiensi = 80%
BOD masuk = 3394,5 mg/l
COD masuk = 19500 mg/l
TSS masuk = 897,1 mg/l
Perhitungan Kadar Bahan Organik
Direncanakan effisiensi sebesar 80%
(Said, 2012), sehingga :
BOD keluar = 20% x 3394,5 mg/l
= 678,90 mg/l
COD keluar = 20 % x 19500 mg/l
= 3900 mg/l
TSS keluar = 20% x 897,1 mg/l
= 179,42 mg/l
Perhitungan beban BOD dan COD
BOD = Q (m3/hari) x BOD (g/m
3)
= 40,00 m3/hari x 3394,5 g/m
3
= 135780 g/hari = 135,78 kg/hari
COD = Q (m3/hari) x COD (g/m
3)
= 40,00 m3/hari x 19500 g/m
3
= 780000 g/hari = 780,00 kg/hari
Volume Media Biofilter Yang
Dibutuhkan
Standar beban BOD untuk high rate
dengan packing material berupa plastik
adalah 0,6 – 3,2 kg BOD/m3.hari
(Metcalf & Eddy, 2003:893).
Direncanakan standar beban BOD yang
digunakan sebesar 3,0 kg BOD/ m3.hari
Vol. = BOD / Standar beban BOD
= 108,6 kg/hari / 3,2 kg /m3.hari
= 33,94 m3
Volume Bak Anaerobik
Volume media biofilter adalah 60%
dari jumlah volume efektif (Dept. PU,Pd-
T-04-2005-C), sehingga volume bak yang
diperlukan adalah:
Vol. =100/60 x vol.media biofilter
=100/60 x 33,94 m3
=56,56 m3
Direncanakan kolam anaerobik dengan 2
ruang sehingga:
Vol.reaktor anaerobik rerata = 56,56 m3 /
2 = 28,28 m3
Waktu Tinggal Dalam Bak
Anaerobik
Untuk beban COD sebesar 12 – 30 kg/
m3.hari dan suhu rata – rata 36˚C, waktu
tinggalnya adalah 3 – 8 jam (Metcalf &
Eddy, 2003:1022).
dt = )/3(
)3(
harimQ
mreaktorVolumex 24 jam/hari
dt =
)/3(00,40
)3(28,20
harim
m x 24 jam/hari
= 17 jam
Dimensi reaktor anaerobik
Volume = p x l x h
= 5,70 m x 5,00 m x 2,00 m
= 57,00 m3 ≥ 56,56 m
3
Perencanaan Media Biofilter
Volume media biofilter adalah 40%
untuk bak pertama dan 60% untuk bak
selanjutya (Dept. Pekerjaan Umum, Pd-
T-04-2005-C), sehingga volume media
yang digunakan adalah sebesar :
Ruang pertama
Vol. = 40% x vol. bak anaerobik (m3)
= 40% x 33,94 m3
= 13,58 m3
n = 13,58 / 0,36 = 37,71 ~ 38 buah
Ruang kedua
Vol. = 60% x vol. bak anaerobik (m3)
= 60% x 33,94 m3
= 20,36 m3
n = 20,36 / 0,36 = 56,57 ~ 58 buah
Dimensi ruang biofilter
Perbandingan vol = ruang 1 : ruang 2
= 40% : 60%
= 2 : 3
Ruang 1
Panjang = 2/5 x p
= 2/5 x 5,70 m = 2,28 m
Ruang 2
Panjang = 3/5 x p
= 3/5 x 5,70 m = 3,42 m
Lebar = 3,50 m
Tinggi air = 2,00 m
Tinggi jagaan = 0,50 m
- Bak Aerobik
Bak aerobik akan dilengkapi
dengan media biofilter yang sama pada
kolam anaerobik dan akan dilengkapi
dengan blower udara yang berguna
sebagai aerator. Perencanaan bak aerobik
adalah sebagai berikut:
Data :
Q = 40,00 m3/hari
Effisiensi = 95%
BOD masuk = 678,90 mg/l
COD masuk = 3900 mg/l
TSS masuk = 179,42 mg/l
Perhitungan Kadar Bahan Organik
Direncanakan effisiensi sebesar 95%
(Said, 2012), sehingga
BOD keluar = 5% x 678,90mg/l
= 33,95 mg/l
COD keluar = 5 % x 3900 mg/l
= 195 mg/l
TSS keluar = 5% x 179,42 mg/l
= 8,97 mg/l
Perhitungan beban BOD dan COD
BOD = Q (m3/hari) x BOD (g/m
3)
= 40,00 m3/hari x 678,90 g/m
3
= 27156 g/hari = 27,16 kg/hari
COD = Q (m3/hari) x COD (g/m
3)
= 40,00 m3/hari x 3900 g/m
3
= 156000 g/hari = 156,00 kg/hari
BOD dan COD yang dihilangkan
BOD = Effisiensi x beban BOD
= 95% x 27,16 kg/hari
= 25,80 kg/hari
COD = Effisiensi x beban COD
= 95% x 156,00 kg/hari
= 148,20 kg/hari
Volume Media Biofilter Yang
Dibutuhkan Standar beban BOD untuk high rate
dengan packing material berupa plastik
adalah 0,6 – 3,2 kg BOD/m3.hari
(Metcalf & Eddy, 2003:893).
Direncanakan standar beban BOD yang
digunakan sebesar 3,0 kg BOD/ m3.hari
Vol. = BOD / Standar beban BOD
= 25,80 kg/hari / 3,2 kg /m3.hari
= 8,06 m3
Volume Bak Aerobik
Volume media biofilter menurut
Departemen PU,Pd-T-04-2005-6 adalah
55% dari volume efektif, sehingga
volume bak yang diperlukan adalah :
Volume bak = 100/55x 8,06 m3
= 14,66 m3 ~ 15,00 m
3
Direncanakan bak aerobik memiliki 2
ruang, sehingga :
Volume bak = 15,00 m3
/ 2 = 7,50 m3
Waktu Tinggal (dt) dalam Bak
Aerobik
Dt = )/3(
)3(
harimQ
mreaktorVolume
x 24 jam/hari
= )/3(00,40
)3(50,7
harim
m
x 24 jam/hari
= 4,5 jam
Volume Reaktor Anaerobik
Ruang media biofilter
Volume = p x l x h
= 2,00 m x 2,50 m x 2,00 m
= 10,00 m3
Ruang aerasi
Volume = p x l x h
= 1,10 m x 2,50 m x 2,00 m
= 5,50 m3
Volume total = (10,00 + 5,50) m3
= 15,50 m
3 ≥ 15,00 m
3
Cek beban BOD per volume media
biofilter (kg/m3.hari)
= Beban BOD (kg/hari) / Volume media
= 1,75 / 0,50
= 3,50 kg BOD / m3.hari
Cek waktu tinggal
= (Beban BOD / Q) x 24 jam
= (1,75 m3 / 40,00 m
3/hari) x 24 jam
= 1,05 jam
Jumlah media biofilter yang dibutuhkan
Volume media = 8,06 m3
Satu media biofilter dengan tipe
crossflow volume 0,36 m3 dengan standar
ukuran 1,2 x 0,5 x 0,6 m, sehingga
jumlah media biofilter yang diperlukan
adalah :
n = 8,06 / 0,36 = 23 buah
- Blower Udara
Penentuan blower udara didasarkan
pada kebutuhan oksigen yang diperlukan
untuk menghilangkan beban BOD.
Kebutuhan oksigen dalam reaktor atau
bak biofilter aerobik adalah sebanding
dengan jumlah BOD yang dihilangkan
(Said, 2008).
Perhitungan Kebutuhan Oksigen
Untuk faktor keamanan (FS), maka
digunakan nilai FS sebesar 1,6 untuk
packing berupa plastik cross flow
(Metcalf & Eddy, 2003:905).
kebutuhan oksigen = FS x Beban BOD
= 1,6 x 1,75
= 2,80 kg/hari
Kebutuhan udara teoritis untuk
menentukan kapasitas blower (Metcalf &
Eddy, 2003:1738) :
Presentasi O2 dalam udara = 23,18 %
Suhu udara rerata = 30˚C
Massa jenis udara pada suhu 30˚C, yaitu
(Metcalf & Eddy, 2003:1738) :
Ρα =
Dengan :
P=Tekanan atmosfer=1,01325.105 N/m2
M= Mol udara= 28,97 kg/kg-mol
R= Konstanta = 8314 N. m/kg-mol.K
Sehingga, Ρα
= KxKmolkgmN
molkgkgxmN
)3015,273(./8314
/97,28)2/01325,1(
= 1,165 kg / m3
Jumlah kebutuhan udara = kebutuhan
oksigen / Ρα
= 2,80/(1,165 x 23,10%)= 10,40 m3/hari
Kebutuhan udara aktual
Effisiensi blower udara = 9 – 12% tipe
rigid porous plastic tubes, single spiral
roll (Metcalf & Eddy, 2003:437).
Effisiensi blower yang dipakai adalah
10%, sehingga :
Kebutuhan udara aktual = Jumlah
kebutuhan udara teoritis / Ef.blower
= 10,40 / 0,1 = 104 m3/hari
= 0,07 m3/menit = 72,22 liter/menit
Direncanakan blower udara yang
diperlukan yaitu dengan spesifikasi
sebagai berikut :
Kapasitas = 50 – 100 liter/menit
Head = 2 meter
Jumlah = 2 unit (pemakaian
bergantian)
Rekomendasi= Hi Blow IP 44
Output = 80 liter / menit
Daya = 71 watt
Harga = ± Rp. 1.100.000,-
- Bak Penjernih
Bak penjernih berfungsi untuk lebih
menjernihkan air limbah hasil olahan
IPAL (bak aerobik) sebelum dibuang ke
badan penerima air limbah (sungai). Bak
penjernih juga difungsikan sebagai bak
pengendap akhir. Pada bak penjernih
akan ditanami ikan atau tumbuhan air
sebagai indikator keberhasilan IPAL.
Data
Q (m3/hari) = 40,00 m
3/hari
BOD masuk = 33,95 mg/l
COD masuk = 195,00 mg/l
TSS masuk = 8,97 mg/l
Waktu tinggal = bak penjernih memiliki
standar waktu tinggal 2 – 4 jam (Said,
1999:249)
Standar perencanaan rectangular dan
circular clarifiers (Droste, 1997:323)
adalah :
Kedalaman maksimum = 4,90 m
Panjang maksimum = 75,00 m
Diameter maksimum = 38,00 m
Peak overflow rate = 41 – 65 m3/m
2. Hari
Floor slope = mendekati datar atau 1:12
Perhitungan Kadar Bahan Organik
Direncanakan effisiensi pengurangan
TSS sebesar 90%, sehingga
TSS keluar = 10% x 8,97 mg/l = 0,90
mg/l
Volume bak yang diperlukan adalah :
Direncanakan waktu tinggal bak
penjernih adalah 3 jam
Volume = (dt / 24) x Q
= (3,00 jam/24) x 40,00 m3/hari
= 5,00 m3
Dimensi Bak Penjernih
Bak penjernih direncanakan berbentuk
silinder dengan dasar berbentu runcing
atau mengerucut pada bagian bawah
untuk mempermudah endapan terkumpul
dan dipompa kembali menuju bak
aerobik. Dimensi bak penjernih adalah
sebagai berikut :
Diameter = 2,00 m
Tinggi silinder = 1,00 m
Tinggi kerucut = 0,45 m
Tinggi jagaan = 0,50 m
Volume silinder = 0,25 x π x d2 x h
= 3,14 m3
Volume kerucut = 1/3 x π x d2 x h
= 1,88 m3
Vol. total = vol. silinder + vol.kerucut
= 3,14 m3 + 1,88 m
3
=5,02 m3
Tebal dinding = 15 cm
Perlindungan = Water proofing
Cek waktu tinggal (dt)
dt = (volume efektif / Q) x 24 jam
= (5,02 m3 / 40,00 m3/hari) x 24 jam
= 3,01 jam
Beban permukaan (SL) rata – rata
SL = Q limbah / (0,25 x π x d2)
= 40,00 m3/hari / (0,25 x π x 2,00)
= 12,74 m3/m
2. Hari
Cek waktu tinggal pada saat beban
puncak
produksi tahu pada saat beban puncak
adalah 1,5 kali dari hari biasa.
Waktu tinggal = 3,01 jam / 1,5 jam
= 2,00 jam
Beban permukaan (SL) saat puncak
SL puncak = 12,74 m3/m
2.Hari x 1,50
= 19,11 m3/m
2. Hari
- Hasil Pengolahan IPAL (Effluent)
Perkiraan effluent yang dihasilkan
dari proses pengolahan limbah cair dapat
dilihat pada Tabel 3 dan gambar detail
IPAL dapat dilihat pada Gambar 4.
Tabel 3. Perkiraan Kualitas Effluent
Section
Parameter
BOD COD TSS PH
SUHU
mg/L mg/L mg/L °C
Influent 4526 26000 1259 4,5 40 - 45
Bak Pemisah Lemak
0% 0% 5% 5 40 - 45
4526 26000 1196,1
Bak
Ekualisasi
0% 0% 0% 5,5 37 - 39
4526 26000 1196,1
Bak Pengendapan
Awal
25% 25% 25% 6
765,20 19500 897,1
Bak
Anaerobik
80% 80% 80% 6,5 35 - 37
678,90 3900 179,42
Bak Aerobik 95% 95% 95%
7 28 - 30 54,31 312 8,97
Bak
Penjernih
5% 5% 90% 7,5 27 -28
51,59 296,40 0,90
Effluent 51,59 296,40 1,22 7,5 27 - 28
Pada Tabel 3 dapat diketahui
perencanaan peningkatan kualitas limbah
cair dari bak pertama hingga bak terakhir
sehingga limbah cair pabrik tahu dapat
memenuhi baku mutu yang telah
ditetapkan oleh pemerintah. Pada Tabel 4
dapat diketahui perbandingan antara baku
mutu air limbah sesuai dengan Peraturan
Gubernur Jawa Timur No 72 Tahun 2013
dan kualitas air limbah hasil perencanaan
IPAL.
Tabel 4. Perbandingan kualitas air
Parameter Baku Mutu
Hasil
Pengolahan IPAL
Rencana
Keterangan
BOD 150 51,59 Memenuhi
COD 300 296,40 Memenuhi
TSS 100 1,2 Memenuhi
PH 6 ~ 9 7,5 Memenuhi
Gambar 4. Detail IPAL Rencana
Dari hasil pengolahan yang telah
ditampilkan pada Tabel 4, dapat
disimpulkan bahwa IPAL rencana dapat
diterapkan untuk mengatasi permasalahan
limbah cair pada Pabrik Tahu “3
Saudara” Malang.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan yang dapat diperoleh dari
penelitian ini adalah:
a. Besar debit limbah cair pabrik tahu
“3 Saudara” Malang adalah 40,00 –
60,00 m3/hari dengan kualitas
limbah cair yang belum memenuhi
baku mutu yang telah ditentukan.
b. Dari pengolahan yang direncanakan
didapatkan perkiraan effluent yang
mampu memenuhi baku mutu air
limbah untuk BOD5, COD, TSS dan
pH berturut – turut yaitu 51,59;
296,4; 1,22 mg/L dan pH 7,50.
Penulis menyadari ada banyak
kekurangan pada penelitian ini. Saran
yang dapat diberikan untuk penelitian
selanjutnya diantaranya adalah :
a. Pengukuran debit dilakukan setiap
hari pada hari biasa maupun hari
puncak dengan cara pengukuran
langsung.
b. Pengambilan kualitas limbah cair
dilakukan dengan cara intregrated
sampling setiap hari pada hari biasa
dan hari puncak untuk mendapatkan
data kualitas limbah cair yang lebih
akurat.
Daftar Pustaka
1. Agnes A.R., R. Azizah. 2005.
Perbedaan Kadar BOD, COD, TSS
dan MPN Coliform pada Air Limbah
Sebelum dan Sesudah Pengolahan di
RSUD Nganjuk. Jurnal Kesehatan
Lingkungan, VOL. 2, NO. 1, Juli
2005 : 97 – 110.
2. Droste, Ronald L. 1997. Theory and
practice of Water and Wastewater
Treatment. New York : John Wiley &
Sons, Inc.
3. Gubernur Jawa Timur. 2013.
Peraturan Gubernur Jawa Timur
Nomor 72 Tahun 2013 Tentang Baku
Muttu Air Limbah Bagi Industri dan
Kegiatan Industri Lainnya. Surabaya :
Gubernur Jawa Timur.
4. Herlambang, A. 2002. Teknologi
Pengolahan Limbah Cair Industri.
Cetakan Pertama. Jakarta Pusat:
BPPT.
5. Hernandez, Eduard. 2012. One option
for the management of wastewater
from tofu production: Freeze
concentration in a falling-film system.
Jurnal dipublikasikan. Catalunya:
Universitat Politècnica de Catalunya.
6. Metcalf, dan Eddy. 2003. Wastewater
Engineering Treatment and Reuse.
Fourth Edition. International edition.
New York : McGraw-Hill.
7. Nuraida. 1985. Analisis Kebutuhan
Air Pada Industri Pengolahan Tahu
dan Kedelai, dalam Amir Husin 2008.
Pengolahan Limbah Cair Tahu
dengan Biofiltrasi Anaerob dalam
Reaktor Fixed Bed. Jurnal
dipublikasikan. Medan: Universitas
Sumatera Utara.
8. Nurhasan, dan Pramudyanto.1991.
Penanganan Air Limbah Tahu, dalam
Amir Husin 2008. Pengolahan
Limbah Cair Tahu dengan Biofiltrasi
Anaerob dalam Reaktor Fixed- Bed.
Jural dipublikasikan. Medan:
Universitas Sumatera Utara.
9. Pohan, Nurhasmawaty. 2008.
Pengolahan Limbah Cair Industri
Tahu dengan Biofilter Aerobik. Jurnal
dipublikasikan. Medan: Universitas
Sumatera Utara.
10. Said, Nusa Idaman. 2005. Teknologi
Pengolahan Air Limbah Rumah Sakit
Dengan Sistem Biofilter Anaerob-
Aerob. Jurnal Bahasa Indonesia, Vol.
1, No. 1. Jakarta.
11. Zhao, Xiao. 2012. Effect Factors of
Soy Sauce Wastewater Treatment by
Allure-type Wastewater Treatment
Equipment. Jurnal dipublikasikan.
Beijing: School of Chemical and
Environment Engineering, China
University of Mining & Technology.