(Kurang 6-11) Alhamdulillah_done

TUGAS PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN

DESA CANDIPARI KECAMATAN PORONG KABUPATEN SIDOARJO

DOSEN MATA KULIAH

:

Drs. H. SUGITO, ST.,MT DISUSUN OLEH

:

MUHAMAD NASRUDIN ARIF

(153800061)

NARESWARA TITIS

(153800032) (153800032)

VENNY YUNITA SARI

(153800068) (153800068)

ANDY WAHYUWONO

(153800029) (153800029)

BANGUN WAHYU R.I.H.P

(153800047) (153800047)

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN UNIVERSITAS PGRI ADI BUANA SURABAYA 2018

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah tidak lupa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Perencanan Bangunan Pengolahan Air Buangan. Dalam proses pengumpulan dan penyusunan data tugas  perencanaan ini tidak lepas dari kerja keras penulis. Tugas perencanaan yang  penulis

buat

dengan

PENGOLAHAN

AIR

judul

TUGAS

“

BUANGAN

PERENCANAAN

DESA

CANDIPARI

BANGUNAN KECAMATAN

PORONG KABUPATEN SIDOARJO ” Tidak lupa pula penulis menyampaikan terimakasih kepada : 1. Bapak Drs. H. SUGITO, ST.,MT selaku Dosen Mata Kuliah Perencanan Bangunan Pengolahan Air Buangan

yang selalu membimbing dan

mendukung kami. 2. Pemerintah Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo yang sudah memberikan izin untuk pengambilan data 3. Serta, teman-teman yang telah membantu dalam penyelesaian tugas  perencanaan ini. Penulis menyadari bahwa tugas perencanaan ini belum sempurna dan masih banyak kekurangan, oleh karena itu penulis berharap kritik dan saran yang membangun guna kesempurnaan tugas perencanaan yang disusun selanjutnya menjadi lebih baik. Akhirnya, penulis berharap semoga penulisan tugas  perencanaan ini bermanfaat bagi pembaca secara pribadi dan bagi yang membutuhkannya. Surabaya, Januari 2018

Penulis

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ........................................... ................................................................. ............................................ .......................... .... i KATA PENGANTAR ............................................. ................................................................... ............................................ ......................... ... ii DAFTAR ISI .................................................... .......................................................................... ............................................. ................................ ......... iii DAFTAR TABEL ........................................ .............................................................. ............................................. .................................... ............. vi DAFTAR GAMBAR ............................................................. ................................................................................... ............................... ......... vii BAB I PENDAHULUAN ........................................... ................................................................. ............................................ ........................ 1 1.1

Latar Belakang ........................................... ................................................................. ............................................ .......................... .... 1

1.2

Maksud dan Tujuan....................................... Tujuan............................................................. ............................................. .......................2

1.3

Ruang Lingkup Perencanaan ........................................... .................................................................. .......................... ...3

BAB II PERATURAN PERUNDANG-UNDANGAN........................................... ...........................................5 2.1

Peraturan dan perundang-undangan yang Berhubungan Dengan Jasa Konstruksi .......................................... ................................................................ ............................................ .................................. ............5 2.1.1

Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 19 Tahun 1999 Tentang Jasa Konstruksi ............................................................ ................................................................ ....5

2.1.2

Peraturan Menteri Pekerjaan Umum ........................................... .............................................. ...7

2.2

Peraturan dan perundang-undangan Tentang Pengendalian Pencemaran Air ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................. .......................7

2.3

Pedoman Penyusunan dan Penerapan Standar Pelayanan Minimal (SPM) ............................................. .................................................................... ............................................. ............................................. ......................... 10

2.4

2.3.1

PP No. 16 Tahun 2005 Pasal 16.......................................... ................................................... .........10

2.3.2

PP No. 16 Tahun 2005 Pasal 17.......................................... ................................................... .........10

Pedoman Keselamatan dan Kesehatan Kerja dalam Perencanaan di Bidang Sanitasi Lingkungan (Air Limbah Permukiman) ........................11 2.4.1

Pelaksanaan K3 bagi Pelaksana di IPAL ........................ ..................................... .............11

2.4.2

Sistem Tanggap Darurat IPAL........................................... .................................................... .........12

2.4.3

Sistem Sistem K3 Menurut Peraturan Menteri Pekerjaan Umum  NO. 09 Tahun 2008.......................................... ................................................................. ............................ .....15

BAB III DASAR TEORI ....................................................... ............................................................................. ................................ ..........16 3.1 3.2 3.3 3.4

Identifikasi Air Buangan ........................... .................................................. .............................................. .........................16 Pengelolaan Air Limbah ............................................................. .......................................................................... .............19 Pengolahan Air Limbah Secara Biologis ............................................ ................................................. .....20 Pengolahan Air Limbah Menggunakan Sistem Oxidatio Ditch ..............22

BAB IV DASAR PERENCANAAN .......................... ................................................ ........................................... .....................24 4.1

Data-Data Daerah Perencanaan .......................................... ............................................................... .....................24 1.1.1 Luas wilayah dan Administratif ....................................... ................................................... ............24 1.1.2 Topografi ........................................... ................................................................. ........................................... .....................26 1.1.3 Klimatologi ........................................... .................................................................. ....................................... ................26 1.1.4 Kependudukan (Demografi)...................... (Demografi)............................................ ................................... .............29 1.1.5 Fasilitas Umum dan Sosial ........................ .............................................. ................................... .............32

iii

4.2 4.3 4.4

Tata Guna Lahan ......................................................................................32 Jadwal Perencanaan Pembuatan IPAL.....................................................33 Kajian Awal Perencanaan IPAL ..............................................................33 4.4.1 Jumlah Penduduk dan Kuantitas Air Buangan ............................33 4.4.2 Buangan Domestik.......................................................................35 4.4.3 Buangan Non Domestik ...............................................................37 4.4.4 Penetapan Periode Desain ............................................................40 4.4.5 Daerah Pelayanan.........................................................................40 4.4.6 Beban Pengolahan........................................................................40 4.4.7 Pemilihan Lokasi Pembagunan Instalasi Air Limbah ..................42

BAB V ALTERNATIF PERENCANAAN ...........................................................44 5.1 Klasifikasi Pengolahan Air Buangan .........................................................44 5.1.1 Klasifikasi berdasarkan Proses Pengolahan .................................44 5.1.2 Klasifikasi berdasarkan tingkat Pengolahan ................................45 5.2 Alternatif Pengolahan.................................................................................44 5.2.1 Alternatif 1 (Oxidation Ditch) ......................................................46 5.2.2 Alternatif 2 (Trickling Filter) .......................................................48 5.2.3 Alternatif 3 (Aeration Tank) ........................................................49 5.2.4 Alternatif 4 (RBC)........................................................................50 5.3 Dasar Pemikiran Pemilihan Alternatif .......................................................51 5.3.1 Kriteria Pemilihan ........................................................................ 51 5.3.2 Alternatif pengolahan terpilih ......................................................52 5.4 Perhitungan Mass Balance .........................................................................52 5.5 Preliminary Sizing ......................................................................................59 BAB VI PERHITUNGAN DED PENGOLAHAN PENDAHULUAN ................64 6.1 Saluran Pembawa .......................................................................................64 6.2 Bar Screen .................................................................................................. 66 6.3 Sumur Pengumpul dan Pompa ...................................................................70 6.4 Grit Chamber..............................................................................................70 6.5 Bak Pengendap I (Primay Clarifier) ...........................................................78 BAB VII PROSES PENGOLAHAN BIOLOGIS .................................................88 7.1 Pengertian dan Tujuan Pengolahan Biologis .............................................88 7.2 Perhitungan Mass Balance .........................................................................92 7.3 Kebutuhan Oksigen ..................................................................................110 7.4 Dimensi Oxidation Ditch .........................................................................110 BAB VIII PERHITUNGAN SECONDARY CLARIFIER .................................113 8.1 Kriteria Desain .........................................................................................114 8.2 Perhitungan Secondary Clarifier ..............................................................114 8.3 Pipa Resirkulasi/ Pengurus Lumpur .........................................................117 BAB IX PENGOLAHAN LUMPUR ..................................................................121 9.1 Permasalah Lumpur..................................................................................121 9.2 Unit Pengolahan Lumpur ........................................................................121

iv

9.3 Perhitungan Desain Pengolahan Lumpur ................................................123 BAB X PROSES DESINFEKSI ..........................................................................129 10.1 Tujuan Proses Desinfeksi .......................................................................129 10.2 Senyawa Desinfektan .............................................................................129 10.3 Perhitungan Reaktor Desinfeksi .............................................................130 BAB XI PROFIL HIDROLIS ..............................................................................136 11.1 Prinsip Dasar Profil Hidrolis ..................................................................136 11.2 Perhitungan Profil Hidrolis ....................................................................136 11.3 Diagram Mass Balance ...........................................................................140 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 141 LAMPIRAN .........................................................................................................142

v

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Baku Mutu Air Limbah Domestik ........................................................10 Tabel 3.1 Komposisi Material Organik pada Air Limbah ....................................18 Tabel 4.1 Kelembapan dan Temperatur ................................................................27 Tabel 4.2 Kondisi Angin .......................................................................................28 Tabel 4.3 Curah Hujan ..........................................................................................29 Tabel 4.4 Jumlah Penduduk ..................................................................................30 Tabel 4.5 Jumlah Penduduk dalam 10 Tahun terakhir ..........................................30 Tabel 4.6 Kepadatan Penduduk .............................................................................31 Tabel 4.7 Jumlah Rumah dan Sanitasi (WC) ........................................................31 Tabel 4.8 Fasilitas Umum dan Sosial ....................................................................32 Tabel 4.9 Jadwal Perencanaan Pembuatan IPAL ..................................................33 Tabel 4.10 Prosentase Pertumbuhan Penduduk ....................................................34 Tabel 4.11 Debit Buangan Non Domestik ............................................................37 Tabel 4.12 Perencanaan Air Bersih dan Standar Kebutuhan Air Domestik .........38 Tabel 4.13 Kuantitas Air Buangan ........................................................................40 Tabel 4.13 Data Karakteristik Air Buangan ..........................................................43 Tabel 6.1 Faktor Desain Pembersih Bar Screen ....................................................66 Tabel 6.2 Faktor bentuk Bar...................................................................................67 Tabel 6.3 Over Flow Rate Untuk Desain Clarifier ................................................80 Tabel 6.4 Kriteria Desain Bak Pengendap I ...........................................................80 Tabel 7.1 Hasil Perhitungan Mass Balance .........................................................109

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Komposisi Air Limbah .......................................................................16 Gambar 3.2 Proses Pengolahan Air Limbah Secara Biologis Aerobik..................22 Gambar 3.3 Sistem Parit Oksidasi (Oxidation Ditch) ............................................22 Gambar 4.1 Lokasi Peta .........................................................................................25 Gambar 4.2 Laporan Hasil Uji ...............................................................................42 Gambar 5.1 Diagram Alir Pengolahan Alternatif (OD) .........................................47 Gambar 5.2 Diagram Alir Pengolahan Alternatif (Trickling Filter) ......................48 Gambar 5.3 Diagram Alir Pengolahan Alternatif (Aeration Tank) ....................... 49 Gambar 5.3 Diagram Alir RBC .............................................................................50 Gambar 6.1 Tipikal Memanjang Bar ....................................................................68 Gambar 6.2 Tipikal Grit Storage ...........................................................................75 Gambar 6.3 Tipikal Proportional Weir .................................................................78 Gambar 6.4 Tipikal Sludge Zone ..........................................................................83 Gambar 7.1 Sketsa Penampang Oxydation Ditch ...............................................111 Gambar 8.1 Weir dan V-notch Secondary Clarifier ............................................120

vii

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang

Air limbah domestik merupakan salah satu sumber pencemar terbesar bagi perairan. Tingginya kandungan bahan organik dalam air limbah domestik meningkatkan pencemaran  pada badan air penerima. Peningkatan pencemaran berdampak pada kehidupan organisme  perairan dan penurunan kualitas perairan sehingga tidak sesuai dengan peruntukkannya. Bila hal ini terjadi secara terus menerus, (Soemarwoto 1991 dalam Sasongko 2006) memperkirakan akan terjadi peningkatan BOD, COD, N dan P di sungai-sungai, Peningkatan  jumlah bakteri ecoli pada sumur dan sumber air penduduk lainnya. Salah satu indikasi tercemarnya air adalah kadar BOD dan COD yang melebihi baku mutu. Limbah Domestik adalah limbah yang berasal dari dapur, kamar mandi, cucian, limbah  bekas industri rumah tangga dan kotoran manusia. Limbah merupakan buangan atau sesuatu yang tidak terpakai berbentuk cair, gas dan padat. Dalam air limbah terdapat bahan kimia yang sukar untuk dihilangkan dan berbahaya. Bahan kimia tersebut dapat memberi kehidupan  bagi kuman-kuman penyebab penyakit disentri, tipus, kolera dan penyakit lainnya. Air limbah tersebut harus diolah agar tidak mencemari dan tidak membahayakan kesehatan lingkungan. Air limbah harus dikelola untuk mengurangi pencemaran. Air limbah rumah tangga termasuk salah satu jenis limbah domestik yang harus dikelola sehingga tidak menyebabkan pencemaran terhadap lingkungan. Pembuangan secara langsung ke air permukaan atau sungai tanpa pengelolahan terlebih dahulu akan berakibat tercemarnya air sungai tersebut. Hal ini dapat diatasi dengan menciptakan sanitasi lingkungan sehingga tercipta kondisi lingkungan yang baik dan benar. Sebagai realisasi dari hal tersebut maka perlu direncanakan suatu sistem pengelolahan air buangan yang memadai. Dalam perencaaan obyek studi yang diambil adalah Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo.

1.2

Maksud dan Tujuan

Maksud dari sistem bangunan pengolahan air buangan ini adalah sebagai suatu fasilitas yang membantu mengolah air buangan, sehingga diharapkan dapat mengurangi kadar zat atau  beban pencemar tertentu yang terkandung di dalam air buangan sampai batas yang

8

disyaratkan dan tidak menimbulkan gangguan terhadap lingkungan hidup, manusia, serta kehidupan didalam badan air penerima. Pada umumnya didalam air buangan banyak terdapat jenis bakteri khususnya bakteri  potogen yang seringkali menyebabkan penyebaran berbagai macam penyakit. Pencemar dalam air buangan berpengaruh terhadap pengurangan oksigen didalam air akibat proses yang terjadi karena adanya zat-zat organik terlarut dalam air buangan. Secara garis besar dapat dikatakan bahwa tujuan pertama dari perencaaan bangunan  pengolahan air buangan ini adalah : a. Menentukan pengolahan jenis air buangan yang sesuai dengan data kualitas kandungan air buangan yang dihasilkan.  b. Merencanakan bangunan pengolahan air buangan, termasuk diagram alir proses  pengolahan. c. Menentukan kualitas dan kuantitas penghilangan kandungan bahan organik maupun onorganik yang di kehendaki. d. Menentukan kehilangan tekanan yang terjadi sehingga dapat diketahui tinggi muka air yang dikehendaki pada tiap unit serta dideskripsikan profil hidrolisnya. e. Menentukan kehilangan tekanan yang terjadi sehingga dapat diketahui tinggi muka air yang dikehendaki pada tiap unit serta dideskripsikan profil hidrolisnya. f. Diharapkan agar mahasiswa mampu memahami sistem pengolahan air buangan dan mampu merencanakan. g. Dapat digunakan oleh masyarakat luas, khususnya di bidang usaha yang menghasilkan air limbah domestik, seperti usaha home industri yang banyak terdapat di kawasan  pemukiman dan menghasilkan banyak buangan domestik. 1.3 Ruang Lingkup Perencanaan

Ruang lingkup perencaan dititik beratkan pada pembuatan konsep-konsep dasar  perhitungan disain yang meliputi : a. Pendahuluan.  b. Peraturan Perundang –  Undangan. c. Karakteristik Air Limbah. d. Dasar Teori. e. Dasar Perencanaan : 1. Data-data daerah perencanaan.

9

2. Tata guna lahan. 3. Kajian awal perencanaan IPAL. 4. Alternatif teknologi yang diaplikasikan. f. DED (Detail Engineering Design) yang meliputi : 1.  Primary Treatment : 

 Pompa Non Clogging / Srew Pump.



Screening.



Grit Chamber.

2. Secondary Treatment : 3. Pengolahan secara biologis secara aerobik maupun anaerobik. 4. Sludge Treatment  dan Disposal. 5.  Lay Out , profil hidrolis, gambar-gambar desain.

10

BAB II PERATURAN PERUNDANG-UNDANGAN

2.1

Landasan Hukum Pengelolaan Air Limbah

Berikut adalah beberapa peraturan perundangan yang melandasi pengelolaan air limbah di Indonesia, diantaranya: a.

Undang-undang nomor 32 tahun 2009 tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup

 b.

Peraturan Pemerintah nomor 82 tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air

c.

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup nomor 37 tahun 2003 tentang Metoda Analisis Kualitas Air Permukaan dan Pengambilan Contoh Air Permukaan

d.

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup nomor 110 tahun 2003 tentang Pedoman Penetapan Daya Tampung Beban Pencemar Air Pada Sumber Air

e.

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup nomor 111 tahun 2003 tentang Pedoman Mengenai Syarat dan Tata Cara Perizinan serta Pedoman Kajian Pembuagan Air Limbah ke Air atau Sumber Air.

f.

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup nomor 112 tahun 2003 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik

g.

Peraturan Pemerintah Republik Indonesia nomor 27 tahun 1999 tentang Analisis Mengenai Dampak Lingkungan

h.

Peraturan MEnteri Lingkungan Hidup nomor 11 tahun 2006 tentang Jenis Rencana Usaha dan/atau Kegiatan yang Wajib Dilengkapi dengan Analisis Mengenai Dampak Lingkungan Hidup

i.

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup nomor 86 tahun 2002 tentang Pedoman Pelaksanaan Upaya Pengelolaan Lingkungan Hidup dan Upaya Pemantauan Lingkungan Hidup

 j.

Peraturan Pemerintah nomor 16 tahun 2005 tentang Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum

k.

Peraturan Menteri Pekerjaan Umum nomor 16/PRT/M/2008 tentang Kebijakan Strategis Air Limbah

11

Dari uraian diatas, penting untuk dijadikan acuan dalam merancang IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah) komunal karena meliputi pedoman atau metode mulai dari  pengambilan dan pengolahan air baku sampai menjadi air buangan yang harus diolah terlebih dahulu sebelum dibuang. Dan juga menganalisis dampak terhadap lingkungan sekitar sehingga bisa dilaksanakan upaya pengelolaan lingkungan hidup dan upaya pemantauan lingkungan hidup.

2.2

Tinjauan Terhadap Peraturan Di Bidang Pengendalian Lingkungan Hidup

Dalam Undang-undang Republik Indonesia Nomor 32 Tahun 2009 tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup telah disebutkan pada pasal 13 bahwa  pengendalian

pencemaran dan/atau kerusakan lingkungan hidup yang meliputi aspek

 pencegahan, penanggulangan dan pemulihan dilaksanakan oleh pemerintah, pemerintah daerah, dan penanggung jawab usaha dan/atau kegiatan sesuai dengan kewenangan, peran, dan tanggung

jawab masing-masing. Pada penjelasan terkait ayat ini yang dimaksud

 pengendalian pencemaran dan/atau kerusakan lingkungan hidup yang ada dalam ketentuan ini, antara lain pengendalian: a.

Pencemaran air, udara, dan laut; dan

 b.

Kerusakan ekosistem dan kerusakan akibat perubahan iklim.

Adapun instrumen pencegahan pencemaran dan/atau kerusakan lingkungan hidup ini terdiri atas (Pasal 14): a.

KLHS (Kajian Lingkungan Hidup Strategis)

 b.

Tata ruang

c.

Baku mutu lingkungan hidup

d.

Kriteria baku kerusakan lingkungan hidup

e.

Amdal

f.

UKL-UPL

g.

Perizinan

h.

Instrumen ekonomi lingkungan hidup

i.

Peraturan perundang-undangan berbasis lingkungan hidup

 j.

Anggaran berbasis lingkungan hidup

k.

Analisis risiko lingkungan hidup

l.

Audit lingkungan hidup

m. Instrumen lain sesuai dengan kebutuhan dan/atau perkembangan ilmu pengetahuan 12

Beberapa instrumen pencegahan pencemaran dan/atau kerusakan lingkungan hidup diatas merupakan aspek penting yang harus dipertimbangkan dalam merancang IPAL komunal dan juga dipantau secara berkala untuk evaluasi. Karena IPAL merupakan proyek  besar dan menyangkut hajat hidup orang banyak serta memiliki dampak penting terhadap lingkungan, ekonomi, sosial, dan budaya.

2.3

Kriteria dan Standar Kualitas Air

Perbedaan pengertian kriteria dan standar kualitas air tidak begitu tampak namun cukup penting. Kriteria kualitas air dapat didefinisikan sebagai batas konsentrasi ataua intensitas dari kualitas air yang ditentukan berdasarkan peruntukan penggunaannya. Sedangkan standar kualitas air didefinisikan sebagai peraturan mengenai batas konsentrasi atau intensitas parameter kualitas air dan dikeluarkan oleh pihak yang berwenang dengan tujuan untuk perlindungan atau penyediaan sumber daya air bagi berbagai macam  penggunaan. Kriteria dan standar kualitas air dalam pemenuhan air bersih harus sesuai dengan kualitas, kuantitas, dan kontinyuitas yang dipersyaratkan. Begitu juga air buangan  juga harus diolah terlebih dahulu sesuai standar / pedoman yang berlaku sebelum dibuang ke  badan air agar tidak mencemari lingkungan sekitar.

2.4

Dasar-Dasar Penetapan Standar Kualitas Air

Tinjauan kualitas air mencakup beberapa kelompok parameter, yaitu parameter fisika, kimia, bakteriologi, dan parameter radioaktif. Dalam penetapan batasan konsentrasi atau intensitas dikenal dua macam istilah: 1.

Batas yang dianjurkan ( Recommended Limit)

2.

Batas yang tidak diperbolehkan (Rejection Limit) Dalam hal penyusunan suatu standar kualitas air, pada umumnya dipertimbangkan

dari segi kesehatan, teknologi, dan ekonomi. Penetapan batas konsentrasi setiap parameter kualitas, harus sesuai dengan sasaran dari standar, misalnya, sasaran yang akan dicapai adalah desirable, acceptable atau critical. Istilah-istilah yang seringkali dipergunakan dalam standar kualitas air diantaranya adalah: 

Absen, tidak hadir atau sama dengan nol: menyatakan bahwa analisis kualitas air dengan metode yang paling sensitif (standard method) menunjukan tidak hadirnya unsur yang dimaksud. 13



Virtually absent. Istilah ini digunakan untuk menyatakan bahwa unsur yang diperiksa hadir dalam konsentrasi yang sangat rendah. Pada umumnya istilah ini digunakan untuk unsur-unsur yang kehadirannya dalam air tidak boleh ada walaupun dalam konsentrasi yang sekecil apapun. Pada umumnya standar kualitas air ditentukan berdasarkan analisis kualitas air yang

dijelaskan dalam metode standar (standard method). Hal ini dimaksudkan agar terdapat

keseragaman metode antara “standar yang ditetapkan” dengan analisis pemeriksaan air. Tentu saja ini merupakan konsekuensi logis. Jika standar berdasarkan metode standar, maka sesuatu hal yang akan dibandingkan dengan standar tersebut haruslah diperiksa dengan cara atau metode yang sama. Namun demikian, metode lain bukan berarti tidak boleh diterapkan, dengan catatanbahwa metode ini haruslah memberikan hasil pengukuran yang lebih akurat atau lebih teliti. Perlu diketahui bahwa metode standar adalah metode analisis kualitas air yang direkomendasikan oleh Assosiasi Kesehatan Masyarakat Amerika (American Public Health Association).

2.5

Faktor  –   Faktor Penetapan Dalam Standar

Ada beberapa faktor yang dijadikan sebagai pertimbangan dalam penetapan standar kualitas air, yakni: 1.

Kesehatan: faktor kesehatan dipertimbangkan dalam penetapan standar guna menghindarkan dampak kerugian terhadap kesehatan.

2.

Estetika: diperhatikan guna memperoleh kondisi yang nyaman.

3.

Teknis: faktor teknis ditinjau mengingat bahwa kemampuan teknologi dalam  pengolahan air sangat terbatas, atau untuk tujuan menghindarkan efek-efek kerusakan dan gangguan instalasi atau peralatan yang berkaitan dengan pemakaian air yang dimaksudkan

4.

Toksisitas efek: ditinjau guna menghindarkan terjadinya efek racun bagi manusia.

5.

Polusi: faktor polusi dimaksudkan dalam kaitannya dengan kemungkingan terjadinya  pencemaran air oleh suatu polutan

6.

Proteksi: faktor proteksi dimaksudkan untuk menghindarkan atau melindungi kemungkinan terjadinya kontaminasi.

7.

Ekonomi: faktor ekonomi dipertimbangkan dalam rangka menghindarkan kerugiankerugian ekonomis.

14

Semua faktor diatas sangat penting dalam mempertimbangkan penetapan standar kualitas air. Kualitas air yang baik akan meningkatkan kualitas hidup manusia, karena bebas dari serangan penyakit. Kualitas air baku ini juga akan menentukan kualitas air buangannya. Jika air baku yang digunakan sudah tercemar, maka air buangan akan lebih tercemar dan membahayakan. Sehingga perlu proses pengolahan yang rumit dan itu membutuhkan biaya yang besar.

2.6

Baku Mutu Air Limbah

Karena Perumahan Wisma Tropodo masuk wilayah Sidoarjo, berarti baku mutu air limbah mengikuti Peraturan Gubernur Jawa Timur. Dimana baku mutu effluent untuk air limbah yang diatur dalam Surat Keputusan Gubernur Jawa Timur No.72 Tahun 2013 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik yang mensyaratkan bahwa bak u mutu untuk tiap parameter adalah kadar maksimumnya seperti tercantum dalam tabel berikut: Baku Mutu Air Limbah Domestik {Permukiman (Real Estate), Rumah Makan (Restoran), Perkantoran, Perniagaan, Apartemen, Perhotelan dan Asrama}

Tabel 2.1 Baku Mutu Air Limbah Domestik berdasarkan SK Gub Jawa Timur No.72 Tahun 2013 BAKU MUTU AIR LIMBAH DOMESTIK VOLUME LIMBAH CAIR MAKSIMUM 120 Lt/(orang.hari)

Parameter BOD5 COD TSS Minyak dan Lemak  pH

Kadar Maksimum (Mg/L) 30 50 50 10 6-9

Dalam pasal 2 dan pasal 4 di tegaskan bahwa baku mutu tersebut berlaku bagi: 

Semua kawasan permukiman (real estate), kawasan perkantoran, kawasan  perniagaan, dan apartemen.



Rumah makan (restauran) yang luas bangunannya lebih dari 1000 meter persegi.



Asrama yang berpenghuni 100 (seratus) orang atau lebih selain itu baku mutu tersebut hanya berlaku untuk pengolahan air limbah domestik terpadu.

15

Baku mutu air limbah domestik daerah ditetapkan dengan Peraturan Daerah Provinsi dengan ketentuan sama atau lebih ketat dan apabila baku mutu air limbah domestik daerah  belum ditetapkan, maka berlaku baku mutu air limbah domestik secara nasional. Apabila hasil kajian Analisis Mengenai Dampak Lingkungan Hidup (Amdal) atau hasil kajian Upaya Pengelolaan Lingkungan (UKL) dan Upaya Pemantauan Lingkungan (UPL) dari usaha dan atau kegiatan mensyaratkan baku mutu air limbah domestik lebih ketat, maka diberlakukan  baku mutu air limbah domestik sebagaimana yang dipersyaratkan oleh Amdal atau UKL dan UPL. Dalam Pasal 8 ditegaskan bahwa setiap penanggung jawab usaha dan atau kegiatan permukiman (real estate), rumah makan (restauran), perkantoran, perniagaan dan apartemen wajib : 1.

Melakukan pengolahan air limbah domestik sehingga mutu air limbah domestik yang dibuang ke lingkungan tidak melampaui baku mutu air limbah domestik yang telah ditetapkan.

2.

Membuat saluran pembuangan air limbah domestik tertutup dan kedap air sehingga tidak terjadi perembesan air limbah ke lingkungan.

3.

Membuat sarana pengambilan sample pada outlet unit pengolahan air limbah.

Berdasarkan ketentuan diatas, maka dirancanglah IPAL komunal untuk pengolahan limbah domestik di Perumahan Rewwin ini. Pentingnya melakukan pengolahan air limbah domestik bukan hanya di perumahan tetapi di pemukiman kampung juga, tetapi pada kenyataanya jarang ada pemukiman yang melakukan pengolahan air buangan domestik. Adapun hanya beberapa daerah dan dalam skala kecil, seperti lingkup desa/kelurahan. Itupun  juga tergantung kebijakan daerah pemukiman setempat. Dengan perencanaan IPAL di  perumahan ini diharapkan masyarakat dapat lebih menjaga lingkungan hidup dan juga dapat dijadikan contoh oleh daerah-daerah lain dalam merencanakan IPAL komunal.

2.7

Studi AMDAL kaitannya dengan Penanganan Air Limbah Domestik

Dalam Undang-Undang No 32 tahun 2009 tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup ditetapkan bahwa setiap rencana kegiatan yang diperkirakan akan memiliki dampak penting terhadap lingkungan wajib dilengkapi dengan AMDAL. Analisis mengenai dampak lingkungan hidup adalah kajian mengenai dampak penting

16

suatu usaha dan/atau kegiatan yang direncanakan pada lingkungan hidup yang diperlukan  bagi proses pengambilan keputusan tentang penyelenggaraan usaha dan/atau kegiatan. Dampak penting yang dimaksud ditentukan berdasarkan kriteria: a.

Besarnya jumlah penduduk yang akan terkena dampak rencana usaha dan/atau kegiatan

 b.

Luas wilayah penyebaran dampak

c.

Intensitas dan lamanya dampak berlangsung

d.

Banyaknya komponen lingkungan hidup lain yang akan terkena dampak

e.

Sifat kumulatif dampak

f.

Berbalik atau tidak berbaliknya dampak; dan/atau

g.

Kriteria lain sesuai dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.

Menurut Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 11 Tahun 2006 tentang Jenis Rencana Usaha dan/atau Kegiatan yang Wajib dilengkapi dengan Analisis Mengenai Dampak Lingkungan Hidup, dalam bidang Pekerjaan Umum jenis kegiatan Air Limbah Domestik terdapat tiga kegiatan yang wajib Amdal yaitu : 1.

Pembangunan Instalasi Pemgolahan Lumpur Tinja (IPLT), termasuk fasilitas

 penunjangnya dengan besaran luas≥ 2 ha dan kapasitas≥11 m3/hari, dengan alasan ilmiah khusus bahwa besaran tersebut setara dengan layanan untuk 100.000 orang serta dampak potensial berupa bau, gangguan kesehatan, lumpur sisa yang tidak diolah dengan baik dan gangguan visual. 2.

Pembangunan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) limbah domestik termasuk

fasilitas penunjangnya dengan besaran/skala luas≥ 3 ha dan beban organik≥ 2,4 ton/hari. Adapun alasan ilmiahnya adalah kegiatan tersebut setara dengan layanan untuk 100.000 orang. 3.

Pembangunan sistem p erpipaan air limbah dengan luas layanan≥ 500 ha dan debit air

limbah≥ 16.000 m3/hari. Alasan ilmiahnya adalah kegiatan tersebut setara dengan layanan 100.000 orang, setara dengan 20.000 unit sambungan air limbah dan dampak  potensial berupa gangguan lalu lintas, kerusakan prasarana umum, ketidaksesuaian atau nilai kompensasi.

Dalam merencanakan IPAL Perumahan Rewwin ini lebih baik dibuatkan AMDALnya, tetapi hal ini tidak wajib karena seperti ketetapan nomor 2, kegiatan wajib AMDAL melayani 100.000 orang sedangkan jumlah penduduk Rewwin hanya 17

20.150 jiwa. Tetapi untuk beberapa tahun kedepan jika ada perluasan lahan sehingga menyebabkan bertambahnya jumlah penduduk, lebih baik dibuatkan AMDAL sekalian. 2.8

Pengendalian Pencemaran Air

Dalam PP 82 tahun 2001 pasal 31 disebutkan bahwa setiap orang wajib : 

Melestarikan kualitas air pada sumber air



Mengendalikaan pencemaran air pada sumber air Dan pada Pasal 32 ditegaskan bahwa setiap orang yang melakukan usaha dan atau

kegiatan berkewajiban memberikan informasi yang benar dan akurat mengenai pelaksanaan kewajiban

pengelolan kualitas air dan pengendalian pencemaran air. Dalam rangka

 pengendalian pencemaran air sebagaimana diwajibkan diatas, maka setiap orang wajib mengambil langkah-langkah pencegahan pencemaran air yang diantaranya adalah sebagai  berikut: 1.

Pengurangan pencemaran dari sumbernya merupakan langkah yang sangat efektif dalam pencegahan pencemaran air adalah pencegahan dari sumber-sumber timbulan limbah. Penerapan peraturan dan penetapan tata guna lahan yang tepat serta  pencegahan terjadinya erosi merupakan langkah kongkret dalam penurunan tingkat  pencemaran air permukaan akibat limpahan bahan padat dari daratan sepanjang sisi sungai atau sumber air permukaaan lainnya. Sedangkan di bidang industri kita mengenal teknologi produksi bersih yakni penerapan teknik dan manajemen yang menekan timbulnya limbah cair dengan cara penggunaan dan penggantian material  bahan produksi ke bahan yang memungkinkan produksi limbah sekecil mungkin, mengubah proses inti produksi maupun proses pendukung menjadi proses yang menggunakan teknologi atau cara yang mampu memperkecil timbulnya limbah, dan apabila

limbah

terlanjur

dihasilkan

maka

langkah

yang

diambil

adalah

menggunakannya kembali (reuse), mendaur ulang limbah tersebut menjadi bahan material untuk kegiatan lain (recycle). Langkah pengurangan limbah dari sumbernya akan memberikan dampak yang sangat signifikan terhadap timbulan/produksi air limbah. 2.

Pengolahan Air Limbah Jika pengurangan air limbah dari sumbernya sudah dilakukan secara optimal, maka air

limbah yang terpaksa tetap dihasilkan selanjutnya harus diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan. Tujuan pengolahan air limbah ini adalah untuk mengurangi

18

kandungan pencemar air sehingga mencapai tingkat konsentrasi dan bentuk yang lebih sederhana dan aman jika terpaksa dibuang ke badan air di lingkungan. Proses pengurangan kandungan zat pencemar ini dapat dilakukan melalui tahapan penguraian sebagaimana dijelaskan berikut ini: a. Proses alamiah Tanpa bantuan tangan manusia dalam mengolah limbah yang mengandung pencemar, alam sendiri memiliki kemampuan untuk memulihkan kondisinya sendiri atau yang

disebut “self purification”. Alam memiliki kandungan zat yang mampu mendegradasi  pencemar dalam air limbah menjadi bahan yang lebih aman dan mampu diterima alam itu sendiri, diantaranya adalah mikroorganisme. Waktu yang diperlukan akan sangat tergantung dari tingkat pencemarannya yang otomatis berkorelasi dengan tingkat kepadatan penduduk. Jika kepadatan penduduk meningkat maka pencemaran pun akan sangat mungkin meningkat sehingga proses alam untuk membersihkan dirinya sendiri akan memakan waktu yang sangat lama. Sehingga akhirnya akan terjadi penumpukan  beban limbah sampai dimana kemampuan alam untuk dapat melakukan pembersihan sendiri (self purification) jauh lebih rendah dibanding dengan jumlah pencemar yang harus didegradasi.  b. Sistem Pengolahan Air Limbah Jika kapasitas alam sudah tidak sebanding dengan beban pencemar, maka satu-satunya langkah yang harus ditempuh adalah dengan cara mengolah air limbah tersebut dengan rangkaian proses dan operasi yang mampu menurunkan dan mendegradasi kandungan  pencemar sehingga air limbah tersebut aman jika dibuang ke lingkungan. Untuk air limbah yang berasal dari aktivitas domestik dimana kandungan zat organic merupakan zat yang paling dominan terkandung didalamnya, pengolahan yang dapat dilakukan dapat berupa teknologi yang sederhana dan murah seperti cubluk kembar sampai pada  pengolahan air limbah komunal menggunakan teknologi pengolahan yang mutakhir.

Berdasarkan uraian diatas, maka pengolahan air limbah sebelum dibuang ke badan air dianggap penting untuk mencegah terjadinya pencemaran air. Maka dari itu dibangun IPAL komunal untuk Perumahan Rewwin ini. Pengurangan pencemaran dari sumbernya juga dilakukan oleh masyarakat Rewwin yaitu dengan menggunakan air seefisien mungkin dan  juga menjaga kebersihan lingkungan sekitar serta sungainya. Penduduk disana sangat peduli terhadap lingkungan. Hal ini dibuktikan dengan pertemuan sebulan sekali untuk penyuluhan tentang lingkungan yang lebih baik dan asri, serta diadakannya kerja bakti seminggu sekali. 19

2.9

Pedoman penyusunan dan penerapan standar pelayanan minimal (SPM)

Pedoman penyusunan dan penerapan standar pelayanan minimal dalam membuang air limbah diatur dalam PP No.16 tahun 2005. Ada dua pasal yang mengatur, yaitu pasal 16 dan pasal 17. Adapun urainnya adalah sebagai berikut : Pasal 16:



1.

Pelayanan minimal sistem pembuangan air limbah berupa unit pengolahan kotoran manusia/tinja dilakukan dengan mengguna-kan sistem setempat atau sistem terpusat agar tidak mencemari daerah tangkapan air/resapan air  baku.

2.

Sistem pembuangan air limbah setempat diperuntukkan bagi orang  perseorangan/rumah tangga.

3.

Sistem pembuangan air limbah terpusat diperuntukkan bagi kawasan padat  penduduk dengan memperhatikan kondisi daya dukung lahan dan SPAM serta mempertimbangkan kondisi sosial ekonomi masyarakat. Pasal 17:



1.

Hasil pengolahan air limbah terpusat sebagaimana dimaksud dalam Pasal 15 ayat (3) meliputi bentuk cairan dan padatan.

2.

Kualitas hasil pengolahan air limbah yang berbentuk cairan sebagaimana dimaksud pada ayat (1) wajib memperhatikan standar baku mutu air  buangan dan baku mutu sumber air baku yang mencakup syarat fisik, kimia, dan bakteriologi sesuai dengan peraturan perundang-undangan.

3.

Hasil pengolahan air limbah yang berbentuk padatan sebagaimana dimaksud pada ayat (1) dan sudah tidak dapat dimanfaatkan kembali wajib diolah sesuai dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku sehingga tidak membahayakan manusia dan lingkungan.

4.

Pemantauan kualitas dan kuantitas hasil pengolahan air limbah wajib dilakukan secara rutin dan berkala sesuai dengan standar yang ditetapkan menteri yang menyelenggarakan urusan pemerintahan di bidang lingkungan hidup.

Berdasarkan uraian diatas ditegaskan bahwa tidak boleh membuang air limbah sebelum diolah terlebih dahulu karena akan mencemari air resapan / air baku sekitar. Maka dari itu perlu dibangun IPAL komunal ini untuk mencegah hal tersebut terjadi.

20

Adapun setelah IPAL beroperasi, maka harus dilakukan evaluasi setidaknya 2 bulan sekali untuk memeriksa apakah IPAL masih beroperasi dengan baik dan effluen yang dihasilkan memenuhi baku mutu air limbah atau tidak.

2.10

Pedoman keselamatan dan kesehatan kerja dalam perencanaan di bidang

sanitasi lingkungan (air limbah permukiman)

Pedoman Teknis Instalasi Pengolahan Air Limbah oleh Kementrian Kesehatan RI, Direktorat Jenderal Bina Upaya Kesehatan, Direktorat Bina Pelayanan Penunjang Medik dan Sarana Kesehatan (2011). Pedoman keselamatan dan kesehatan kerja sangat penting dalam proses pembangunan IPAL dan ketika IPAL beroperasi karena menyangkut nyawa seseorang. Adapun pedoman tersebut terdiri dari : 1. Pelaksanaan K3 Bagi Pelaksana di IPAL

Pengelolaan air limbah harus menyertakan upaya perlindungan dan pemantauan kesehatandan keselamatan kerja bagi pelaksana IPAL, baik yang berhubungan langsung maupun tidaklangsung dengan air limbah secara menyeluruh dan terus menerus. Beberapa aspek Jaminan pelaksanaan kesehatan dan keselamatan kerja yang harusdipenuhi/dicakup agar pelaksana IPAL senantiasa sehat prima dan bekerja dengan baik, meliputi : a. Kelengkapan peralatan K3 untuk digunakan saat bekerja, antara lain: 

Alat Pelindung Diri (APD) saat bekerja di IPAL dan laboratorium swapantaulingkungan, antara lain : pakaian kerja, sarung tangan, earplug, masker, sepatu,kacamata pelindung, sarana cuci tangan.



Tersedianya APAR.



Pengawasan penerapan ergonomi saat bekerja di IPAL.



Tersedianya alat pengangkat dan pengangkut untuk mengangkat dan mengangkut mesin-mesin dan benda-benda berat.



Tersedianya Prosedur Tetap (Protap) / Standar Operational Procedure (SOP) dalam bekerja dan mengoperasikan peralatan.

 b. Jaminan kesehatan bagi pelaksana, antara lain: 

Pemberian extrafooding bagi pelaksana IPAL



Pemeriksaan kesehatan bagi operator IPAL secara berkala minimal 1 tahun terhadap darah, HBsAg, telinga, kulit, saluran pernafasan, sistem  pencernaan dan lain-lain. 21



Pemberian imunisasi bagi petugas operator, khususnya imunisasi hepatitis.

2. Sistem Tanggap Darurat IPAL

Pengoperasian dan pemeliharaan IPAL dapatmenyebabkan resiko baik berupa kecelakaan kerja, kesehatan kerja dan resiko kerugian ekonomi.Hal ini disebabkan dalam  pengoperasian dan pemeliharaan IPAL akan melakukan tindakan kerja,menggunakan bahan  berbahaya daan beracun seperti minyak, bahan kimia dll. Untuk itu, padabangunan dan area lokasi IPAL serta menejemen pengelolaannya perlu dilengkapi dengan sistemtanggap darutat yang berguna untuk meminimalisir resiko yang timbul.Sistem tanggap darurat yang perlu dilengkapi meliputi : a. Sistem keamanan fasilitas Untuk memenuhi sistem keamanan fasilitas ini, maka IPAL perlu : -

Memiliki sistem penjagaan 24 jam.

-

Mempunyai pagar pengaman atau penghalang lain yang memadai.

-

Mempunyai tanda (sign-sign) yang mudah terlihat dari jarak 10 meter.

-

Mempunyai penerangan yang memadai disekitar lokasi.

 b. Sistem pencegahan terhadap kebakaran Kebakaran pada pengoperasian IPAL sering kali terjadi disebabkan oleh konslet arus listrik akibat pemilihan instalasi yang tidak berkualitas, kerusakan akibat gigitan tikus, tumpahan bahan bakar dll. Untuk itu, dalam bangunan IPAL perlu : -

Memasang sistem arde (Electronic-Spark Grounding).

-

Memasang tanda peringatan dari jarak 10 meter.

-

Memasang peralatan pendeteksi bahaya kebakaran outomatis selama 24 jam : Alat deteksi peka asap (smoke sensing alarm), Alat deteksi peka panas (heat sensing alarm).

-

Tersedia alat pemadam kebakaran.

-

Jarak antara bangunan yang memadai bagi kendaran pemadam kebakaran. c. Sistem pencegahan tumpahan bahan kimia Pengoperasian IPAL

menggunakan bahan kimia yang bersifat dapat mudah

terbakar,reaktif dan korosif. Untuk itu terhadap bahan kimia tersebut perlu dilakukan sebagaiberikut : -

Harus mempunyai rencana, dokumen dan petunjuk teknis operasi (Material SafetyData Sheet) pencegahan tumpahan bahan kimia IPAL seperti kaporit untukdesinfeksi.

22

-

Pengawasan harus dapat mengidentifikasi setiap kelainan yang terjadi, seperti :kerusakan, kelalaian operator, kebocoran, tumpahan dll.

-

Penggunaan bahan penyerap yang sesuai :Absorben (serbuk gergaji dll), Air bersih untuk cucian dll. Sistem penanggulangan keadaan darurat



Kejadian darurat dalam pengoperasian dan pemeliharaan IPAL terjadi secara tibatiba.Untuk itu, maka guna mencegah dan meminimalisir dampak yang terjadi, perlu dilakukanhal-hal sbb : -

Ada Petugas (koordinator) penaggulangan keadaan darurat IPAL.

-

Jaringan komunikasi atau pemberitahuan kepada : Tim penanggulangan keadaan darurat RS ( Pos Satpam), Dinas pemadam kebakaran setempat, Pelayanan kesehatan darurat (IGD).

-

Memiliki prosedur evakuasi.

-

Mempunyai peralatan penaggulangan kedaann darurat. Sistem pengujian peralatan



Pengoperasian

peralatan

mekanikal

dan

elekrikal

IPAL

akan

menghadapi

gangguansistem akibat kerusakan peralatan yang tidak terkontrol pemeliharaannya. Untuk ituperlu dilakukan upaya sbb : -

Semua

alat

pengukur,

peralatan

operasi

pengolahan

dan

perlengkapan

 pendukungoperasi harus diuji minimum sekali dalam setahun. -

Hasil pengujian harus dituangkan dalam berita acara. Pelatihan karyawan



Reaksi cepat dan tepat perlu diterapkan dalam pengoperasian IPAL guna untukmencegah dan mengendalikan dampak akibat keadaan darurat IPAL. Peran operatordalam kondisi ini akan menempati posisi strategis. Untuk itu, maka terhadap operator IPAL perlu dibekali  pengetahuan melalui pelatihan sbb : -

Pelatihan dasar : seperti pengenalan limbah, peralatan pelindung, keadaan darurat,prosedur inspeksi, P3K, K3 dan peraturan perundangan limbah B3.

-

Pelatihan

khusus

:

seperti

pemeliharaan

peralatan,

pengoperasian

alat

 pengolahan,laboratorium lingkungan , dokumentasi dan pelaporan.

Berdasarkan uraian diatas, pentingnya K3 (Kesehatan dan Keselamatan Kerja) memang menjadi syarat penting pada semua pekerjaan, termasuk dalam pembangunan IPAL

23

komunal ini. Jika yang bekerja adalah tenaga manusia maka harus dihargai dengan memberikan fasilitas APD untuk keamanan mereka. Jika yang bekerja adalah mesin maka harus dirawat dan dikontrol setiap hari barangkali ada kerusakan/alat tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Membangun IPAL merupakan proyek yang besar, dan untuk IPAL komunal Rewwin ini pihak penyelenggara bekerja sama dengan pihak asuransi untuk menjamin kesehatan dan keselamatan pekerjanya. Pekerja yang bekerja disini juga harus memiliki kemampuan khusus sesuai bidang yang diperuntukkan dalam proyek ini. Beberapa  bidang ahli dibutuhkan untuk membangun IPAL ini.

2.11

Peraturan dan perundang-undangan yang terkait dengan profesi konsultan perencana

Berdasarkan Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Nomor : 07/PRT/M/2011 tentang Standar dan Pedoman Pengadaan Pekerjaan Konstruksi dan Jasa Konsultasi, Jasa Konsultansi adalah jasa layanan profesional yang membutuhkan keahlian tertentu diberbagai bidang keilmuan yang mengutamakan adanya olah pikir (brainware). Sedangkan pada pasal 5 , Untuk pekerjaan konstruksi yang bernilai diatas Rp 100.000.000.000(seratus milyar rupiah) dan jasa konsultansi yang bernilai diatas Rp10.000.000.000 (sepuluh milyar rupiah), Pejabat Pembuat Komitmen (PPK)menetapkan Harga Perkiraan Sendiri (HPS) setelah Rencana Perkiraan Biayayang disusun mendapat persetujuan dari Pejabat Eselon I. Untuk proyek pembangunan IPAL komunal di Perumahan Rewwin ini membutuhkan  biaya yang cukup besar. Dan juga membutuhkan pihak konsultan dalam perencanaan desain IPAL serta kontraktor dalam melaksanakan pekerjaan membangun. Sehingga dibutuhkan waktu yang cukup lama agar IPAL ini dapat dioperasikan dengan sempurna.

Tugas-tugas Jasa Konstruksi dan Konsultan Perencana

Konsultan Perencana, Pelaksana Konstruksi dan Konsultan Pengawas adalah komponen yg saling melengkapi untuk keberhasilan pekerjaan. Jika Perencana juga menjadi Pengawas tentu akan mengurangi kelengkapan unsur komponen, mengurangi fungsi saling kontrol, dan ada kemungkinan menutup mata terhadap kesalahan perencanaan yg mestinya  bisa diperbaiki dalah tahap pelaksanaan. Selain itu, sebenarnya Konsultan Perencana juga memiliki tugas pengawasan yaitu Pengawasan Berkala sebagaimana diatur dalam Permen PU  No. 43. Dengan adanya pemisahan tdk terjadi tumpang tindih dalam tugas pengawasan. Berdasarkan Undang  –   Undang Republik Indonesa Nomor 18 Tahun 1999 Tentang Jasa Konstruksi dan Konsultan Perencana, Tugas-tugas bagian didalamnya antara lain : 24

1.

Jasa konstruksi adalah layanan jasa konsultansi perencanaan pekerjaan konstruksi, layanan jasa pelaksanaan pekerjaan konstruksi, dan layanan jasa konsultansi pengawasan pekerjaan konstruksi;

2.

Pekerjaan konstruksi adalah keseluruhan atau sebagian rangkaian kegiatan  perencanaan dan/atau pelaksanaan beserta pengawasan yang mencakup pekerjaan arsitektural, sipil, mekanikal, elektrikal, dan tata lingkungan masing-masing  beserta kelengkapannya, untuk mewujudkan suatu bangunan atau bentuk fisik lain;

3.

Pengguna jasa adalah orang perseorangan atau badan sebagai pemberi tugas atau  pemilik pekerjaan/proyek yang memerlukan layanan jasa konstruksi;

4.

Penyedia jasa adalah orang perseorangan atau badan yang kegiatan usahanya menyediakan layanan jasa konstruksi;

5.

Kontrak kerja konstruksi adalah keseluruhan dokumen yang mengatur hubungan hukum antara pengguna jasa dan penyedia jasa dalam penyelenggaraan pekerjaan konstruksi;

6.

Kegagalan bangunan adalah keadaan bangunan, yang setelah diserahterimakan oleh penyedia jasa kepada pengguna jasa, menjadi tidak berfungsi baik secara keseluruhan maupun sebagian dan/atau tidak sesuai dengan ketentuan yang tercantum

dalam

kontrak

kerja

konstruksi

atau

pemanfaatannya

yang

menyimpang sebagai akibat kesalahan penyedia jasa dan/atau pengguna jasa; 7.

Forum jasa konstruksi adalah sarana komunikasi dan konsultasi antara masyarakat jasa konstruksi dan Pemerintah mengenai hal-hal yang berkaitan dengan masalah jasa konstruksi nasional yang bersifat nasional, independen, dan mandiri;

8.

Registrasi adalah suatu kegiatan untuk menentukan kompetensi profesi keahlian dan keterampilan tertentu, orang perseorangan dan badan usaha untuk menentukan izin usaha sesuai klasifikasi dan kualifikasi yang diwujudkan dalam sertifikat;

9.

Perencana konstruksi adalah penyedia jasa orang perseorangan atau badan usaha yang dinyatakan ahli yang profesional di bidang perencanaan jasa konstruksi yang mampu mewujudkan pekerjaan dalam bentuk dokumen perencanaan  bangunan atau bentuk fisik lain;

10. Pelaksana konstruksi adalah penyedia jasa orang perseorangan atau badan usaha yang dinyatakan ahli yang profesional di bidang pelaksanaan jasa konstruksi yang 25

mampu

menyelenggarakan

kegiatannya

untuk

mewujudkan

suatu

hasil

 perencanaan menjadi bentuk bangunan atau bentuk fisik lain; 11. Pengawas konstruksi adalah penyedia jasa orang perseorangan atau badan usaha yang dinyatakan ahli yang profesional di bidang pengawasan jasa konstruksi yang mampu melaksanakan pekerjaan pengawasan sejak awal pelaksanaan pekerjaan konstruksi sampai selesai dan diserahterimakan. Dalam membangun proyek besar dibutuhkan beberapa ahli. Seperti dalam membangun IPAL komunal ini beberapa yang dibutuhkan yaitu : ahli lingkungan, ahli sipil, ahli ekonomi, ahli sosial, ahli manajemen, ahli konstruksi, ahli bangunan, arsitek, dll. Karena  proyek ini sifatnya luas dan dibutuhkan keahlian pada masing-masing bidang. Seperti uraian diatas, dalam membangun sebuah proyek ada 2 pihak, yaitu pengguna jasa dimana pihak ini adalah pihak penangguna jasa Desa Candipari kecamatan Porong Kabupaten Gresik, kemudian pihak penyedia jasa yaitu yang menyediakan jasa sesuai dengan kemampuannya dimana terdiri dari konsultan dan kontraktor.

26

BAB III DASAR TEORI

3.1

Identifikasi Air Buangan

Air buangan biasa dinamakan air limbah atau sludge bahan buangan dari suatu lingkungan masyrakat dimana terdapat kontaminan di dalamnya yang merupakan substansi organik dan anorganik original. Air buangan ini berasal dari sumber domestik, industri, air hujan atau infiltrasi ground water. Air limbah yang masih baru berupa cairan keruh dan berbau tanah tetapi tidak terlalu merangsang. Bahan buangan ini mengandung padatan terapung dan tersuspensi serta polutan dalam bentuk larutan. Selain tidak sedap dipandang, air buangan ini sangat berbahaya terutama karena jumlah organisme patogen yang dikandungnya. Karena itu air limbah perlu mendapat penanganan khusus dalam pengolahannya sebelum dikembalikan ke badan air. Adapun komposisi air limbah dapat dideskripsikan sebagai berikut : Gambar 3.1 Komposisi Air Limbah

Bahan buangan biasanya diolah dengan memasukkan oksigen di dalamnya sehingga  bakteri dapat memanfaatkan bahan buangan ini sebagai makanan. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Hal penting yang perlu diperhatikan untuk dijadikan acuan dalam disain operasi  bangunan pengolah air buangan adalah : 27

a. Zat padat atau solid, terutama zat padat tersuspensi,  b. Material organik (biodegradable), c.  Nutrien (nitrogen dan phosphor), d. Patogen, e. Mikropolutan, terutama logam berat, dissolved solid atau zat padat terlarut. Dalam air buangan, diasumsikan telah melewati proses penyaringan (screening). Berdasarkan ukurannya, zat padat diklasifikasikan sebagai : a. Zat padat tersuspensi (suspended solid),  b. Zat padat terlarut (dissolved solid), c. Koloid. Pemisahan solid pada wastewater sering mengalami kesulitan , sehingga fraksi dissolved diturunkan dengan mekanisme tertentu. Parameter-parameter dalam air buangan adalah : a. Konduktivitas Electrical Conductivity biasanya digunakan sebagai parameter kuantitas TDS (Total Dissolved solid) pada sampel.  b. Temperatur Temperatur sangat berpengaruh terhadap kondisi air limbah, semakin tinggi temperatur maka kelarutan gas menurun, reaksi kimia meningkat dan pertumbuhan mikroorganisme  berubah. Misalnya pada daerah tropis bakteri anaerobik tumbuh pada temperatur 20 -25 °C, di luar range tersebut pertumbuhan mikroorganisme tersebut akan terganggu. c. Bau dan Warna Bau biasanya dihasilkan dari hidrolisis dan degradasi secara aerobik maupun anaerobik dari zat organik yang menghasilkan NH 3. Bau dapat dikurangi dengan aerasi secara intensifseperti strpping dari senyawa volatile dan oksidasi dari senyawa biodegradable serta dapat juga dengan penutupan treatment plant. Warna merupakan hasil produk degradasi air  buangan. Pemisahan warna sangat sulit dan perlu biaya tinggi. Bau dan warna ini adalah indikasi awal dari spesifik air limbah. Padatan dalam air limbah yang menduduki komposisi terbesar adalah material organik (70%). Komposisi material organik pada air limbah adalah sebagai berikut :

28

Tabel 3.1 Komposisi Material Organik pada Air Limbah KATEGORI

KOMPOSISI

Karbohidrat

C, H, O

Lemak

C, H, O, N

Protein

C, H, O, N, S, P

Urea

C, H, O, N

Sebagai parameter material organik adalah : a. ThOD (Theoritical Oxygen Demand) Biasanya digunakan bila senyawa organiknya diketahui dan dapat dihitung bila  persamaan reaksi diketahui. Karena air limbah komposisinya sangat kompleks di alam maka ThOD tidak dapat dihitung. Tetapi dalam praktiknya dapat digunakan COD.  b. COD (Chemical Oxygen Demand) Jumlah kebutuhan oksigen yang diperlukan untuk oksidasi material organik, yang didapat dengan mengoksidasi limbah dengan larutan asam dikromat yang mendidih(Cr2O7 2-). Jumlah COD biasanya lebih besar dari BOD. c. BOD (Biochemical Oxygen Demand) Parameter ini menunjukkan kebutuhan oksigen untuk pengoksidasian limbah oleh  bakteri. Limbah yang teroksidasi hanya limbah yang biodegradable saja. Hubungan antara ketiga parameter tersebut adalah : ThOD>COD>BOD Melihat kandungan air limbah yang begitu kompleks dan dapat menimbulkan dampak yang buruk pada masyarakat, maka disain bangunan pengolah air buangan harus benar-benar menghasilkan efluen yang aman bagi lingkungan.

29

3.2

Pengelolaan Air Limbah

Dalam Pengelolaan air limbah ada tiga aspek yang saling berhubungan, yaitu : 1. Pengumpulan Pengumpulan air limbah rumah tangga sebaiknya dilakukan dengan sistem pengaliran air dalam pipa sepenuhnya . Hal ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kontaminasi dan mempermudah pengumpulan. 2. Pengolahan Pengolahan terutama dibutuhkan untuk membunuh mikroorganisme patogen yang ada di dalam air limbah dan untuk menjamin agar sesuai untuk setiap proses penggunaan ulang yang dipilih untuknya.Pengolahan air limbah adalah suatu kombinasi dari proses fisik,  biologis, dan kimiawi. Kriteria penyelenggaraan sistem pengolahan air limbah adalah : a. Kesehatan Organisme patogen tidak boleh tersebar baik secara langsung maupun tidak langsung. Proses pengolahan memiliki derajat pengolahan yang tinggi.  b. Penggunaan ulang Proses pengolahan harus memberikan hasil yang aman untuk penggunaan ulang (aquaculture dan pertanian). c. Ekologis Pembuangan air limbah ke dalam air permukaan tidak boleh melebihi kapasitas  pembersihan diri dari badan air penerima. d. Gangguan Bau yang ditimbulkan harus berada di bawah ambang batas. e. Kebudayaan Metoda yang dipilih untuk pengumpulan, pengolahan, dan penggunaan ulang harus sesuai dengan kebiasaan dan keadaan sosial setempat. f. Biaya Diusahakan biaya yang dikeluarkan sehemat dan seefisien mungkin sehingga masyarakat yang memakai instalasi pengolahan dapat membayar.

30

3. Penggunaan Ulang Air Limbah Kelangkaan akan air yang umum terjadi di daerah tropis dan subtropis serta tingginya  biaya untuk membangun sistem penyediaan air yang baru merupakan dua faktor utama yang mendorong bertambahnya kebutuhan untuk mengkonversi sumber-sumber air dengan  penggunaan ulang efluen atau dengan reklamasi efluen untuk menghasilkan air yang dapat dipakai untuk distribusi, misalnya air pendingin. Penggunaan ulang air buangan segar maupun sudah terolah untuk irigasi telah dipakai secara meluas selama bertahun-tahun. Untuk masa sekarang, perhatian ditujukan pada aquaculture dan penggunaan ulang efluen untuk keperluan kota dan industri.

3.3

Pengolahan Air Limbah secara Biologis

Masalah air limbah di Indonesia baik limbah domestik maupun air limbah industri sampai saat ini masih menjadi masalah yang serius. Di dalam proses pengolahan air limbah khususnya yang mengandung polutan senyawa organik, teknologi yang digunakan sebagian  besar menggunakan aktifitas mikroorganisme untuk menguraikan senyawa polutan organik tersebut. Proses pengolahan air limbah dengan aktifitas mikro-organisme biasa disebut

dengan “Proses Biologis”. Proses pengolahan air limbah secara biologis tersebut dapat dilakukan pada kondisi aerobik (dengan udara), kondisi anaerobik (tanpa udara) atau kombinasi anaerobik dan aerobik. Proses biologis aeorobik biasanya digunakan untuk pengolahan air limbah dengan  beban BOD yang tidak terlalu besar, sedangkan proses biologis anaerobik digunakan untuk  pengolahan air limbah dengan beban BOD yang sangat tinggi. Pengolahan air limbah secara  biologis secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga yakni proses biologis dengan biakan tersuspensi ( suspended culture), proses biologis dengan biakan melekat ( attached culture) dan proses pengolahan dengan sistem lagoon atau kolam. Proses biologis dengan biakan tersuspensi adalah sistem pengolahan dengan menggunakan aktifitas mikroorganisme untuk menguraikan senyawa polutan yang ada dalam air dan mikro-organime yang digunakan dibiakkan secara tersuspesi didalam suatu reaktor. Beberapa contoh proses pengolahan dengan sistem ini antara lain : proses lumpur aktif standar/konvesional (standard activated sludge), step aeration, contact stabilization, extended aeration, oxidation ditch (kolam oksidasi sistem parit) dan lainya.

31

Proses biologis dengan biakan melekat yakni proses pengolahan limbah dimana mikroorganisme yang digunakan dibiakkan pada suatu media sehingga mikroorganisme tersebut melekat pada permukaan media. Proses ini disebut juga dengan proses film mikrobiologis atau proses biofilm. Beberapa contoh teknologi pengolahan air limbah dengan cara ini antara lain : trickling filter, biofilter tercelup, reaktor kontak biologis putar (rotating biological contactor, RBC ), contact  aeration/oxidation (aerasi kontak) dan lainnnya (Nusa Idaman Said, 2013). Proses pengolahan air limbah secara biologis dengan lagoon atau kolam adalah dengan menampung air limbah pada suatu kolam yang luas dengan waktu tinggal yang cukup lama sehingga dengan aktifitas mikroorganisme yang tumbuh secara alami, senyawa polutan yang ada dalam air akan terurai. Untuk mempercepat proses penguraian senyawa polutan atau memperpendek waktu tinggal dapat juga dilakukan proses aerasi. Salah satu contoh proses  pengolahan air limbah dengan cara ini adalah kolam aerasi atau kolam stabilisasi ( stabilization pond ). Proses dengan sistem lagoon tersebut kadang-kadang dikategorikan sebagai proses biologis dengan biakan tersuspensi. Secara garis besar klasifikasi proses  pengolahan air limbah secara biologis dapat dilihat pada skema dibawah ini. Gambar 3.2 Proses Pengolahan Air Limbah Secara Biologis Aerobik

32

3.4

Pengolahan Air Limbah menggunakan Sistem Oxidation Ditch

Gambar 3.3 Sistem Parit Oksidasi (Oxidation Ditch) Oxidation Ditch System / Sistem oksidasi parit terdiri dari bak aerasi berupa parit atau saluran yang berbentuk oval yang dilengkapi satu atau lebih rotor rotasi untuk aerasi limbah. Saluran atau parit tersebut menerima limbah yang telah disaring dan mempunyai waktu tinggal hidraulik mendekati 24 jam. Proses ini umumnya digunakan untuk pengolahan air limbah domestik untuk komunitas yang relatif kecil dan memerlukan luas lahan yang cukup besar. Berikut merupakan gambar sistem oksidasi parit.

3.5

Lumpur Aktif

Pengolahan

secara

biologis

pada

prinsipnya

adalah

pemanfaatan

aktivitas

mikroorganisme seperti bakteri dan protozoa. Mikroba tersebut mengkonsumsi polutan organik biodegradable dan mengkonversi polutan organik tersebut menjadi karbondioksida, air dan energi untuk pertumbuhan dan reproduksinya. Oleh karena itu, sistem pengolahan limbah cair secara biologis harus mampu memberikan kondisi yang optimum bagi mikroorganisme sehingga mikroorganisme tersebut dapat menstabilkan polutan organik biodegradable secara optimum. Guna mempertahankan agar mikroorganisme tetap aktif dan  produktif, mikroorganisme tersebut harus dipasok dengan oksigen yang cukup, cukup waktu untuk kontak dengan polutan organik, temperatur dan komposisi medium yang sesuai. Tahap terakhir adalah pengolahan tersier untuk mengurangi/menghilangkan konsentrasi BOD, TSS, dan nutrient. Proses pengolahan tersier yang dapat diterapkan antara lain adalah filtrasi pasir, eliminasi nitrogen (nitrifikasi dan denitrifikasi), dan eliminasi fosfor (secara kimia maupun  biologis) (Departemen Perindustrian, 2007). 33

Menurut Departemen Perindustrian (2007), beberapa sistem pengolahan limbah cair meliputi: sistem lumpur aktif, sistem trikling filter , sistem RBC (Rotating Biolocal Disk), sistem SBR (Sequencing Batch Reactor), kolam oksidasi, sistem UASB, dan septik tank. 

Sistem LumpurAktif  Pada dasarnya sistem lumpur aktif terdiri atas dua unit proses utama, yaitu bioreaktor

(tangki aerasi) dan tangki sedimentasi. Dalam sistem lumpur aktif, limbah cair dan biomassa dicampur secara sempurna dalam suatu reaktor dan diaerasi. Pada umumnya, aerasi ini juga  berfungsi sebagai sarana pengadukan suspensi tersebut. Suspensi biomassa dalam li mbah cair kemudian dialirkan ke tangki sedimentasi, dimana biomassa dipisahkan dari air yang telah diolah. Sebagian biomassa yang terendapkan dikembalikan ke bioreaktor dan air yang telah terolah dibuang ke lingkungan. Agar konsentrasi biomassa di dalam reaktor konstan (MLSS = 3 - 5 gfL), sebagian biomassa dikeluarkan dari sistem tersebut sebagai excess sludge. Skema proses dasar sistem lumpur aktif dapat dilihat pada Gambar 1.

Bioreaktor

Tangki sedimentasi Fluen

Influen

Excess

Gambar 3.4 Proses Lumpur Aktif (Sumber: Departemen Perindustrian, 2007) Pada semua sistem lumpur aktif, pengadukan memegang peranan yang penting dalam menjaga keseragaman dan kestabilan kelarutan bahan organik, oksigen, dan mencegah pengendapan lumpur aktif. Penyisihan

bahan

organik pada sistem ini bisa

mencapai 85 –  95% (Gonzales, 1996). Menurut (Metcalf dan Eddy, 1991), dalam bioreaktor, mikroorganisme mendegradasi bahan-bahan organik dengan persamaan stoikiometri pada reaksi di bawah ini: a.

Proses Oksidasi dan Sintesis:  bakteri

CHONS + O2 +Nutrien  b.

CO2 + NH3 + C5H7 NO2 + sel  bakteri baru

Proses Respirasi Endogenus:

C5H7 NO2+ 5O2

5CO2 + 2H2O + NH3 + energi sel 34

Meski memiliki presentase keberhasilan yang tinggi, pengolahan menggunakan lumpur aktif dipengaruhi oleh beberapa faktor krusial yang jika tidak diperhatikan akan mengakibatkan kegagalan. Berdasarkan berbagai penelitian telah banyak dilakukan, dapat diketahui bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi optimalnya sistem lumpur aktif antara lain kelarutan oksigen

(DO), rasio  Food/Microorganism (rasio F/M), serta interaksi

kandungan mineral dan lumpur dalam pengendapan lumpur (Argaman, 1981; Casey dkk., 1992; Piirtola dkk., 1999). Pohan (2008) menambahkan, proses ini juga sangat peka terhadap faktor suhu, pH, dan zat-zat inhibitor terutama zat -zatberacun. Kelebihan dari sistem lumpur aktif adalah dapat diterapkan untuk hampir semua  jenis limbah cair, baik untuk oksidasi karbon, nitrifikasi, denitrifikasi, maupun eliminasi fosfor secara biologis. Kendala yang mungkin dihadapi oleh dalam pengolahan limbah cair dengan sistem ini kemungkinan adalah besarnya biaya investasi maupun biaya operasi karena sistem ini memerlukan peralatan mekanis seperti pompa dan blower . Biaya operasi umumnya berkaitan dengan pemakaian energi listrik. Prinsip dasar proses pengolahan secara lumpur aktif adalah pemutusan molekul kompleks menjadi molekul sederhana dengan memanfaatkan populasi mikroorganisme aerobik yang mampu merombak senyawa organik (molekul kompleks) menjadi gas CO 2, H2O, dan sel biomassa baru (molekul sederhana) (Pohan, 2008; 2008; Klopping dkk., 1995; 1995; Herlambang dan Wahjono, 1999). Pemutusan rantai senyawa organik kompleks yang terkandung dalam air limbah menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana akan meningkatkan proses biodegradasi aerobik dalam sistem lumpur aktif (Damasceno dkk.,2008).

Seperti mikroorganisme pada umumnya, mikroorganisme dalam lumpur aktif memerlukan sumber nutrisi seperti karbon, nitrogen, fosfor, sulfur, dan unsur-unsur mikro lainnya yang digunakan dalam proses metabolisme. Semua nutrisi yang dibutuhkan tersebut dapat diperoleh dari limbah cair (Buchari dkk., 2001). Mikroorganisme yang umumnya digunakan untuk pengolahan limbah adalah bakteri, algae, atau protozoa (Pohan, 2008). Pertumbuhan mikroorganisme mikroorganisme dapat membentukgumpalan massa yang dapat dipertahankan dalam suspense bila lumpur aktif diaduk. Untuk memperoleh hasil yang maksimal dengan mempertimbangkan sifat mikroorganisme perlu diperhatikan kondisi agar mikroorgansime dapat berkembang dengan baik sesuai dengan lingkungannya (Buchari dkk., 2001). Bakteri merupakan komponen komponen utama dari flok lumpur aktif, terdapat lebih dari 300

35

 jenis bakteri hidup dalam sistem lumpur aktif. Bakteri-bakteri Bakteri -bakteri tersebut mendegradasi bahan bahan organik dan mentransformasi nutrien. Jenis umum yang sering ditemukan dalam lumpur aktif adalah  Zooglea, Pseudomonas, Flavobacterium, Alkaligenes, Bacillus,  Achromobacter, Corynebacterium, Comomonas, Brevibacterium, Brevibacterium, dan  Acenetobactes  juga Sphaerotillus, Sphaerotillus, seperti Beggiatoa seperti Beggiatoa,, dan Vitreoscilla (Sutapa,1999). Menurut Metcalf dan Eddy (2003), mikroorganisme ditemukan dalam jumlah yang sangat bervariasi hampir dalam semua bentuk air limbah, biasanya dengan konsentrasi 105108 sel/ml. Kebanyakan merupakan sel tunggal yang bebas ataupun berkelompok dan mampu melakukan proses-proses kehidupan baik itu tumbuh, bermetabolisme, dan  bereproduksi. Dalam siklus hidupnya, hidupnya, mikroorganisme mengalami 4 fase kehidupan, yaitu: 1. Fase Lag Merupakan fase adaptasi bagi mikroorganisme untuk menyesuaikan diri dengan lingkungan yang baru. Biasanya fase ini terjadi pada bak equalisasi. 2. Fase Pertumbuhan Dalam fase ini mikroorganisme tumbuh dan berkembang secara eksponensial apabila fase lag dapat dilalui dengan berhasil. Fase pertumbuhan ini terjadi pada  bak aerasi. 3. Fase Stasioner Pada fase ini mikroorganisme tidak mengalami perkembangbiakkan karena  persediaan nutrien sudah hampir hampir habis digunakan pada fase pertumbuhan. Fase ini terjadi pada tangkiaerasi. 4. Fase Kematian Setelah nutrien benar-benar habis, mikroorganisme akan mengoksidasi diri sendiri dan tidak menghasilkan sel baru dan akhirnya mikroorganisme tersebut mati. Fase ini terjadi pada bak clarifier. clarifier.

36

BAB IV DASAR-DASAR PERENCANAAN

4.1

Gambaran Umum Daerah Perencanaan Perencanaan

Gambaran umum daerah perencanaan pembangunan IPAL komunal meliputi luas wilayah administratif, data demografi daerah perencanaan, kondisi topografi, klimatologi, dan hidrologi, kondisi sosial, ekonomi, budaya, dan kesehatan masyarakat, tata guna lahan,  peta perencanaan pembangunan IPAL, jadwal pembangunan IPAL, dokumentasi hasil surve y lokasi pembangunan IPAL, serta kajian awal perencanaan IPAL. Penting juga untuk mengetahui data primer dan sekunder dalam perencanaan pembangunan IPAL beberapa tahun kedepan, yaitu jumlah penduduk, jumlah fasilitas umum yang ada disekitar lokasi  pembangunan IPAL, luas wilayah perencanaan. Sehingga bisa digunakan dasar untuk menghitung debit air bersih, air buangan, dan karakteristik air limbah yang akan diolah.

4.2

Luas Wilayah dan Administratif

Candipari adalah desa di wilayah Sidoarjo, yang terletak di Kecamatan Porong, Kabupaten Sidoarjo, Provinsi Jawa Timur. Candipari memiliki jumlah penduduk sebanyak 3.887 jiwa, yang mempunyai luas keseluruhan 107,63 Ha. Candipari juga mempunyai 5 RW, yang berada di ketinggian rata-rata 5 mdpl. Maka dari itu perencanaan pembangunan IPAL akan dilaksanakan dilaksanakan di Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo. Adapun batas-batas wilayah Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo sebagai berikut :

4.3

a. Sebelah Utara

: Desa Pesawahan, Kecamatan Tanggulangin

 b. Sebelah Selatan

: Desa Pamotan, Kecamatan Gempol

c. Sebelah Timur

: Desa Wunut, Kecamatan Jabon

d. Sebelah Barat

: Desa Kedung boto, Kecamatan Krembung

Data Demografi Daerah Perencanaan

Rincian jumlah penduduk di Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo  pada tahun 2017, dapat dapat di lihat pada tabel berikut :

37

Tabel 4.1 Rincian jumlah penduduk Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo No

RW 01

Jenis Kelamin

Laki-Laki

Perempuan

Jumlah Jiwa

1

RW 01

356

389

745

2

RW 02

459

422

881

3

RW 03

297

372

669

4

RW 04

392

420

812

5

RW 05

385

395

780

1889

1998

3887

TOTAL

Sumber : Hasil Survey Dengan Sekertaris Desa Candipari Berikut ini perhitungan persentase pertumbuhan penduduk Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo: Tabel 4.2 Persentase Pertumbuhan Penduduk Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo No

Tahun

Jumlah Penduduk

1

2013

2991

% Pertumbuhan Penduduk -

2

2014

3212

7,38

3

2015

3495

8,81

4

2016

3622

3,63

5

2017

3887

7,31

Rata-rata Pertumbuhan Penduduk 4.4

6,78

Topografi, Klimatologi, dan Hidrologi Topografi

Sidoarjo merupakan Dataran dengan ketinggian antar 0 s/d 25 m, ketinggian 0-3m dengan luas 19.006 Ha, meliputi 29,99%, merupakan daerah pertambakkan yang berada di wilayah bagian timur. Wilayah Bagian Tengah yang berair tawar dengan ketinggian 3-10 meter dari permukaan laut merupakan daerah pemukiman, perdagangan dan pemerintahan meliputi 40,81 %. Wilayah Bagian Barat dengan ketinggian 10-25 meter dari permukaan laut merupakan daerah pertanian meliputi 29,20%. Sedangkan Desa Candipari berada pada Kecamatan Porong yang merupakan Sidoarjo bagian selatan. Keadaan tanahnya pun datar serta airnya tawar sehingga tidak ada kendala d alam pembangunan IPAL.

38

Hidrologi

Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo merupakan pemukiman yang  belum ada tempat pembuangan limbah domestik (IPAL), sehingga penduduk yang ada dal am wilayah tersebut membuang limbah domestik mereka langsung ke saluran drainase. Klimatologi

Kondisi iklim di Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo yaitu  beriklim tropis dengan dua musim, musim kemarau pada bulan Juni sampai Bulan Oktober dan musim hujan pada bulan Nopember sampai bulan Mei. Tetapi pada saat ini jika musim hujan tiba, durasi hujan akan berlangsung cukup lama sehingga dapat menyebabkan wilayah Desa Candipari tergenang air. Karena fungsi saluran drainase yang ada di wilayah tersebut kurang optimal.

4.5

Kondisi Sosial, Ekonomi, Budaya, dan Kesehatan Masyarakat

Kondisi sosial, ekonomi, budaya, dan kesehatan masyarakat Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo tersaji pada Tabel 4.3 : Tabel 4.3 Kondisi sosial, ekonomi, budaya, dan kesehatan masyarakat Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo Kondisi Sosial

Masyarakat yang tinggal di Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo sebagian besar dihuni oleh penduduk asli Candipari. Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo ini letaknya strategis karena berada pada sebelah jalan raya arteri baru. Sebagian besar penduduk Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo adalah pekerja yang tingkat kesibukannya tinggi. Agar dapat bersosialisasi, maka mengadakan kegiatan kerja bakti yang dikoordinir oleh ketua RT masing-masing untuk meningkatkan keakraban, kekeluargaan dan kebersamaan antar tetangga untuk menumbuhkan rasa nyaman dalam tinggal di Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo. Kegiatan tersebut sering dilakukan 1 bulan sekali. Adanya kegiatan rutin ini diharapkan warga Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo dapat berbaur dan menjaga kesehatan lingkungan pemukiman. Selain itu juga ada kegiatan tasyakuran setiap memperingati hari-hari nasional 39

seperti hari kemerdekaan, maulud nabi, dll. KondisiEkonomi Kondisi ekonomi masyarakat Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo rata  –   rata menengah ke atas. Kebanyakan yang tinggal di Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo adalah Pegawai sipil, pegawai swasta, pegawai BUMN/BUMD, pedagang, pengusaha dan petani. Budaya

Budaya yang ada di Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo terbilang solid antar warga, dapat dilihat dari kebanyakan saat sore atau malam hari banyak yang berkumpul dengan tetangga dan anak-anak kecil yang bermain diluar rumah dan ada juga yang pergi mengaji di TPQ. Pada saat pagi hingga siang hari Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo ini terasa sepi karena sebagian besar penghuninya bekerja dan mencari ilmu.

Kesehatan

Kesehatan masyarakat Desa Candipari Kecamatan Porong

Masyarakat

Kabupaten Sidoarjo cukup bagus. Karena di perumahan itu sendiri terdapat 1 Klinik kesehatan sebagai tempat berobat masyarakat Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo. Lingkungan yang sehat maka masyarakat juga sehat. Kondisi lingkungan di Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo bisa dibilang cukup bersih karena setiap 1  bulan sekali mereka selalu mengadakan kerja bakti untuk membersihkan sampah  –   sampah disekitar pemukiman. Kegiatan tersebut bertujuan untuk meningkatkan estetika lingkungan, baik membersihkan saluran drainase, membersihkan sampah, dll.

40

4.6

Tata Guna Lahan

Data fasilitas umum dan sosial pada Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo tersaji pada tabel berikut. Tabel 4.4 Jumlah Fasilitas Umum Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo No

Fasilitas Umum dan Sosial

Jumlah

1

Sekolah

5

2

Masjid

1

3

Musholla

14

4

Puskesmas

1

5

Klinik

1

6

Warung/Toko

25

7

Supermarket

1

8

Balai Pertemuan

1

a. Peta Desa Candipari

Gambar 4.1 Peta Desa Candipari (Sumber : Google Earth)

41

4.7

Jadwal Pembuatan IPAL Desa Candipari

Tabel 4.5 Jadwal Pembuatan IPAL Desa Candipari Bulan Oktober  No

Kegiatan 1

1.

Bulan November

2

3

4

1

2

3

4

Survey Lokasi Pembuatan Dokumen

2.

Perencanaan IPAL (BAB IIV) Pembuatan Dokumen

3.

Perencanaan IPAL (BAB VX)

4.8

Dokumentasi Hasil Survey Lokasi yang akan dibangun IPAL di Desa Candipari

Berikut ini merupakan hasil dokumentasi hasil kegiatan survey lokasi dan pertemuan dengan Pemerintah Desa Candipari

Gambar 4.2 Pintu gerbang Desa Candipari

42

Gambar 4.3 Pengambilan data di Balai Desa Candipari

Gambar 4.4 Lokasi Perencanaan Pembuatan IPAL Domestik Desa Candipari

43

Gambar 4.5 Jalan Desa Candipari

Gambar 4.6 Pengambilan Contoh Uji di Lokasi Pertama Desa Candipari

44

Gambar 4.7 Pengambilan Contoh Uji di Lokasi Kedua Desa Candipari

Gambar 4.8 Pengambilan Contoh Uji di Lokasi Ketiga Desa Candipari

45

Gambar 4.9 Pengambilan Contoh Uji di Lokasi Keempat Desa Candipari.

4.9

Kajian Awal Perencanaan Instalasi Pembuangan Air Limbah

Perencanaan, perancangan, konstruksi, dan operasi IPAL sangat penting untuk diperhatikan dari segala aspek, baik politik, sosial, dan aspek teknis. Hal-hal yang perlu diperhatikan dari segi lingkungan antara lain : 

IPAL tersebut harus dapat mencegah gangguan dan bau



Dapat mencegah kontaminasi terhadap suplai air 



Dapat mencegah matinya ikan dan ekosistem lainnya



Dapat mencegah hilangnya manfaat air, misalnya untuk rekreasi, pertanian, dll



Dapat mencegah tersebarnya penyakit, yang bisa berasal dari pembuatan sludgenya



Tidak mengganggu komunitas dan pembangunan sekitar IPAL



Dapat menambah manfaat dari effluen yang dihasilkan

Beberapa faktor desain yang penting untuk diperhatikan, antara lain : b. Jumlah Penduduk dan Kuantitas Air Buangan

Dalam merencanakan bangunan pengolah air buangan ada beberapa dasar  perencanaan yang harus diperhatikan. Terutama mengenai kuantitas air buangan yang dipengaruhi oleh jumlah penduduk yang dilayani dan perlu dilakukan suatu prediksi jumlah  penduduk sesuai dengan periode tahun perencanaan, yaitu dengan metoda proyeksi. Metoda  proyeksi yang digunakan adalah metoda Geometri, dengan perencanaan dibagi menjadi 1 46

tahap dimana tahap tersebut direncanakan untuk 10 tahun perencanaan. Data hasil proyeksi  penduduk Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo adalah sebagai berikut : a. Diket

: Po

= 3.887 jiwa

n

= 5 tahun

r

= 6,78 %

Ditanya : Pt.....? (jumlah penduduk setelah 5 tahun) Jawab

: Pt = Po (1+r)n Pt = 3.887 (1+6,78%) 5 Pt = 3.887 (1,39) Pt = 5.403 jiwa

Sehingga didapatkan jumlah penduduk Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo pada 5 tahun yang akan datang (2022) adalah 5.403 jiwa.  b.

Diket : Po

= 5.403 jiwa

n

= 5 tahun

r

= 6,78 %

Ditanya : Pt.....? (jumlah penduduk setelah 5 tahun) Jawab

: Pt = Po (1+r)n Pt = 5.403 (1+6,78%) 5 Pt = 5.403 (1,39) Pt = 7.511 jiwa

Sehingga didapatkan jumlah penduduk Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo 5 tahun yang akan datang (2027) adalah 7.511 jiwa. 1.

Buangan Domestik

Untuk perencanaan ini, debit air buangan yang dihasilkan diasumsikan sebesar 75% untuk domestik dan sisa 25% untuk non domestik (kebocoran dan fasilitas umum) dari debit air bersih yang digunakan(Sumber:Pedoman teknis air bersih, Direktorat air bersih, Direktorat Jenderal Cipta Karya, 1984). Debit air bersih yang digunakan untuk keperluan diperkirakan sebesar 120 lt/org/hari untuk kota besar (Sumber:Pedoman Konstruksi dan Bangunan, Dep. Pu dalam Direktorat Pengairan dan Irigasi Bapenas 2006).

47

Sehingga kebutuhan air bersih dan kapasitas air buangan domestik yaitu : a. Diketahui

: Pt = 3.887 jiwa Qrh = 120 lt/org/hr

Ditanya

: Q air bersih.......? Q air buangan domestik.....?

Jawab

: Q air bersih = Pt x Qrh = 3.887 x 120 = 466.440 lt/hr = 5,40 lt/dtk Q air buangan domestik

= 75% x Q air besih =

  x 5,40 

= 4,05 lt/dtk Debit air buangan domestik di tahun 2017 yaitu 4,05 lt/dt  b. Diketahui

: Pt = 5.403 jiwa Qrh = 120 lt/org/hr

Ditanya

: Q air bersih.......? Q air buangan domestik.....?

Jawab

: Q air bersih = Pt x Qrh = 5.403 x 120 = 648.369 lt/hr = 7,50 lt/dtk Q air buangan domestik

= 75% x Q air besih =

  x 7,50 

= 5,62 lt/dtk Debit air buangan domestik di tahun 2022 yaitu 5,62 lt/dt c. Diketahui

: Pt = 7.511 jiwa Qrh = 120 lt/org/hr

Ditanya

: Q air bersih.......? Q air buangan domestik.....?

Jawab

: Q air bersih = Pt x Qrh = 7.511 x 120 = 901.320 lt/hr = 10,43 lt/dtk 48

Q air buangan domestik

= 75% x Q air besih =

  x 10,43 

= 7,82 lt/dtk Debit air buangan domestik di tahun 2027 yaitu 7,82 lt/dt

2.

Buangan Non Domestik

Tabel 4.6 Debit Buangan Non Domestik

No

Fasilitas Umum dan Sosial

Jumlah

Debit (ltr/org/hari)

Asumsi Jumlah pemakai

15 (ltr/murid/hari) 800 (ltr/unit/hari) 300 (ltr/unit/hari) 1000 (ltr/unit/hari) 2500 (ltr/unit/hari) 12 (ltr/unit/hari)

100 murid

1500 (ltr/unit/hari) 2000 (ltr/unit/hari)

1 unit

1

Sekolah

5

2

Masjid

1

3

Musholla

14

4

Puskesmas

1

5

Klinik

1

6

Warung/Toko

25

7

Supermarket

1

8

Balai Pertemuan

1

1 unit 1 unit 1 unit 1 unit 1 unit

1 unit

Sumber: Standar Kebutuhan Air Minum (PU Cipta Karya, 1998) Q non domestik

= Σ unit X Debit X Asumsi jml pemakai

a. Q Sekolah

= 5 x 15 x 100 = 7500 lt/hr

 b. Q Masjid

= 1 x 800 x 1 = 800 lt/hr

c. Q Musholla

= 14 x 300 x 1 = 4200 lt/hr

d. Q Puskesmas

= 1 x 1000 x 1 = 1000 lt/hr

e. Q Warung/Toko

= 25 x 12 x 1 = 300 lt/hr

f. Q Supermarket

= 1 x 1500 x 1 = 1500 lt/hr

g. Q Balai Pertemuan

= 1 x 2000 x 1 = 2000 lt/hr

Total keseluruhan adalah 17300 lt/hr

= 0,2 lt/dtk 49

Q buangan non domestik

= 0,2lt/dtk x 75% = 0,144 lt/dt

Tabel 4.7 Perencanaan Air bersih dan Standar Kebutuhan Air Domestik  No Uraian / Kategori Kota Berdasarkan Kriteria >1.000.000 600.000 100.000 20.000 150 120-150 90-120 80-120 60-80 Unit Sambungan Rumah (SR) (ltr/org/hari) 2 Konsumsi 20-40 20-40 20-40 20-40 20-40 Unit Harian Umum (HU) (ltr/org/hari) 3 Faktor Harian 1,15-1,25 1,15-1,25 1,151,151,15-1,25 Maksimum *harian *harian 1,25 1,25 *harian *harian *harian 4 Faktor Jam 1,75-2,0 1,75-2,0 1,75-2,0 1,751,75-2,0 Puuncak *harian *harian *harian 2,0 *harian Maks Maks Maks *harian Maks Maks 5 Jumlah Jiwa 5 5 5 5 5  per SR 6 Jumlah Jiwa 100 100 100 100200  per HR 200 7 Sisa Tekan 10 10 10 10 10 Penyediaan Air Distribusi 8 Jam Operasi 24 24 24 24 24 (jam) 9 Volume 15-25 15-26 15-27 15-28 15-29 Reservoir (%max day demand) 10 SR:HU 50:50 s/d 50:50 s/d 08:20 70:30 70:30 80:20 80:21 Sumber: Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya (PU Cipta Karya, 1996) Mengacu tabel diatas dapat dihitung Q air buangan total, Q peak, Q average, dan Q minimum dengan melihat faktor jam puncak untuk Desa Candipari termasuk kota besar yaitu 1,75-2,0. Disini menggunakan 1,75.

50

Kuantitas air buangan untuk suatu daerah terutama ditentukan oleh jumlah penduduk, tingkat hidup, iklim dan kegiatan sehari-hari. Untuk keperluan rumah tangga jumlah ini dipengaruhi jumlah pemakaian air untuk mandi, mencuci, memasak dan keperluan minum tiap orang perhari. Disamping itu adanya kegiatan lain seperti kegiatan perdagangan,  perkantoran, industri dan lain sebagainya, maka jumlah kuantitas air buangan ini akan semakin meningkat. a. Tahun 2017 Diket

: Q air domestik : 4,05 lt/dtk Q air non domestik : 0,2 lt/dtk Fp : 1,8

Jawab

: Q air bersih total : 4,05 + 0,2 = 4,25 lt/dtk Q buangan total (Q average) : 75% x Q air bersih total : Q peak

  x 4,25 lt/dtk = 3,18 lt/dtk 

= Q ave x fp = 3,18 lt/dtk x 1,8 = 5,72 lt/dtk

Q minimum = 0,5 x Q ave = 0,5 x 3,18 lt/dtk = 1,59 lt/dtk  b. Tahun 2022 Diket

: Q air domestik : 5,62 lt/dtk Q air non domestik : 0,2 lt/dtk Fp : 1,8

Jawab

: Q air bersih total : 5,62 + 0,2 = 5,82 lt/dtk Q buangan total (Q average) : 75% x Q air bersih tot al : Q peak

  x 5,82 lt/dtk = 4,37 lt/dtk 

= Q ave x fp = 4,37 lt/dtk x 1,8 = 7,87 lt/dtk

Q minimum

= 0,5 x Q ave = 0,5 x 4,37 lt/dtk = 2,18 lt/dtk

51

c. Tahun 2027 Diket

: Q air domestik : 7,82 lt/dtk Q air non domestik : 0,2 lt/dtk Fp : 1,8

Jawab

: Q air bersih total : 7,82 + 0,2 = 8,02 lt/dtk Q buangan total (Q average) : 75% x Q air bersih total : Q peak

  x 8,02 lt/dtk = 6,01 lt/dtk 

= Q ave x fp = 6,01 lt/dtk x 1,8 = 10,82 lt/dtk

Q minimum = 0,5 x Q ave = 0,5 x 6,01 lt/dtk = 3 lt/dtk Berdasarkan data Sistem Penyaluran Air Buangan (SPAB) Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo diperoleh data kuantitas air buangan sebagai berikut : Tabel 4.8 Kuantitas Air Buangan TAHUN

Q Averge (liter/detik)

Q Peak (liter/detik)

Q Minimum (liter/detik)

2017

3,18

5,72

1,59

2022

4,37

7,87

2,18

2027

6,01

10,82

3

Sumber : Hasil Perhitungan

c. Penetapan Periode Desain Qasim (1985) menggolongkan periode desain untuk perencanan IPAL suatu kota  berdasarkan presentase pertambahan penduduk. Periode desain yang dimaksud dalam  perencaan IPAL adalah kapasitas maksimum suatu IPAL untuk dapat beroperasi mulai dari awal sampai periode desain yang ditentukan. Berdasarkan pertimbangan kemampuan soaial ekonomi penduduk, biaya yang dibutuhkan untuk membangun instalasi, serta kebutuhan akan air minum yang meningkat secara bertahap sesuai dengan peningkatan jumlah penduduk dari tahun ke tahun serta 52

 pertimbangan teknis lainnya seperti umur bangunan dan bahan mekanik lainnya, maka dirasakan perlu adanya penahapan dalam rencana pelaksanaan pembangunan instalasi  bangunan air buangan. Berdasarkan Tabel 4.8, maka periode perencanaan bangunan pengolahan air buangan ini dilaksanakan satu tahap (2017-2027) dengan kapasitas 10,82 l/detik. d. Daerah Pelayanan Daerah pelayanan adalah daerah yang akan dilayani oleh IPAL, seperti tampak pada gambaran umum 4.2 Daerah tersebut dijadikan daerah pelayanan dengan mempertimbangkan aspek teknis (misal topografi), aspek ekonomi, dan juga aspek politik (batas wilayah). e. Beban Pengolahan Beban pengolahan air buangan tergantung dri karakteristik air buangan yang akan diolah dan karakteristik badan air yang akan menerima air buangan yang twlah terolah. Data karakteristik air buangan yang ada dapat dilihat pada Tabel 4.8. Pengolahan yang dilakukan dalam perencanaan bangunan pengolahan air buangan ini adalah untuk meremoval parameter-parameter yang terkandung dalam air buangan dalam keadaan berlebih, sehingga memenuhi baku mutu yang ditet apkan. Sedangkan effluen yang diharapkan maksimum sesuai dengan baku mutu air limbah, sesuai Surat Keputusan Gubernur KDH Tingkat I Jawa Timur Nomor 136 Tahun 1994, yaitu dapat masuk kedalam badan air golongan I (baik), dengan data karakteristik air buangan pada Tabel 4.9 berikut : Tabel 4.9 Data Uji Laboratorium Air Buangan Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo Parameter

Data Lapangan (mg/L)

SK.Gub.Jatim No.72 Th.2013 (mg/L)

BOD

312,2

30

COD

622,3

50

TSS

366,0

50

 N

8,69

-

P

1,66

-

Penetapan karakteristik limbah domestik di Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo ini didasarkan pada fakta empiris di lapangan. Selain gaya hidup masyarakat yang cenderung menengah ke atas sehingga mempengaruhi debit dan

53

karakteristik air buangan, juga karena banyaknya kegiatan usaha yang ada di Desa Candipari Kecamatan Porong Kabupaten Sidoarjo seperti laundry, warung makan, dll. Didukung juga dengan dilakukannya analisis air limbah domestik di laboratorium sehingga menghasilkan angka tersebut diatas.

f. Pemilihan Lokasi Pembangunan Instalasi Air Limbah Qasim (1985) mengemukakan syarat-syarat yang harus diperhatikan dalam pemilihan lokasi instalasi pengolahan air limbah (IPAL), yaitu : a. Lokasi IPAL berada pada elevasi yang rendah.  b. Lokasi jauh dari daerah yang sedang berkembang atau daerah potensial. Desain harus mempertimbangkan segi estetika, terutama masalah bau yang  biasnya timbul dari Sludge Drying Bed (SDB). c. Pemilihan lokasi sebaiknya dicari yang lahannya luas. Hal tersebut berguna untuk kemudahan perluasan lahan dimasa yang akan datang, serta berfungsi sebagai buffer area daerah isolasi. d. Pada lokasi terdapat tempat untuk membuang produk hasil pengolahan (misal effluen, pasir atau grit, dan sludgenya). e. Lokasi IPAL tidak boleh berada pada daerah banjir, meskipun sudah dilengkapi dengan konstruksi untuk meningkatkan level tanah. f. Loksi harus dekat dengan badan air dan badan air tersebut mampu menampung air hasil olahan. g. Tanah pada lokasi harus cukup kuat untuk menahan bangunan IPAL. h. Lokasi harus dapat dilalui oleh kendaraan untuk transportasi. Hal tersebut membantu dalam pengangkutan, misal pengangkutan sludge dari IPAL. i. Lokasi dengan kemiringan yang cukup akan membantu dalam peletakan unitunit pengolahan tanpa dilakukan penggalian atau pengurukan tanah.  j. Lokasi harus dievaluasi nilai sejarahnya, juga perlu dilakukan penyelidikan keberadaan flora dan faunanya. k. Lokasi tidak boleh mengganggu tempat-tempat umum, seperti tempat rekreasi, daerah perkotaan, dan area yang bernilai ekologis tinggi. Selain itu juga tidak  boleh mengakibatkan erosi sungai dan timbulan lumpur dialiran sungai.

54

BAB V ALTERNATIF PERENCANAAN

5.1

Klasifikasi Pengolahan Air Buangan

Pengolahan air buangan dapat diklasifikasikan berdasarkan proses pengolahan dan tingkat pengolahannya. 5.1.1 Kalsifikasi berdasarkan proses pengolahan a. Pengolahan secara fisik, dilakukan dengan maksud untuk menghilangkan benda-benda fisik atau memperbaiki sifat-sifat fisik air buangan Pengolahan secara fisik dapat dilakukan dengan : 

Screening (penyaringan)



Sedimentasi



Flokulasi



Filtrasi



Grit Chamber



Comminutor



Drying Bed

 b. Pengolahan secara kimiawi, pengolahan yang menggunakan bahan-bahan kimia untuk memperbaiki kualitas air buangan. Pengolahan secara kimiawi dapat dilakukan dengan : 

Koagulasi



Chemical Precipitation



Disinfeksi (Chlorinasi)

c. Pengolahan secara biologis, dengan memanfaatkan mikroorganisme di dalam proses  pengolahan Pengolahan biologis dapat dilakukan dengan : 

Trickling Filter



Activated Sludge



Lagoon



Aerobic Stabilization Ponds 55



Digestion

5.1.2 Klasifikasi berdasarkan tingkat pengolahan a. Pengolahan primer, bertujuan untuk mengurangi kadar zat-zat yang terkandung dalam air buangan dan membantu agar beban pada pengolahan sekunder tidak terlalu berat. Pengolahan primer ini dapat mengurangi atau menurunkan Suspended Solid (SS) sebesar 50-60 % dan BOD 25-30 % (Elwyn E. Seelye). Unit-unit pengolahan dapat berupa : 

Sreen



Comminutor



Grit Chamber



Sedimentasi

 b. Pengolahan sekunder, merupakan proses pengolahan biologis dengan bantuan mokroorganisme. Pengolahan sekunder ini dapat mengurangi SS sebesar 90 % dan BOD sebesar 70-95 (Elwyn E. Seelye). Unit-unit pengolahan dapat berupa : 

Trickling Filter



Activated Sludge



Stabilization Pond

c. Pengolahan tersier, dipergunakan untuk menghilangkan unsur-unsur tertentu dalam air  buangan yang tidak diinginkan seperti Nitrogen (N), Phosphor (P) serta proses disinfeksi.

5.2

Alternatif Pengolahan

Ada beberapa alternatif pengolahan air buangan yang dapat dipilih sehubungan dengan  beban pengolahan yang harus diolah sehingga dapat menghasilkan efluen yang sesuai dengan  baku mutu air limbah yang ditentukan. ditentukan. Adapun kriteria pemilihan suatu alternatif pengolahan adalah : a. Efisiensi Pengolahan Efisiensi pengolahan berhubungan dengan kemampuan proses tersebut dalam mengolah air limbah.

56

 b. Aspek Teknis Aspek teknis meliputi kemudahan dari segi konstruksi, ketersediaan tenaga ahli, untuk mendapatkan bahan-bahan konstruksi, operasi maupun pemeliharan. c. Aspek ekonomis Aspek ekonomis meliputi pembiayaan dalam hal konstruksi, operasi maupun  pemeliharaan dari instalasi bangunan pengolahan air buangan. buangan. d. Aspek Lingkungan Aspek lingkungan meliputi kemungkinan adanya gangguan terhadap penduduk dan lingkungan, yaitu yang berhubungan dengan keseimbangan ekologis, serta penggunaan lahan. Flow diagram yang menjadi alternatif pengolahan adalah sebagai berikut : 5.2.1 Alternatif 1 (Oxidation Ditch) : Oxidation ditch adalah bak berbentuk parit yang digunakan untuk mengolah air limbah dengan memanfaatkan oksigen (kondisi aerob). Kolam oksidasi ini biasanya digunakan untuk proses pemurnian air limbah setelah mengalami proses pendahuluan. Fungsi utamanya adalah untuk penurunan kandungan bakteri yang ada dalam air limbah setelah pengolahan. Sistem oksidasi parit terdiri dari bak aerasi berupa parit atau saluran salur an 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 mempunyai waktu tinggal hidraulik ( hidraulic retention time) mendekati 24 jam. Proses ini umumnya digunakan untuk pengolahan air limbah domestik untuk komunitas yang relatif kecil dan memerlukan luas lahan yang

57

cukup besar. Diagram proses pengolahan air limbah dengan sistem “ Oxidation Ditch”

Gambar 5.1 Diagram alir Pengolahan Alternatif (Oxidation Ditch) Keuntungan : a. Mempunyai efisiensi removal BOD dan COD yang tinggi antara 80-85 %.  b. Removal N tinggi (aerobic-anoxic). c. Dapat dimodifikasi sesuai karakteristik air buangan. d. Efluen yang dihasilkan lebih konstan / stabil (F/M ratio kecil sehingga terjadi endogeneous respiration dan sludge yang dihasilkan lebih sedikit) dan tidak berbau. e. Penanganan dan pengolahan lumpur dapat diabaikan (dikurangi) karena buangan lumpur relatif sedikit dan stabil, sehingga dapat langsung dikeringkan dengan Sludge Drying Bed (SDB). f. Tidak terdapat gangguan serangga. Kerugian : a. Memerlukan area yang luas.  b. Tidak fleksibel untuk beban organik dan beban hidrolik yang tidak stabil (bervariasi). c. Perlu tenaga terlatih untuk operasi pengolahannya.

58

5.2.2 Alternatif 2 (Trickling Filter) : Pengolahan air limbah dengan proses Tricking Filter adalah proses pengolahan dengan cara menyebarkan air limbah kedalam suatu tumpukan atau unggun media yang terdiri dari bahan batu pecah (kerikil), bahan keramik, sisa tanur (slag), medium dari bahan  plastik atau lainnya. Dengan cara demikian maka pada permuklaan medium akan tumbuh lapisan biologis (biofilm) seperti lendir, dan lapisan biologis tersebut akan kontak dengan air limbah dan akan mengurangi senyawa polutan yang ada didalam air limbah. Proses  pengolahan air limbah dengan sistem Tricking Filter pada dasarnya hampir sama dengan sistem lumpur aktif, dimana mikroorganisme berkembangbiak dan menempel pada  permukaan media penyangga. Didalam aplikasinya, proses pengolahan air limbah dengan sistem tricking filter secara garis besar ditunjukkan seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 5.2 Diagram alir Pengolahan Alternatif (Trickling Filter) Keuntungan : 

Tidak terganggu adanya beban hidrolik dan organik.



Mempunyai efisiensi pengolahan 60-80 %.



Tidak memerlukan lahan yang luas.



Kebutuhan oksigen tidak terlalu besar.

Kerugian : 

Kemungkinan timbulnya lalat (serangga).



Efluen berbau.



Perlu tenaga terlatih untuk operasi pengolahannya.



Memerlukan pengolahan lumpur yang lengkap.



Kehilangan tekanan cukup besar antara 1,8-3,6 atm

59

5.2.3 Alternatif 3 (Aeration Tank) :

Gambar 5.3 Diagram alir Pengolahan Alternatif (Aeration Tank)

Keterangan : 1. Saluran Pembawa 2. Sumur Pengumpul 3. Pompa 4. Bar Sreen 5. Grit Chamber 6. Bak Ekualisasi 7. Bak Pengendap I 8. Aeration Tank 9. Secondary Clarifier 10. Disinfeksi 11. Thickener 12. Digester 13. Sludge Dryng Bed / Fiter Press

Keuntungan : 

Mempunyai efisiensi removal BOD tinggi antar 80-85 %.



Dapat dimodifikasi sesuai karakteristik air buangan.



Efluen tidak berbau.



Terhindar dari gangguan lalat (serangga). 60

Kerugian : 

Memerlukan area yang luas.



Memerlukan proses stabilisasi lumpur.



Memerlukan tenaga profesional yang banyak dan terlatih.



Tidak fleksibel terhadap variasi beban hidrolik.

5.2.4 Alternatif 4 Rotating Biological Contactors (RBC) : Rotating Biological Contactor (RBC) adalah suatu proses perngolahan air limbah secara  biologis yang terdiri atas didsc melingkar yang diputar oleh poros dengan kecepatan tertentu. Unit  pengolahan ini berotasi dengan pusat pada sumbu atau as yang digerakkan oleh motor drive system dari diffuser yang dibenam dalam air limbah, dibawah media.

Gambar 5.4 Rotating Biological Contactor Cara Kerja : Mekanisme aerasi terjadi ketika mikroba terpapar oksigen di luar air limbah sehingga terjadi  pelarutan oksigen akibat difusi. Sesaat kemudian, mikroba ini tercelup lagi ke dalam air limbah sekaligus memberikan oksigen kepada mikroba yang tersuspensi di dalam bak. Bersamaan dengan itu terjadi juga reintake material organik dan anorganik yang merekat didalam biofilm. Tetesan air  berbutir-butir yang jatuh dari media plastik dan bagian biofilm yang merekat dipermukaan plastik  juga memberikan peluang reaerasi. Begitu seterusnya secara kontinyu 24jam sehari, ada yang bagian terendam, ada bagian yang terpapar oksigen. Keuntungan : 

Mudah dioperasikan,



Mudah dalam perawatan



Tidak membutuhkan banyak lahan

61



Beberapa variasi parameter dapat di kontrol seperti kecepatan putaran disc, resirkulasi, dan waktu detensi.

Kerugian : 

Kerusakan pada materialnya seoerti as, coupling, bearing, rantai, gear box, motor listrik, dll.



Biaya kapital dan pemasangan mahal



Biaya investasi mahal jika debit airnya besar.

5.3

Dasar Pemikiran Pemilihan Alternatif

Dasar pemikiran pemilihan alternatif ditentukan oleh banyak aspek. Ada beberapa kriteria pemilihan dalam memilih alternatif yang terbaik, yaitu yang memiliki banyak keuntungan dan memiliki sedikit kerugian. 5.3.1

Kriteria Pemilihan Dalam menentukan kriteria pemilihan ini, digunakan pertimbangan pada beberapa

aspek, yaitu: 1. Efisiensi Pengolahan Ditujukan agar dapat dihasilkan efluen yang memenuhi persyaratan yang telah ditentukan untuk dikembalikan ke badan air atau dimanfaatkan kembali. 2. Aspek Teknis a. Segi konstruksi Menyangkut teknis pelaksanaan, ketersediaan tenaga ahli, kemudahan material konstruksi, dan instalasi bangunan.  b. Segi Operasi dan Pemeliharaan Menyangkut

ketersediaan

tenaga

ahli,

kemudahan

pengoperasian

dan

 pemeliharaan instalasi. 3. Aspek Ekonomis Menyangkut masalah financial atau pembiayaan dalam hal konstruksi, operasi dan  pemeliharaan IPAL. 4. Aspek Lingkungan

62

Kemungkinan

terjadinya

gangguan

yang

dirasakan

penduduk

akibat

ketidakseimbangan faktor ekologis. 5.3.2

Alternatif Pengolahan Terpilih Dari alternatif pengolahan yang telah dibahas, maka bangunan pengolahan biologis

yang digunakan adalah Activated Sludge dengan menggunakan pengolahan Oxidation Ditch, dengan pertimbangan : 1. Efisiensi removalnya tinggi. 2. Sludge yang dihasilkan lebih stabil, sehingga tidak memerlukan pengolahan lumpur yang lengkap, dan dapat dikeringkan tanpa menimbulkan lalat. Karena lokasi IPAL berada dekat dengan area pemukiman , yang tidak mungkin dibuat Tricking Filter. 3. Dapat dimodifikasi sesuai dengan karakteristik air buangan dengan debit yang cukup besar. Hal ini menguntungkan secara finansial. 4. Efluen yang dihasilkan lebih konstan. 5. Pengoperasiannya tidak terlalu sulit.

5.4

Perhitungan Mass Balance

Removal yang terjadi pada Bar Screen dan Grit Chamber sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Pada perhitungan mass balance ini digunakan debit pengolahan rata-rata (Qmaks) karena hasil pemompaan pada sumur pengumpul. Data-data perhitungan ad alah sebagai berikut : Qpeak

= 10,82 liter/detik = 0,01082 m³/detik

Qmin

= 3 liter/detik = 0,0003 m³/detik

Qaverage

= 6,01 liter/detik = 0,00601 m³/detik

[BOD]

= 312,2 mg/L

[COD]

= 622,3 mg/L

[SS]

= 366 mg/L

[N]

= 8,69 mg/L

[P]

= 1,66 mg/L

63

1. PRIMARY CLARIFIER (pengendap pertama)

Persentase removal : BOD = 40% COD = 40% SS

= 65%

 N

= 20%

P

= 20%

Qo = Qaverage = 6,01 liter/detik = 0,00601 m 3/detik = 519,264 m 3/hari

• Effluent : BOD = [BOD] x Qin = 312,2 mg/L x 519,264 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 162,114 kg/hari COD = [COD] x Qin = 622,3 mg/L x 519,264 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 323,138 kg/hari SS

= [SS] x Qin = 366 mg/L x 519,264 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 190,050 kg/hari

 N

= [N] x Qin = 8,69 mg/L x 519,264 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 4,51 kg/hari

P

= [P] x Qin = 1,66 mg/L x 519,264 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 0,86 kg/hari

• Effluent : BOD = (100-40)% x 162,114 kg/hari = 97,26 kg/hari COD = (100-40)% x 323,138 kg/hari = 193,8 kg/hari SS

= (100-65)% x 190,050 kg/hari = 66,51 kg/hari

 N

= (100-20)% x 4,51 kg/hari = 3,608 kg/hari

P

= (100-20)% x 0,86 kg/hari = 0,688 kg/hari

• Waste : BOD = 40% x 162,114 kg/hari = 64,84 kg/hari COD = 40% x 323,138 kg/hari = 129,255 kg/hari SS

= 65% x 190,050 kg/hari = 123,53 kg/hari

 N

= 20% x 4,51 kg/hari = 0,902 kg/hari

P

= 20% x 0,86 kg/hari = 0,172 kg/hari

• Qwaste : Kandungan SS dalam lumpur 6% Specific Grtavity (Sg) = 1,05 kg/L

64

 = , \ = 2.058,84 kg/hari % ,   = ., \ = 1.960,8 L/hari  =  , \

Massa lumpur = Vlumpur  = Qwaste

= 1,9608 m 3/hari Qeff  = Qo –  Qwaste = (519,264  –  1,9608) m 3/hari = 517,30 m 3/hari Sehingga : Effluen primary clarifier :

 \ , \     , \  \  = 187,63 mg/L  \ , \  [COD] =    , \  \  = 374,63mg/L  \ , \     [SS] = , \  \  = 128,57 mg/L  \ ,   \     [N] = , \  \  = 6,97 mg/L  \ , \     [P] = , \  \  = 1,33 mg/L [BOD] =

2. PENGOLAHAN BIOLOGIS (dengan Oxydation Ditch)

Data : Qinf 

= 517,30 m 3/hari

[BOD] = 187,63 mg/L [COD] = 374,63 mg/L [SS]

= 128,57 mg/L

[N]

= 6,97 mg/L

[P]

= 1,33 mg/L

Dari hasil analisa limbah : DO dalam reactor = 2,5 mg/L Derajat keasaman (pH) = 8 Temperatur (T) = 26° C X = 3000 mg/L

•

Untuk removal ammonia : Y = 0,2 mg VSS/mg NH 4+ - N KO2 = 1,3 kd = 0,05/hari

μm = 0,5/hari Safety Factor (SF) = 2,5 65

•

Untuk removal BOD : Y = 0,5 mg VSS/mg BOD Kd = 0,06/hari Se = BODeffluent yang diharapkan = 15 mg/L

Perhitungan :

1. Perhitungan rata-rata :

  . (1-0,833 . (7,2-pH))  + ,  . (1-0,833 . (7,2-8))  . , + ,

= μm . e0,098(T-15) .

μ’

= 0,5 . e 0,098(26-15) = 1,60/hari 2. Maksimum rate , k’ :

 ,/  k’ = =  ,  = 8/hari 3. Umur lumpur minimum :



  = Y . k’-kd = 0,2 . 8/hari-0,05 = 1,55/hari

θc min

= 0,64 hari

Umur lumpur , θ c = SF . θ c min = 2,5 . 0,64 hari = 1,6 hari 4. Faktor U untuk oksidasi ammonia :

  = Y . U - kd       = 3,375/hari U =    . =   0,0 5 .   , , 5. Konsentrasi ammonia di effluent : U=

 .   +

K  N = 10 0.051T-1,158 = 10 0.051 . 26-1,158 = 1,47 mg/L Sehingga :

 .   +  . 3,375/hari = , \ +  U=

 N = 1,072 mg/L 6. BOD removal :

  = Y . U –  kd      U =    . =   0,0 6 .   , , 66

= 1,37 mg BOD 5 removed/mg MLVSS . hari 7. Oksidasi BOD5 dan nitrifikasi :

•

Oksidasi BOD5

θ=

− = ,− \ = 0,042 hari = 1,008 jam  .  , .  \

•  Nitrifikasi θ=

− = ,−,\ = 0,00143 hari = 0,035 jam  .  , .  \

•  Denitrifikasi Px (MLVSS) = Y obs . Q . (So-Se) . 1000 Yobs =

 = ,  = 0,46 + .   +, . ,

Sehingga :

Px= Yobs . Q . (So-Se) . 1000 Px= 0,46 . 517,30 m 3/hari . (187,63-15) mg/liter . 1000 = 41.078.689,5 mg/hari = 41,08 kg/hari

Kandungan N dalam mikroba (C 5H7 NO2) = 12,4%  N removed = 12,4% . 41,08 kg/hari = 5,093 kg/hari

 \ ,   \   N = , \    \  = 9,84 mg/L ,−, \ = 0,6 R= , \  θ’= ;fV  = fraksi volume aerobic   c

aerobic

= 0,65 (trial and error sampai θ DN = θ’DN)

,  = 2,46 hari , ′  ; f  ’ = 0,8 f   =  +(−)  .  .  , = +−, . , . , = 0,78   .  . − = , . , . ,− θ  =   + .  . ′  . +, . , . , θc’ = VSS

VSS

2

= 0,03 hari = 0,72 jam

θ’DN =

  . 

; DO = 0,7 mg/L

UDN = 0,1 . 1,09 (T-20) . (1-DO) = 0,1 . 1,09 (26-20) . (1-0,7) = 0,05/hari

θ’DN =

 = −,−,\  = 0,0339 hari ≈ 0,04 hari  .  ,\ .  \

θDN = (1-Vaerobik ) . θa = (1-0,65) . 0,03 hari = 0,0105 hari ≈ 0,02 hari Jadi , θ’DN = θDN 67

Sehingga , θ = θ a = 0,03 hari = 0,72 jam Karena θ < 8 jam , maka θ Oxydation Ditch adalah 8 jam = 0,33 hari 8. Cek F/M ratio

 =  = , \  = 0,189  θ . X ,  .  \

…(0,05-0,4)

9. Resirkulasi VSS aerator (X) = 3000 mg/L Return VSS (XR ) = 7000 mg/L X . (Q + Q R ) = XR  . QR  3000 mg/L . (Q+Q R ) = 7000 mg/L . Q R  QR  / Q = 0,75

…(0,75-1,5)

Qr = Q / 0,75 Qr = 517,30 / 0,75 = 387,975 10. Waste BODeff  = Se = diharapkan 15 mg/L SSeff  = diharapkan 15mg/L 65% biodegradable = 0,65 . 15 mg/L = 9,75 mg/L BOD1 = 1,42 . 9,75 mg/L = 13,845 mg/L BOD5 sebagai SS = 0,68 . 13,845 mg/L = 9,415 mg/L BOD5 yang terlarut = (15-9,415) mg/L = 5,585 mg/L

  \ .  \ .  \ , \−\ . ,    = \ , .  \ .  \

Qwaste =

= 3,80 m3/hari

11. Effluent Qeff 

= Qinf  –  (Qwaste + QR ) = 517,30 m 3/hari –  (3,80 + 387,975) m 3/hari = 125,325 m 3/hari

Efisiensi removal BOD5 :

,−, \   100% = 97% , \ ,− \   100% = 92 % Sebagai BOD  overall = , \ Sebagai BOD5 terlarut = 5

68

Efisiensi removal COD = efisiensi removal BOD5 = 97% [BOD] = (100-97)% . 187,63 mg/L = 5,629 mg/L [COD] = (100-97)% . 374,63 mg/L = 11,239 mg/L [SS]

= (100-97)% . 128,57 mg/L = 3,875 mg/L

[N]

= (100-97)% . 6,97 mg/L = 0,209 mg/L

[P]

= (100-97)% . 1,33 mg/L = 0,04 mg/L

Untuk mendapatkan kesetimpangan massa diadakan iterasi perhitungan kembali dengan Qinfluen yang telah didapatkan dari perhitungan, yaitu : Q´ influen = Q influen + Q resirkulasi = 517,30 m³/hari + 387,975 m³/hari = 905,275 m³/hari

Iterasi ini berakhir hingga didapatkan Q’influen = Q influen Kemudiaan setelah didapatkan iterasi tahap I dilanj utkan dengan iterasi tahap II, yaitu kembalinya filtrat dari Sludge Drying Bed (SDB) menuju bak pengendap I. 12. Filtrat yang dikembalikan (dari Sludge Drying Bed)

•

Konsentrasi sludge cake = 25% solid + 75% air

•

Sludge Oxydation Ditch 0,58% solid

•

Massa sludge Oxydation Ditch (OD) =

 ,% , \− \ . , \ .  \ .  \ = ,% = 5.744,913 kg/hari

, \ = 2.058,83 kg/hari %

•

Massa sludge Bak Pengendap I =

•

Total Mass Flow Rate = Massa sludge OD + Massa sludge BP I = 5.744,913 kg/hari + 2.058,83 kg/hari = 7.803,74 kg/hari

•

Total solid = {41,08 kg/hari-(15 mg/L . 517,30 m 3/hr . 10-6 kg/mg . 10 3 L/m}+ 123,53 kg/hr = 33,3205 kg/hari + 123,53 kg/hari = 156,85 kg/hari

•

95% solids capture = 0,95 . 156,85 kg/hari = 149,0075 kg/hari

•

Sludge cake =

•

Massa resirkulasi filtrate

, \ = 596,03 kg/hari % = 7.803,74 kg/hari 596,03 kg/hari = 7.207,71 kg/hari

•

Qresirkulasi = Volume =

   

; Sg = 1,05 kg/L

69

=

., \ = 6.864,486 L/hari , \

= 6,864 m 3/hari

5.5. Preliminary Sizing

Perhitungan preliminary sizing untuk setiap bangunan pengolahan air buangan adalah sebagai berikut : Diketahui : Q average

= 0,00601

m³/detik

Q peak

= 0,01082

m³/detik

Q minimum

= 0,0003

m³/detik

1. Bar Screen Rencana : Bar screen dipasang sebelum sumur pengumpul : Kecepatan, (v)

= 0,6

m/detik

Panjang saluran, (p)

=7

m

Kedalaman Saluran, (h)

= 0,7

m

Across = Q peak /v

= 0,018

m²

Lebar bukaan, (L bukaan) = A/h

= 0,02

m²

Jumlah bukaan, (n) = L bukaan / jarak bar

=1

Perhitungan :

Lebar saluran, (l) = n * jarak bar + n * lebar bar = 0,5

m

Asurface = p * l

= 3,5

m²

Kedalaman sumuran, (h)

= 0,5

m

Diameter Screw Pump, (D)

= 0,7

m

Jarak dari dinding ke Screw Pump

= 0,5

m

Lebar sumuran, (l) = 2 * D + 3 * jarak

= 2,90

m

x = h / tg (30°)

= 0,87

m

Panjang sumuran, (p) = x + 1,5

= 2,37

m

Asurface = p * l

= 6,861

m²

2. Sumur Pengumpul Rencana :

Perhitungan :

70

3. Grit Chamber Rencana : Digunakan tipe rectangular horisontal flow dengan proportional weir Qaverage

= 0,00601

m³ / detik

Jumlah Grit Chamber

=1

buah

Waktu detensi, (td)

= 45

detik

Kecepatan horisontal, (Vh)

= 0,25

m/detik

Kedalaman, (h)

= 0,4

m

Volume, (V) = Q * td

= 0,270

m³

Across = Q / Vh

= 0,024

m²

Lebar Grit Chamber, (W) = Across / h

= 0,06

m

Panjang teoritis, (L´) = V / (h * W)

= 11,25

m

Panjang total, (L) = L´ + 20 % * L´

= 13,5

m

Asurface = L * W

= 0,81

m²

Qaverage

= 0,00601

m³/detik

Over Flow Rate, (OFR)

= 30

m³/m²detik

Jumlah bak

=1

buah

Waktu detensi, (td)

=2

jam

Kedalaman, h

= 2,5

m

Rasio p : l

=4

Perhitungan :

4.

Bak Pengendap I Rencana :

Menggunakan bak pengendap I tipe rectangular

Perhitungan : Q tiap bak

= 0,00601

m³/detik

Volume bak, (V) = Q * td

= 0,01202

m³

Asurface = Q / OFR

= 0,0002

m²

Lebar bak, (l) = ( 0,25 * Asurface)^0,5

= 0,007

m

Panjang bak, (p) = 4 * l

= 0,028

m

71

5. Oxidation Ditch Rencana : Jumlah bak

=1

buah

Qaverage

= 0,00601

m³/detik

Q tiap bak

= 0,01082

m³/detik

Q resirkulasi = 75 % Q bak

= 0,0081

m³/detik

Q pengolahan = Q bak + Q resirkulasi

= 0,01892

m³/detik

Jarak antar saluran ditch, (d)

=2

m

Lebar saluran atas,(b1)

=4

m

Lebar saluran bawah, (b2)

= 2,5

m

Kedalaman, (h)

= 1,5

m

Waktu tinggal hidrolik, (td)

=8

jam

Volume bak, (V) : Q * td

= 8,40

m³

Luas penampang, (A) = 0,5 * (b1 + b2 ) * h

= 4,875

m²

Panjang saluran, (L) = V / A

= 1,72

m

Jari-jari belokan luar, (R) = 0,5 * (2 * b1 +d)

= 5,00

m

Keliling ujung saluran OD, (K´) =

= 15,70

m

= 31,40

m

Q pengolahan

= 0,01227

m³/detik

Jumlah bak

=1

buah

Solid loading, (SL)

= 2,75

kg/m²,jam

MLSS yang masuk, (X)

=4

kg/m³

= 0,0178

m²

= 0,1505

m

Perhitungan :



*R

Panjang 2 saluran melingkar, (K) = 2 * K

6.

Secondary Clarifier : Rencana : Digunakan secondary clarifier tipe circular

Perhitungan : Asurface = (Q * X) / SL Diameter clarifier, (D) = ((4 * A ) /



) ^ 0,5

72

7.

Sludge Drying Bed Diketahui : Debit lumpur (dari hasil perhitungan mass balance) Q lumpur BP l

= 1,9608

m³/hari

Q lumpur Oxidation Ditch

= 27,83

m³/hari

Q waste

= 3,80

m³/hari

Kadar solid

=6

%

Kadar air

= 94

%

Kadar air cake sludge

= 75

%

Jumlah bed

= 12

buah

Waktu pengeringan, (td)

= 11

hari

Tebal bed, (h)

= 0,2

m

Rasio p : l

= 1,5

Rencana :

Perhitungan :

8.

Volume cake kering, (Vi) = Q waste * td

= 41,8

m³

Asurface = Vi / h

= 209

m³

A tiap bed

= 17,41

m²

Lebar bak, (l) = (1/1,5 * A ) ^ 0,5

= 3,40

m

Panjang bak, (p) = 1,5 * l

= 5,1

m

Chlorinasi Rencana : Pencampuran menggunakan bangunan baffle channel Q pengolahan

= 0,01227

m³/detik

Jumlah bak

=1

buah

Jumlah baffle

= 10

buah

Waktu kontak, (td)

= 10

menit

Kecepatan aliran, (Vh)

=4

m/menit

Kecepatan aliran di belokan, (Vb)

=8

m/menit

Kedalaman saluran, (h)

=1

m

Across = Q / Vh

= 0,00307

m²

Lebar saluran lurus, (W1) = Across / h

= 0,00307

m

Across belokan = Q /Vb

= 0,00153

m²

Perhitungan :

73

Lebar belokan, (W2) = Across belokan / h

= 0,00153

m

Panjang total saluran, (L) = Vh * td

= 2400

m

Panjang tiap saluran, (L´) = L /n

= 240

m

Asurface total = L´ * (n * W1)

= 7,368

m²

74

BAB VI PERHITUNGAN DED PENGOLAHAN PENDAHULUAN

Air buangan adalah kombinasi cairan dan sampah-sampah cair yang berasal dari  pemukiman , perdagangan , perkantoran dn industry bersama-sama dengan air tanah , air  pemukiman dan air hujan yang mungkin ada. Setiap air buangan tentunya bias dikatakan sebagai bahan sisa hasil aktivitas manusia yang sifatnya mempunyai kecenderungan mencemari alam. Untuk itu proses pengolahan air limbah sangat diperlukan keberadaannya , dengan criteria-kriteria yang harus dipenuhi , yaitu : a. Kesehatan , proses harus mampu mengurangi atau bahkan menghilangkan organisme  pathogen.  b. Kultur , proses dapat diterima oleh masyarakat sekitar. c. Ekologi , proses harus aman bagi lingkungan sekitar. d. Ekonomi , proses harus sesuai dengan kemampuan ekonomi dan modal yang tersedia e. Standard , proses harus memenuhi standard yang berlaku. f. Gangguan , proses tidak menimbulkan hal atau gangguan yang merugikan. Pada dasarnya proses pengolahan dibagi menjadi tiga tahap , yaitu : 1. Pengolahan pendahuluan 2. Pengolahan kedua 3. Pengolahan lanjutan Untuk pengolahan kedua dan pengolahan lanjutan akan dijelaskan pada bab tersendiri. Sedangkan untuk pengolahan pendahuluan , akan dijelaskan secara detail mengenai tahapan  proses pengolahannya pada bab ini. 6.1

Saluran Pembawa

Saluran pembawa ini merupakan saluran menuju instalasi pengolahan air limbah , yang akan membawa air limbah dari perumahan RW 01 Desa Kepuh Kiriman Kecamatan Waru Kabupaten

Sidoarjo,

baik

domestik

maupun

non

domestik.

Adapun kapasitas pengolahan yang akan digunakan sebagai dasar perhitungan adalah debit pada tahap 2017-2027. Qpeak

= 10,82 liter/detik = 0,01082 m³/detik 75

Qmin

= 3 liter/detik = 0,0003 m³/detik

Qaverage

= 6,01 liter/detik = 0,00601 m³/detik

Untuk kriteria desain saluran pembawa adalah sebagai berikut :

•

Terbuat dari beton , n = 0,015

•

Saluran bentuk pipa

•

Kemiringan , S = 0,0003

•

Kecepatan aliran dalam saluran , v= 0,3 m/detik –  2,5 m/detik

Perhitungan : •

Penentuan diameter saluran Diasumsikan d/D = 90% (dimana pada saat Q peak  masih tersisa tinggi renang sebesar 10%) ; maka berdasarkan table (lampiran) diperoleh k = 0,44. Q = k / n . d 8/3 . S1/2 Untuk Q peak , maka d peak  =

\. \\

Dimana : Q = debit saluran (m 3/detik) n = koefisien kekasaran Manning d = Kedalaman aliran S = Slope saluran Sehingga :

\ \ ,    ,\, . ,\  = 0,234 m ≈ 0,23 m d  = 0,255 m ≈ 0,30 m = 300 mm d/D = 0,9 , maka D = ,  peak =

Jadi diameter pipa (D) = 300 mm Dengan diameter yang sama dicari d min untuk Q min :

Q = k’/n . D 8/3 . S1/2 k’ =

\ . \ = ,\\. \, = , 0,00048  . ,  . , ,

dengan k’ = 0,0 0048 ; maka berdasarkan table diperoleh d/D = 0,14 Sehingga : dmin = 0,14 D = 0,14 . 0,3 m = 0,042 m

76

Kontrol kecepatan

•

Pada saat Q peak : v peak

\ \  ,    ,     = \ .  = , ., . .  = , . , . , . ,  = 0,170 m/detik

Pada saat Qmin : Vmin =

 = , \ = , \   \ .  , ., . .  , . , . , . ,  

Vmin= 0,03 m/detik

6.2.

Bar Screen

Fungsi dari bar screen adalah untuk menyaring benda-benda padat dan kasar yang ikut hanyut dalam air buangan yang dapat menimbulkan kerusakan atau clogging (penyumbatan) dan untuk melindungi peralatan seperti pompa. Kriteria desain untuk bar screen dapat dilihat pada table berikut ini : Tabel 6.1. Faktor desain pembersihan bar screen Kriteria Desain

Pembersihan Manual

Pembersihan Mekanik

1. Kecepatan melalui rack (v) , m/detik

0,2-0,6

0.6-1.0

4-8

8-10

25-50

50-75

3. Jarak antar batang (b) , mm

25-75

10-50

4. Slope batang dari vertical , (derajad)

45-60

75-85

5. Headloss yang diijinkan (hL) , mm

150

150

6. Headloss maksimum (hL) , mm

800

800

2. Ukuran bar :

• Lebar (w) , m • Kedalaman (D) , mm

Sumber : Qosim , Wastewater Treatment Plants : Planning , Design , and Operations , 1985 , hal 158

77

Tabel 6.2. Faktor bentuk bar (β) Tipe Bar

Β

a. Sharp-edged rectangular

2.42

 b. Rectangular with semiculicular upstream face

1.83

c. Rectangular with semiculicular upstream and downstream

1.67

faces d. Circular

1.79

e. Tear shape

0.76

Sumber : Qosim , Wastewater Treatment Plants : Planning , Design , and Operations , 1985 , hal 161 Direncanakan : a Kemiringan batang = 60 ᵒ  b Kecepatan aliran = 0,60 m/detik c Jarak antar kisi / batang , (b) = 1,5cm = 0,015 m d Ketebalan batang / diameter batang , (w) = 1cm = 0,01 m e Batang berbentuk segi empat , sisi miring , (β) = 2,42 f  Kedalaman air sama dengan kedalaman dalam saluran pembawa = 0,10 m Perhitungan :

Luas bukaan kosong (A kosong ) :

•

Akosong  =

 = , \ = 0,018   , \

Lebar bukaan total :

•

  ,     Lebar bukaan total =   = ,  =0,02 m •

Jumlah bukaan : Jumlah bukaan =

•

   = ,  =1,33 ≈2 ℎ    , 

Jumlah bar (n) : n = Jumlah bukaan  –  1 = 2-1 = 1 buah

78

Lebar saluran = Jumlah bukaan . Jarak antar bar + n . = 2 . 0,015 m + 1 . 0,01 m = 0,015 m ≈ 0,04 m

Persamaan energy :

     =       ℎ Dimana : z1 dan z2 : tinggi diatas datum v1 dan v2 : kecepatan aliran pada titik 1 dan 2 d1 dan d2 : kedalaman aliran pada titik 1 dan 2

    Hl : kehilangan tekanan (headloss) =     

;=0,25

Bila : datum = z 2 z1 = 5cm (0, 05m) di atas datum maka :

  0,170 0,01082 0, 1 70 0, 0 1082 0,05 0,7  2  9,81 = 0   2  9,81 2  9,81  2  9,81  d2 = 1 m Jadi kedalaman pada titik 2 = 1 m Cek kecepatan : v=

, \ = 0,2705 m/detik ,  .  

…. (0,2 –  0,6) m/detik

Headloss yang terjadi :

79

− , ,   ℎ= ., = 0,0022 m Perhitungan antara sebelum dan sesudah screen: Persamaan energy :

 =      ℎ     ,   ,   01 ., =0d  ., Z2 + d2 +

d3 = 1 m Jadi kedalaman pada titik 3 = 1 m Cek kecepatan :

 = ,, .\  =0,2705 \

…. (0,2-0,6) m/detik

Headloss :

\ .  ℎ=2,42 . .,  .0,01.sin60°=0,0048  \ = 1,49 \  =  .  = ,,   . ,  Perhitungan headloss saat 50% clogging :

•

Saat 50% clogging , luas area kisi berkurang 50%

•

Kondisi setelah bar screen dianggap tetap seperti saat bersih

•

Kecepatan aliran melalui kisi saat 50% clogging :

 ,,.  .,\ .   = 0,36 \ •

Kecepatan dalam saluran , v12 :

 = ,,\   .   =0,2705 \ •

Headloss : 80

ℎ = •

,−,   =     .  = , . ., ,    ,

− 

Persamaan energy :

            =        ℎ 0′  ,., =01 ,.,  , d’2 = 1,159 m ≈ 1 m Jadi kedalaman air di titik 2 saat clogging adalah 1 m

•

Headloss :

ℎ= ,, = 0,115  •

Kedalaman kritis sebelum free fall ke sumur pengumpul : Q = b . dc3/2 . g1/2 dc =

•

\ = 0,4   . \ \ = ,. .  ,\

Ketinggian pelimpah

     =    ℎ   ,   ,   01 ., =   .,  0,115 Zc ≈ 4,39 m ≈ 4,4 m

6.3

Sumur Pengumpul dan Pompa

Sumur pengumpul (sump well) dalam pengolahan air buangan berfungsi : 1. Menampung air buangan dari sewer yang kedalamannya berada dibawah permukaan instalasi pengolahan air buangan sebelum air buangan dipompakan. 2. Menstabilkan debit air buangan ataupun konsentrasi , sehingga tidak terjadi shock loading 81

Air buangan dalam sumur pengumpul dinaikkan dengan pompa. Salah satu jenis pompa yang digunakan dalam pemompaan air buangan adalah pompa ulir (screw pump) , dimana dengan pompa ini air buangan yang mengandung material kasa r dapat dipindahkan tanpa merusak pompa. Waktu tinggal hidrolik (td) air buangan didalam sumur pengumpul tidak lebih dari 10 menit (td < 10 menit) , sehingga tidak terjadi kondisi septic yang dapat menimbulkan bau dan supaya tidak terjadi pengendapan.

a)

Perhitungan Pompa Ulir Kriteria desain yang digunakan dalam perencanaan pompa ulir adalah :

• Kapasitas (Q) = (0,01-0,20)m3/detik • Diameter screw = (0,3-3)m • Sudut kemiringan = 30 ᵒ-38ᵒ • Total head maksimum = 9 m • Kecepatan motor = (20-125) Direncanakan :

• Jumlah sumur pengumpul = 1 sumuran • Jumlah pompa ulir = 1 buah • Qscrew pump =

, \ =0,01082 \ = 0,6492 \ 

Dari table data teknis pompa Archimedean Screw (terlampir) , diperoleh : Sudut kemiringan (a) = 30 ᵒ Kecepatan motor = 64 rpm Diamater screw (D) = 700 mm = 0,7 m Head limit (H2) = 4,5 m

Perhitungan :

• Kedalaman air di sumur pengumpul : hi = =

3⁄4 3⁄4

 . D . cos a

 . 0,7 m . cos 30 ᵒ = 0,45 m

• Kedalaman air di discharge (σh) : σh = D/4 = 0,7 m / 4 = 0,175 m ≈ 0,2 m • Static head pompa (H) : 82

H = H2 + σh –  hi = 4,5 m + 0,2 m  –  0,45 m = 4,25

• Power pompa :

... ; = 997,07 /m  (T = 25 C)  = 75%  , \ . , \ . ,  . , \ P= % 3

P=

ᵒ

≈ 599,7 Wh = 0,59972 kWh  b) Perhitungan Sumur Pengumpul Perhitung :

• Jarak dari dinding ke screw dan antar screw direncanakan 0,5 m • Lebar saluran pengumpul ( I ) : I = 2. D + 3 . jarak antar screw = 2. 0,6 m + 3 . 0,5 m = 2,90 m

• Kedalaman sumur pengumpul (d) : d = hi + Fb

; Fb = Free board direncanakan 0,55 m

= 0,45 m + 0,55 m = 1,00 m

• Panjang sumur pengumpul (p) :  p = x + 1

     ,  = 0,8 m x= t°

tan a =

Sehingga :  p = 0,8 m + 1,5 m =2,3 m

• Volume sumur pengumpul (V) : V = hi . p . I = 0,45 m . 2,3 m . 2,9 m = 3,0015 m 3

• Kontrol waktu detensi (td) td =

 = ,  = 277 detik = 4,61 menit  ,  \

Kontrol td saat Qminimum :

  ,    td = =  , \ = 1000 detik = 16,7 menit

83

6.4. Grit Chamber

Grit Chamber berfungsi untuk memisahkan partikel grit atau padatan yang tersuspensi yang berukuran diameter >0,2 mm , yang terbawa air buangan supaya tidak mengganggu  pengolahan selanjutnya. Terbawanya grit dalam proses akan mengganggu efisiensi  pengolahan terutama pada pengolahan lumpur karena grit tidak dapat diuraikan. Disamping itu adanya grit chamber dapat melindungi atau memperpanjang umur dari  peralatan yang digunakan , karena :

• Mengurangi pembentukan deposit pad pipa atau saluran • Mengurangi frekuensi pembersihan digester yang diakibatkan oleh akumulasi grit Penghilangan grit bertujuan untuk : 1. Melindungi atau mencegah terjadinya gerakan padatan mekanis dan pompa akibat  pemakaian yang tidak perlu dan adanya abrasi. 2. Mencegah terjadinya penyumbatan dalam pipa akibat adanya endapan kasar pada saluran. 3. Mencegah efek sedimentasi pad dasar sludge digester dan primary sedimentation. 4. Menurunkan akumulasi material inert dalam kolam aerasi dan sludge digeste r yang akan mengakibatkan berkurangnya volume yang dapat digunakan. Secara umum grit chamber dibedakan menjadi dua , yaitu : 1. Conventional / Velocity Controlled / Horizontal Flow Grit Chamber , debit yang melalui saluran ini mempunyai arah horizontal dan kecepatan aliran dikontrol oleh dimensi unit yang digunakan atau melalui penggunaan weir khusus pada bagian effluent. 2. Aerated Grit Chamber , merupakan bak aerasi dengan aliran yang spiral , dimana kecepatan melingkar dikontrol oleh dimensi dan jumlah udara yang disuplai. Pada akhir bak (grit chamber) dipasang proportional weir yang berfungsi untuk meratakan debit yang keluar dari grit chamber. Kriteria desain :

• Waktu detensi (td) = (40-90) detik • Kecepatan horizontal (vh) = (0,25-4) m/detik • Lebar saluran = (1-1,5) m • Ketinggian volume pasir = minimal 10 cm 84

Direncanakan :

• 1 buah grit chamber dan 1 buah lagi untuk cadangan • Partikel minimum diameter 0,02 mm • Suhu air (T) = 25ᵒC • Viskositas (ʋ) = 0,8975 . 10 -6 m2/detik = 0,8975 . 10 -2 cm2/detik • Kecepatan mengendap (vs) = 0,6 m/menit (100 mesh) Perhitungan :

• Q pengolahan = Qaverage = 0,00601 m 3/detik • Waktu detensi (td) direncanakan 45 detik = 0,75 menit Sehingga : Volume (V) = Q . td = 0,00601 m 3/detik . 45 detik = 0,27045 m 3

• Dimensi Grit Chamber : Luas permukaan bak (A s) : As =

= , \  = 0,601 m  , \ .  \ 

As = p. l

2

; direncanakan p:l = 5:1

0,601 m 2 = 5 I . I = 5 I 2 I = 0,346 m  p = 1,73 m Koreksi kecepatan mengendap (vs) :

\   ,    v  = =   .  = ,  . ,  s

= 0,01004 m/detik = 0,6024 m/menit Kedalaman air : V=p.I.h h=

 = ,   = 0,451 m ≈ 0,45 m  .  ,  . , 

Koreksi volume : V=p.I.h = 1,73 m . 0,346 m . 0,45 m = 0,269 m 3 Koreksi waktu detensi (td) : td =

 = ,  ≈ 44   , \

… (40-90)

85

• Grit Storage Debit buangan per hari (Q) : Q = 0,00601 m 3/detik = 519,264 m 3/hari Hasil tes laboratorium menunjukkan dalam 1 m 3 air limbah dihasilkan 0,025 L pasir , maka : V pasir  = 0,025 L/m 3 . 519,264 m 3/hari . 10-3 m3/L = 0,013 m 3/hari Direncanakan pembersihan dilakukan 7 hari sekali V pasir  = 0,013 m3/hari . 7 hari = 0,091 m 3 Dimensi grit Storage : Direncanakan : p = 1,73 m

 p’ = 0,5 m

; I = 0,346 m

; I’ = 0,2 m

Tinggi (t) grit storage : A = p . I = 1,73 m . 0,346 m = 0,598 m 2

A’ = p’ . I’ = 0, 5 m . 0,2 m = 0,1 m 2 V = 1/3 . t . {A + A’ + ( A . A’ ) 0,5 } 0,091 m 3 = 1/3.t .{ 0,598 m2 + 0,1 m 2 + ( 0,598 m 2 . 0,1 m 2)0,5 } t = 0,31 m

t

I’

I

P

P Gambar 6.2. Tipikal Grit Storage

• Sistem inlet Merupakan lanjutan dari pemompaan pada unit pengolahan sebelumnya yang membagi 86

air limbah dari hasil pemompaan menuju grit chamber. Direncanakan : Terbuat dari beton (n=0,015) Penampang ekonomis (b=2h) , dengan bentuk segi e mpat Kecepatan aliran dalam saluran inlet (v) direncanakan = 0,3 m/detik Panjang saluran inlet (L) = 2 m Dimensi saluran pembagi : Q = 0,00601 m 3/detik A=

 = , \ = 0,02 m  , \

2

A = b . h = 2h . h = 2h 2 0,02 m2 = 2h2 h = 0,1 m  b = 2h = 0,2 m Koreksi kecepatan : vcek  =

 =  = , \  = 0,3 m/detik   .  ,  . , \

Jari-jari hidrolis (R) : R=

 =  .  =  .  =  = ,  = 0,05 m   +   +   

Slope saluran inlet : S=

 . ,   \.  = , \  ,\

 = 0,00106

Headloss yang terjadi dalam saluran (hf) : hf = S . L = 0,00106 . 2 m = 0,00212 m

• Pintu air Direncanakan : Digunakan 2 buah pintu air pada saluran pembagi inlet , dengan lebar pintu air (b) = 0,6 m dan Cd = 0,6 Q = 2/3 . Cd . b .

 2 

 . h3/2

0,00601 m 3/detik = 2/3 . 0,6 . 0,2 m .

2 .9,81 \ 

 . h3/2

h = 0,0022 m

87

Kecepatan pelimpah pada pintu air (v) : v=

 =  = , \ = 4,55 m/detik   .  ,  . , 

Headloss pada pintu air (hf) :

 \    ,     hf =   . =   .  .  .    , . ,  . ,  ., \ = 26 m

• Sistem outlet Proportional weir : Tinggi air di alat ukur (h) : h = kedalaman aliran –  kedalaman grit storage = 0,75 m  –  0,45 m = 0,3 m = 0,9 ft Debit air limbah yang melalui weir : Q = 0,00601 m 3/detik . 35,287552 cfs/(m 3/detik) = 0,21 cfs Dimensi weir : Q = 4,97 . a

0.5

 . b . (h  –  a/3)

Direncanakan a = 10 cm = 0,328 ft  b =



, . , . −\

= , . ,,, . ,−,\

= 0,020 ft = 0,0061 m ≈ 0,006 m Direncanakan : y = 0,4 m = 1,312 ft y/a =

,  = 4 , 

Dari table y/a maka x/b (Marsono , Hidrolika Untuk Tehnik Penyehatan dan Lingkungan) Jika y/a = 4 ; maka x/b = 0,295 Sehingga : x = b . 0,295 = 0,006 m . 0,295 = 0,00177 m ≈ 0,002 m

88

x y

h

a

b Gambar 6.3. Tipikal Proportional Weir

• Saluran antara Grit Chamber dengan Bak Pengendap I Merupakan saluran yang mengalirkan air limbah dari grit chamber menuju bak  pengendap I. Direncanakan : Terbuat dari beton (n = 0,015) Penampang ekonomis (b = 2h) , dengan bentuk segi empat Debit air limbah (Q) = 0,0013 m 3/detik Panjang saluran inlet (L) = 4 m Lebar saluran (b) = 0,434 m Koreksi kecepatan :

\   ,   v  = =   .  = ,  . ,   = 0,3 m/detik Jari-jari hidrolis (R) :   .  =  .  =  = ,  = 0,05 m R= =  + +   cek 

Slope saluran inlet : S=

.\ , \.  = ,\ ,

 = 0,00106

Headloss yang terjadi dalam saluran (hf) : hf = S . L = 0,00106 . 4 m = 0,00424 m

6.5 Bak Pengendap I (primary clarifier)

Prinsip dalam bak pengendap I adalah memisahkan padatan tersuspensi dalam air secara gravitasi. Hal ini dapat dilakukan dengan mengatur kecepatan horizontal partikel agar tidak lebih besar dari kecepatan mengendapnya. Di dalam bak pengendap I dimungkinkan 89

terjadi pemisahan Suspended Solid (SS) sebesar 50%-70% dan BOD berkisar antara 25%40%. Efisiensi removal dari partikel yang memiliki ukuran , bentuk , dansitas dan specifi c gravity yang sama tidak tergantung pada kedalaman , tetapi dipengaruhi luas permukaan dan waktu detensinya. Sasaran dalam bak pengendap I dalam pengolahan air buangan adalah klarifikasi dan penebalan sludge. Bak pengendap I ini terdiri atas 4 ruang fungsional , yaitu : 1. Zona Inlet : Ruang yang berfungsi untuk memperhalus aliran transisi dari influent ke zona settling 2. Zona Settling : Ruang yang berfungsi untuk pengendapan partikel-partikel diskrit dari

air buangan 3. Zona Sludge : Ruang yang berfungsi untuk menampung sementara mat erial (lumpur)

yang diendapkan 4. Zona Outlet : Ruang yang berfungsi untuk memperhalus aliran transisi dari settl ing ke effluent. Bak pengendap I ini didesain berdasarkan Surface Loading Rate (SLR) atau Over Flow Rate (OFR) yang dinyatakan dalam m 3/m2.hari. Begitu juga dengan factor lain yang mempengaruhi proses pengendapan ini harus diperhitungkan agar pr oses pengendapan dapat  berjalan secara optimal. Weir Loading Rate (WLR)

Selain Over Flow Rate yang mempengaruhi penghilangan atau removal pada bak  pengendap I juga terdapat Weir Loading Rate. Pada umumnta bak pengendap I didesain dengan WLR kurang dari 370m 3/m.hari.

• WLR untuk Qaverage ≤ 44L/detik = 124 m 3/m.hari. • WLR untuk Qaverage > 44L/detik = 186 m 3/m.hari. Scour Velocity

Hal ini penting dalam operasi sedimentasi pada bak pengendap I , dimana kecep atan horizontal diusahakan tetap rendah agar partikel yang telah diendapkan tidak tergerus dari dasar bak. Over Flow Rate (OFR)

Over Flow Rate mempunyai efek pada penghilangan SS dan BOD dengan variasi dari karakteristik air buangan , proporsi solid yang dapat mengendap dan konsentrasi padatan , sebagaimana dalam table berikut ini : 90

91

Tabel 6.3. Over Flow Rate untuk Desain Clarifier Kondisi

Range

Tipikal

(m3/m2.hari)

(m3/m2.hari)

• Average Flow

30-50

40

• Peak Flow

80-120

100

• Average Flow

25-35

30

• Peak Flow

45-80

60

Primary Clarification sebelum Secondary Treanment

Primary Calrification dengan Activated Sludge

Sumber : Qosim , Wastewater Treatment Plants : Planning , Design , and Operations , 1985 Dimensi Bak Pengendapan I

Dalam proyek perencanaan ini bak pengendap I direncanakan berbentuk rectangular. Pemilihan ini berdasarkan pertimbangan luas lahan , kemudahan dalam operasional dan desainnya. Sedangkan criteria-kriteria yang digunakan dalam perencanaan ini adalah sebagai  berikut : Tabel 6.4. Kriteria Desain Bak Pengendap I Kriteria

Range (m)

Tipikal (m)

10-100

25-60

• L/W

1,0-7,5

4,0

• L/D

4,2-25,0

7-18

2,5-5,0

3,5

3-24

6-10

Panjang , L (m)

Kedalaman air , D (m) Lebar , W (m)

Sumber : Qosim , Wastewater Treatment Plants : Planning , Design , and Operations , 1985 Perhitungan :

•

Perhitungan dimensi bak : Debit pengolahan (Q) = 0,00601 m 3/detik Direncanakan : Jumlah bak : 1 buah bentuk rectangular Perbandingan panjang dengan lebar , L: W = 4 : 1 92

Kedalaman (D) = 2,5 m Over Flow Rate (OFR) = 30 m 3/m2 . hari Debit pengolahan tiap bak : Q bak  = 0,00601 m 3/detik Luas permukaan (As) : As =

 = , \ .  \ = 17,3 m     \ .

As = L . W

2

; direncanakan L : W = 4: 1

As = 4W2 17,3 m2 = 4W2 W = 2,08 m ≈ 2,1 m

; L = 4W = 8,4 m

Cek OFR : OFR

\ .  \   ,    = =   .= ,  . ,  = 29,436 m 3/m2.hari

… (25-35) m3/m2.hari

Cek waktu detensi (td) : Volume bak (V) = L . W . D = 8,4 m . 2,1 m . 2,5 m = 44,1 m 3 td

=

 = ,  ,  \

= 7337 detik = 2 jam

… (1-2) jam

Kecepatan horizontal (vh) : vh

=

 = ,   . 100 cm/detik   

= 0,114 cm/detik Cek bilangan Reynold (NRe) dan bilangan Froude (NFr) :

 =  .  =   .    = 73,94 cm  +   + .    .  = , \ . ,    =  ʋ , .  \

Jari-jari hidrolis bak (R) =  NRe

= 939

…….. < 2000

Karena NRe < 2000 , maka aliran yang terjadi adala h laminar.  NFr 2

=

  = , \  .  , \ . ,  93

 NFr

……. >10-5

= 0,000157

Karena NFr > 10-5 , maka tidak akan terjadi aliran pendek.

•

Desain Perforated Baffle : Direncanakan : Diameter lubang (d) = 10 cm = 0,1 m Kecepatan aliran melalui lubang (v) = 5 cm/detik = 0,05 m/detik

Debit aliran yang melalui lubang (Q’) : Q’ = Cd . A . v = 0,6 . 0,25 . ╥ . d 2 . 0,05 m/detik = 0,6 . 0,25 . ╥ . (0,1 m) 2 . 0,05 m.detik = 2,355 . 10 -4 m3/detik Jumlah lubang (n) : n=

 = ,\  ,. \ = 25,52 ≈ 26 lubang

Koreksi Q’ dan v :

\  ,    Q’ = =    = 0,00023 m /detik \  , \ ,   v= = =  , .  .  , .  . ,  = 0,02 m/detik 3

Kontrol NRe dan NFr :

 = , .  .  = , .  .  =  = ,  =  = , = 0,025 m  .. ..      , \ . ,     NRe =  .  = , . \ R=

= 557 …OK! < 2000 Karena NRe < 2000 , maka aliran yang terjadi adala h laminar.  NFr 2

=

  = , \  .  , \ . , 

= 0,0016  NFr = 0,04 …OK! >10-5 Karena NFr > 10-5 , maka tidak akan terjadi aliran pendek.

•

Zona Inlet : Direncanakan : Tinggi Baffle = 2,5 Lebar Baffle = 4,25 Jumlah lubang sisi vertical = 8 lubang Jumlah lubang sisi horizontal = 14 lubang Jarak antar lubang :

Pada sisi vertical , d =

,  . , ≈ 0,19 m = 19 cm + 94

Pada sisi horizontal , d =

,   . , ≈ 0,19 m = 19 cm +

Volume zona inlet : Direncanakan : lebar zona inlet (w) = 0,8 m

V=L.w.D = 4,25 m . 0,8 m . 2,5 m = 8,5 m 3

; L = W = 4,25 m

Waktu detensi dalam zona inlet :

  ,   Td = =  , \ = 1414 detik = 25,56 menit •

Zona Sludge : Diasumsikan : TTS = 6% dari air buangan Direncanakan : Pemompaan sludge (lumpur) dilakukan setiap 8 jam sekali Volume sludge per hari (V) : V = 6% . Q = 6% . 0,00601 m 3/detik . 86400 detik/hari = 31,155 m 3/hari

Volume sludge setiap kali pemompaan

= 31,155 m 3 . 8 jam/24 jam = 10,385 m 3

Dimensi Sludge Storage : Direncanakan : L = 13 m

L’ = 11 m

; W = 4,25 m ; W = 2,25 m

A = L . W = 13 m . 4,25 m = 55,25 m 2

A’ = L’ . W’ = 11 m . 2,25 m = 24,75 m 2 V = ½ . h . { A + A’ + (A . A’) 1/2 } 10,385 m 3 = 1/3 . h . {55,25 m 2 + 24,75 m 2 + (55,25 m 2 . 24,75 m 2)1/2} h = 0,26 m

95

Jadi kedalaman sludge storage adalah 0,63 m

h

W’

W

L’

L Gambar 6.2. Tipikal Sludge Zone (tampak atas)

Pengurasan lumpur : Direncanakan : Digunakan pompa setrifugal non clogging Debit (Q) pemompaan = 25 L/detik = 0,025 m 3/detik Kecepatan (v) pemompaan = 1,5 m/detik Luas penampang pipa (A) : A=

 = , \ = 0,017 m  , \

2

Diameter pipa (D) : A= D=

1⁄4  . \ =  . , \  , . ╥ . D2

≈ 0,15 m = 15 cm

Cek kecepatan :

\ \  ,    ,    V= =  , .  .  = , . , . ,  = 1,42 m/detik Lama pengurasan lumpur : t=

 = ,   = 415,4 detik = 0,11 jam  ,  \

Karakteristik pompa yang dibutuhkan : Perhitungan headloss : Suction : Hf mayor

=

, .  . ,, .

; L = 30 m

96

=

, , . \  . ,

. 30 m

= 0,425 m Hf minor

=2k.

 

= 2 . 0,47 .

; k = 0,47

, \  . , \

= 0,097 m Hf suction = Hf mayor + Hf minor = 0,425 m + 0,097 m = 0,522 m

Discharge : Hf mayor =

=

, .  . ,, . , , . \  . ,

; L = 100

 . 100 m

=1,416 m

Hf minor = k .

 

= 0,47 .

, \  . , \

= 0,048 m Hf discharge = Hf mayor = Hf minor = 1,416 m + 0 048 m = 1,464 m H static = D + h + Freeboard –  elevasi muka air (lihat profil hidrolis) = 2,5 m + 1,2 m + 0,3 m  –  1,477 m = 2,523 m Sisa tekan yang diharapkan 10 cm Total head pompa = H static + Hf suction + Hf discharge + sisa tekan

= (2,523 + 0,522 + 1,464 + 10) m = 14,509 m ≈ 14,5 m Spesifikasi pompa : Debit pemompaan = 25 L/detik Head total = 14,5 m Diameter pipa suction = 15 cm = 150 mm Diameter pipa discharge = 15 cm = 150 mm

97

•

Sistem outlet Merupakan saluran yang menyalurkan air limbah dari bak pengendap I menuju  pengolahan selanjutnya (pengolahan biologis / Oxidation Ditch). Rencana : Pada system outlet ini digunakan pelimpah dan V-notch weir dengan a = 90° Tinggi muka air (h) = 4 cm = 0,04 m q = 8/15 . Cd . (2 g) 0.5 . tan (a/2) . h 5/2 ; Cd = 0,6

= 8/15 . 0,6 . (2 . 9,81) 0.5 . tan (90/2) . 0,04 5/2 = 4,54 . 10 -4 m3/detik Jumlah V-notch (3 on / 1 off) :

\ ,    Q=  = 0,002 m /detik   ,\ n= =  , . \ = 4,40 ≈ 4 3

Lebar V-notch (b) :

 b =

  =  .   = 8  = 0,08  t \ t°\

Panjang limpasan (L) : L = n . b = 4 . 8 cm = 32 cm = 0,32 m

Cek Weir Loading :

Panjang loading

Weir Loading

  . 2 n \    . 2 . 4 = 45,25 cm ≈ 0,4525 m = °\  ,\ = =   ,

=

= 0,0044 m 3/m2.detik = 380,16 m 3/m2.hari

…OK! (124-496) m3/m2.hari

 = ,  =41,875 ≈ 42 buah  ,   ,  =21,25 ≈ 22 buah Lebar pelimpah ( I ) = 1,70 m ; n = =  , 

Panjang pelimpah (p) = 3,35 m ; n =

98

Rencana : Tebal gutter = 10 cm = 0,10 m Lebar gutter = 35 cm = 0,35 m Tinggi air di atas gutter = 15 cm = 0,15 m

\ ,   .  Dimana , Q = Q masing-masing V-notch =  = 3,11 . 10 -4 m3/detik Q1 = 42/2 . 0,00013 m 3/detik = 0,00273 m 3/detik Q2 = 22/2 . 0,00013 m 3/detik = 0,00143 m 3/detik Q = 2 (Q1 + Q2) = 2 . (0,00273 +0,00143) m 3/detik = 0,00832 m 3/detik Q = 1/n . R 2/3 . S1/2 . A

; A = 0,35 m . 0,15 m = 0,0525 m 2

,  . ,  ,  + . ,   . ,  . , \ . S  . 0,0525 m 0,00832 m /detik = , , + . ,  R=

3

1/2

2

S = 3,23 Cek jika semua tidak beroperasi :

,\ = 0,00001 m /detik  .  \ \ \  ,    h pada V-notch =  , =  ,  3

Q tiap V-notch =

= 0,0087 m = 0,87 cm Cek Weir Loading : Panjang loading =

  .2  = ,   .2 . 4 \ °\

= 9,84 cm ≈ 10 cm = 1 m Weir Loading =

 , \ =   .

= 0,0015 m 3/m2.detik = 129,6 m 3/m2.hari

…OK! (124-496) m3/m2.har

99

BAB VII PROSES PENGOLAHAN BIOLOGIS

7.1.

Pengertian dan Tujuan Pengolahan Biologis

Tujuan dari pengolahan secara biologis adalah untuk mengkoagulasi bahan organik serta meremoval solid koloidal yang tidak dapat diendapkan serta menstabilkan bahan organik. Pada pengolahan limbah domestic ini bertujuan terutama untuk mengurangi bahan organik , nutrien , seperti phosphate dan nitrogen. Proses pengolahan biologis memanfaatkan kemampuan mikroorganisme yang memerlukan zat organik , seperti nutrien untuk keperluan hidupnya. Proses ini hamper dapat dilakukan terhadap berbagai jenis air buangan dan dapat menurunkan kadar zat organi dalam air buangan sampai memenuhi syarat pembuangan ke lingkungan atau badan air , seperti sungai. Dalam perencanaan ini digunakan pengolahan biologis dengan menggunakan system Activated Sludge Processed. Dimana pada system pengolahan ini digunakan bakteri aerobik yang dibiarkan dalam tangki aerasiyang mampu mengubah hampir semua bahan organik menjadi bentuk anorganik yang lebih stabil atau menjadi massa seluler. Dalam proses ini  bahan organik dan koloidal tersisa dikonversi oleh mikroorganisme menjadi karbondioksida (CO2) dan air (H2O). Sedangkan fraksi terbesar diubah menjadi massa seluler yang dapat dipisahkan dari aliran air melalui pengendapan secara gravitasi. Pemanfaatan bahan organik oleh mikroorganisme melalui tiga proses , yaitu : 1. Molekul substrat berkontak dengan dinding sel 2. Molekul subsrtat ditransport kedalam sel 3. Metabolisme melalui substrat oleh mikroorganisme.

a) Reaksi Oksidasi

 b)

(COHN)x + O2

CO2 + H2O + NH3 + energi Reaksi Sintetis

(COHN)x + O2

C5H7O2 N

c) Respirasi C7H7 NO2 + 5O2

5CO2 + 2H2O + NH3

d) Nitrifikasi  NH4+ + O2 + HCO3

C5H7 NO2 + NO2 + H2O + H2CO3

e) Denitrifikasi  NH4+ + NO2 + HCO3 + H2CO3 + O2

C5H7 NO2 + NO2 + H2O + NO 100

Modifikasi proses pada lumpur aktif dapat dilakukan dengan : 1. Mengubah konfigurasi aliran inlet 2. Mengubah konfigurasi system aerator 3. Mengubah angka-angka parameter utama , seperti F/M rasio , umur lumpur , dsb 4. Mengubah dengan oksigen murni

Beberapa tipe hasil modifikasi dari activated sludge adalah sebagai berikut : 1.

Step Aeration Merupakan tipe plug flow konvensional , yaitu F/M rasio menurun menuju outlet. Inlet

air buangan masuk melalui 3-4 titik ditempat aerasi dengan maksut menyetarakan F/M rasio dan mengurangi tingginya oksigen di titik awal. Selain itu memiliki volumetric loading yang tinggi dan HRT yang rendah. 2.

Tapered Aeration Tingkat aerasi divariasi dengan suplai intensif di awal dan semakin menurun menuju

 bagian akhir tangki. 3.

Kontak Stabilitasi Pada system tangki ini terdapat dua buah tangki , yaitu : 

Contact tank , yang berfungsi mengasorbsi bahan organik untuk proses lumur aktif



Reaeration tank , yang berfungsi untuk mengoksidasi bahan organik yang telah diabsorbsi (stabilisasi)

4.

Pure Oxygen Oksigen murni diinjeksikan ke dalam tangki dan diresirkulisasi. Keuntungannya adalah

memilike F/M rasio tinggi , volumetrik loading tinggi dan HRT yang pendek. 5.

Oxidation Ditch Modifikasi dari proses extended aeration , menggunakan brush aerator bersifat vertical.

Keuntungannya adalah effluen yang dihasilkan lebih konstan dan tenaga operational tidak  perlu seorang ahli.

101

6.

High-Rate Activated Sludge Process Pada system ini rasio F/M tinggi dan kandungan MLSS rendah. Tidak dia njurkan untuk

air buangan dengan kadar BOD tinggi karena sludge sulit mengendap dan konsentrasi SS yang tinggi pada effluent. 7.

Extended Aeration Proses ini dioperasikan pada fase endogenous dimana dibutuhkan organik loading

rendah dan waktu aerasi (HRT) yang lama. Organik loading rendah dimaksutkan untuk meminimalkan produksi waste activated sludge dengan waktu endogenous decay dari sludge mass. Proses didesain agar massa sel yang disintesa dalam sehari sebanding dengan masa sel decay endogenous yang didegradasi per hari. Problem yang sering terjadi pada proses lumpur aktif adalah : 1. Sludge Bulking Lumpur akan mengendap (SVI > 100) sehingga lumpur atau bioflok akan ikut aliran air keluar 2. Rising Sludge Lumpur mengembang pada permukaan air di bak pengendap dikarenakan terperangkap gelembung gas nitrogen yang terbentuk karena proses denitrifikasi. Agar effluen berkualitas tinggi , maka biomasa harus dapat dipisahkan dari aliran melalui clarifier dan setelah itu biomasa dikembalikan (sebagian) lagi ke tangki aerasi. Proses yang berlangsung dalam activated sludge : a Aerasi air limbah untuk suspense  b Perpisahan solid dari aliran setelah aerasi c Discharge effluent ke clarifier d Membuang excess biomassa da mengembalikan yang tersisa ke tangki aerasi . Perkembangan mikroorganisme dalam activated sludge tergantung dari nutrisi dalam air limbah , nutrisi tersebut adalah : 1. Mayor elemen : C , H , O , N , dan P 2. Minor elemen : S , Ca , Mg , Na , dan K 3. Trace elemen : Fe , Mn , Zn , Al , Co , dan Cu 4. Growth factor : essential amino acids Adapun beberapa factor yang perlu diperhatikan dalam proses activated sl udge adalah : Factor fisik: 1. Temperature 2. Dissolved Oxygen (DO) , biasanya 2 mg/L 102

Faktor kimia : 1.  pH antara 6,5-9,0 2. Kehadiran asam dan basa tertentu 3. Adanya oksidator dan reduktor tertentu 4. Adanya ion atau garam dali logam berat 5. Adanya bahan kimia tertentu Oxydation Ditch merupakan modifikasi dari proses activated sludge , dimana  penanganan dan pengolahan sludge hyampir dapat diabaikan karena buangan sludgenya hnya sedikit dan dapat dikeringkan tanpa menimbulkan bau. Keuntungan dari system ini adalah : 

Effluen yang dihasilkan lebih konstan



Operasionalnya tidak terlalu sulit Sistem aeratornya biasanya menggunakan cage rotor atau mammoth rotor yang

dipasang melintang pada saluran. Secara umum , oxidation ditch dioperasikan berdasarkan extended aeration process , dimana operasi berlangsung pada F/M ratio rendah dan ditandai pula dengan waktu aerasi yang lama. Akibat dari F/M ratio yang rendah maka terjadi proses endogenous respiration yang menyebabkan excess sludge berkurang dan relative stabil. Oxydation ditch dapat digambarkan sebagai plug-flow system , yang dalam operasinya kemungkinan dapat menadi complete mixed. Pada oxidation ditch ini terdapat tingkat kandungan oksigen (OD gradient) yang diantaranya akan menciptakan zona anoxic yang dapat menjadi tempat berlangsungnya enitrifikasi. Berdasarkan DO levelnya , sebuah oxidation ditch terdiri dari beberapa zona , yaitu anoxic zone , aerobic zone , yang kemudian lagi seperti pemula  Nitrogen dalam air buangan sebagian besar berupa ammonia , sebelum dibuang ammonia harus dihilangkan terlebih dahulu , karena bila langsung dibuang akan menghabiskan oksigen telarut dalam badan air penerima. Removal ammonia harus dapat dilakukan dengan mengoksidasi ammonia menjadi nitrat (nitrifikasi) dan nitrat menjadi N 2  bebas (denitrifikasi). Proses ini dapat berlangsung dalam tangki aerasi. Proses nitrifikasi  berlangsung secara aerobic , sedangkan proses denitrifikasi berlangsung secara anoxic. Reaksi yang berlangsung dalam proses nitrifikasi sebagai berikut : nitrosomonas

2NH4+ +3O2

nitrobacter

2NO2- + 4H+ + 2 H2O

103

2NO2- + O2

2NO3-

2NH4+ 2O2

NO3- + 2H+ + H2O

a. Perhitungan Mass Balance

Removal yang terjadi pada Bar Screen dan Grit Chamber sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Pada perhitungan mass balance ini digunakan debit pengolahan rata-rata (Qmaks) karena hasil pemompaan pada sumur pengumpul. Data-data perhitungan ad alah sebagai berikut : Qpeak

= 10,82 liter/detik = 0,01082 m³/detik

Qmin

= 3 liter/detik = 0,0003 m³/detik

Qaverage

= 6,01 liter/detik = 0,00601 m³/detik

[BOD]

= 312,2 mg/L

[COD]

= 622,3 mg/L

[SS]

= 366 mg/L

[N]

= 8,69 mg/L

[P]

= 1,66 mg/L

1. PRIMARY CLARIFIER (pengendap pertama)

Persentase removal : BOD = 40% COD = 40% SS

= 65%

 N

= 20%

P

= 20%

Qo = Qaverage = 6,01 liter/detik = 0,00601 m 3/detik = 519,264 m 3/hari

• Effluent : BOD = [BOD] x Qin = 312,2 mg/L x 519,264 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 162,114 kg/hari COD = [COD] x Qin = 622,3 mg/L x 519,264 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 323,138 kg/hari SS

= [SS] x Qin = 366 mg/L x 519,264 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 190,050 kg/hari 104

 N

= [N] x Qin = 8,69 mg/L x 519,264 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 4,51 kg/hari

P

= [P] x Qin = 1,66 mg/L x 519,264 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 0,86 kg/hari

• Effluent : BOD = (100-40)% x 162,114 kg/hari = 97,26 kg/hari COD = (100-40)% x 323,138 kg/hari = 193,8 kg/hari SS

= (100-65)% x 190,050 kg/hari = 66,51 kg/hari

 N

= (100-20)% x 4,51 kg/hari = 3,608 kg/hari

P

= (100-20)% x 0,86 kg/hari = 0,688 kg/hari

• Waste : BOD = 40% x 162,114 kg/hari = 64,84 kg/hari COD = 40% x 323,138 kg/hari = 129,255 kg/hari SS

= 65% x 190,050 kg/hari = 123,53 kg/hari

 N

= 20% x 4,51 kg/hari = 0,902 kg/hari

P

= 20% x 0,86 kg/hari = 0,172 kg/hari

• Qwaste : Kandungan SS dalam lumpur 6% Specific Grtavity (Sg) = 1,05 kg/L

 = , \ = 2.058,84 kg/hari % ,   = ., \ = 1.960,8 L/hari  =  , \

Massa lumpur = Vlumpur  = Qwaste

= 1,9608 m 3/hari Qeff  = Qo –  Qwaste = (519,264  –  1,9608) m 3/hari = 517,30 m 3/hari Sehingga : Effluen primary clarifier :

 \ , \     , \  \  = 187,63 mg/L  \ , \     [COD] = , \  \  = 374,63mg/L  \ ,   \  [SS] = , \    \  = 128,57 mg/L  \ , \     [N] = , \  \  = 6,97 mg/L  \ , \     [P] = , \  \  = 1,33 mg/L [BOD] =

105

2. PENGOLAHAN BIOLOGIS (dengan Oxydation Ditch)

= 517,30 m 3/hari

Data : Qinf 

[BOD] = 187,63 mg/L [COD] = 374,63 mg/L [SS]

= 128,57 mg/L

[N]

= 6,97 mg/L

[P]

= 1,33 mg/L

Dari hasil analisa limbah : DO dalam reactor = 2,5 mg/L Derajat keasaman (pH) = 8 Temperatur (T) = 26° C X = 3000 mg/L

•

Untuk removal ammonia : Y = 0,2 mg VSS/mg NH 4+ - N KO2 = 1,3 kd = 0,05/hari

μm = 0,5/hari Safety Factor (SF) = 2,5

•

Untuk removal BOD : Y = 0,5 mg VSS/mg BOD Kd = 0,06/hari Se = BODeffluent yang diharapkan = 15 mg/L

Perhitungan :

1. Perhitungan rata-rata :

  . (1-0,833 . (7,2-pH))  + ,  . (1-0,833 . (7,2-8))  . , + ,

= μm . e0,098(T-15) .

μ’

= 0,5 . e 0,098(26-15) = 1,60/hari

2. Maksimum rate , k’ :

 = ,/ = 8/hari  , ′ 

k’ =

3. Umur lumpur minimum :



  = Y . k’-kd 106

= 0,2 . 8/hari-0,05 = 1,55/hari = 0,64 hari

θc min

Umur lumpur , θc = SF . θ c min = 2,5 . 0,64 hari = 1,6 hari 4. Faktor U untuk oksidasi ammonia :

  = Y . U - kd       = 3,375/hari U =    . =   0,0 5 .   , , 5. Konsentrasi ammonia di effluent :

 .  + ′ 

U=

K  N = 10 0.051T-1,158 = 10 0.051 . 26-1,158 = 1,47 mg/L

  .  U=  +  . 3,375/hari = , \ +  ′ 

Sehingga :

 N = 1,072 mg/L 6. BOD removal :

  = Y . U –  kd      U =    . =   0,0 6 .   , , = 1,37 mg BOD 5 removed/mg MLVSS . hari 7. Oksidasi BOD5 dan nitrifikasi :

•

Oksidasi BOD5

θ=

− = ,− \ = 0,042 hari = 1,008 jam  .  , .  \

•  Nitrifikasi θ=

− = ,−,\ = 0,00143 hari = 0,035 jam  .  , .  \

•  Denitrifikasi Px (MLVSS) = Y obs . Q . (So-Se) . 1000 Yobs =

 = ,  = 0,46 + .   +, . ,

Sehingga :

Px= Yobs . Q . (So-Se) . 1000 Px= 0,46 . 517,30 m 3/hari . (187,63-15) mg/liter . 1000 = 41.078.689,5 mg/hari = 41,08 kg/hari

Kandungan N dalam mikroba (C 5H7 NO2) = 12,4%  N removed = 12,4% . 41,08 kg/hari = 5,093 kg/hari 107

 \ ,   \   N = , \    \  = 9,84 mg/L ,−, \ = 0,6 R= , \  θ’= ;fV  = fraksi volume aerobic   c

aerobic

= 0,65 (trial and error sampai θ DN = θ’DN)

,  = 2,46 hari ,  f   = +(−)  .  .  ; f  ’ = 0,8 , = +−, . , . , = 0,78   .  . − = , . , . ,− θ  =   + .  .   . +, . , . , θc’ =

′ 

VSS

′ 

VSS

′ 

′ 

2

′ 

= 0,03 hari = 0,72 jam

θ’DN =

  . 

; DO = 0,7 mg/L

UDN = 0,1 . 1,09 (T-20) . (1-DO) = 0,1 . 1,09 (26-20) . (1-0,7) = 0,05/hari

θ’DN =

 = −,−,\  = 0,0339 hari ≈ 0,04 hari  .  ,\ .  \

θDN = (1-Vaerobik ) . θa = (1-0,65) . 0,03 hari = 0,0105 hari ≈ 0,02 hari Jadi , θ’DN = θDN Sehingga , θ = θ a = 0,03 hari = 0,72 jam Karena θ < 8 jam , maka θ Oxydation Ditch adalah 8 jam = 0,33 hari 8. Cek F/M ratio

 =  = , \  = 0,189  . X ,  .  \ θ

…(0,05-0,4)

9. Resirkulasi VSS aerator (X) = 3000 mg/L Return VSS (XR ) = 7000 mg/L X . (Q + Q R ) = XR  . QR  3000 mg/L . (Q+Q R ) = 7000 mg/L . Q R  QR  / Q = 0,75

…(0,75-1,5)

Qr = Q / 0,75 Qr = 517,30 / 0,75 = 387,975

108

10. Waste BODeff  = Se = diharapkan 15 mg/L SSeff  = diharapkan 15mg/L 65% biodegradable = 0,65 . 15 mg/L = 9,75 mg/L BOD1 = 1,42 . 9,75 mg/L = 13,845 mg/L BOD5 sebagai SS = 0,68 . 13,845 mg/L = 9,415 mg/L BOD5 yang terlarut = (15-9,415) mg/L = 5,585 mg/L

  \ .  \ .  \ , \−\ . ,    = \ , .  \ .  \

Qwaste =

= 3,80 m3/hari

11. Effluent Qeff 

= Qinf  –  (Qwaste + QR ) = 517,30 m 3/hari –  (3,80 + 387,975) m 3/hari = 125,325 m 3/hari

Efisiensi removal BOD5 :

,−, \   100% = 97% , \ ,− \   100% = 92 % Sebagai BOD  overall = , \ Sebagai BOD5 terlarut = 5

Efisiensi removal COD = efisiensi removal BOD5 = 97% [BOD] = (100-97)% . 187,63 mg/L = 5,629 mg/L [COD] = (100-97)% . 374,63 mg/L = 11,239 mg/L [SS]

= (100-97)% . 128,57 mg/L = 3,875 mg/L

[N]

= (100-97)% . 6,97 mg/L = 0,209 mg/L

[P]

= (100-97)% . 1,33 mg/L = 0,04 mg/L

Untuk mendapatkan kesetimpangan massa diadakan iterasi perhitungan kembali dengan Qinfluen yang telah didapatkan dari perhitungan, yaitu : Q´ influen = Q influen + Q resirkulasi = 517,30 m³/hari + 387,975 m³/hari = 905,275 m³/hari

Iterasi ini berakhir hingga didapatkan Q’influen = Q influen Kemudiaan setelah didapatkan iterasi tahap I dilanj utkan dengan iterasi tahap II, yaitu kembalinya filtrat dari Sludge Drying Bed (SDB) menuju bak pengendap I.

109

12. Filtrat yang dikembalikan (dari Sludge Drying Bed)

•

Konsentrasi sludge cake = 25% solid + 75% air

•

Sludge Oxydation Ditch 0,58% solid

•

Massa sludge Oxydation Ditch (OD) =

 ,% , \− \ . , \ .  \ .  \ = ,% = 5.744,913 kg/hari

, \ = 2.058,83 kg/hari %

•

Massa sludge Bak Pengendap I =

•

Total Mass Flow Rate = Massa sludge OD + Massa sludge BP I = 5.744,913 kg/hari + 2.058,83 kg/hari = 7.803,74 kg/hari

•

Total solid = {41,08 kg/hari-(15 mg/L . 517,30 m 3/hr . 10-6 kg/mg . 10 3 L/m}+ 123,53 kg/hr = 33,3205 kg/hari + 123,53 kg/hari = 156,85 kg/hari

•

95% solids capture = 0,95 . 156,85 kg/hari = 149,0075 kg/hari

•

Sludge cake =

•

Massa resirkulasi filtrate

, \ = 596,03 kg/hari % = 7.803,74 kg/hari 596,03 kg/hari = 7.207,71 kg/hari

•

    ., \ = 6.864,486 L/hari = , \

Qresirkulasi = Volume =

; Sg = 1,05 kg/L

= 6,864 m 3/hari Iterasi 1

Data : Q= Qinf + QR  = 517,30 m 3/hari + 387,975 m 3/hari = 905,275 m 3/hari [BOD] = 187,63 mg/L [COD] = 374,63 mg/L [SS]

= 128,57 mg/L

[N]

= 6,97 mg/L

[P]

= 1,33 mg/L

Dari hasil analisa limbah : DO dalam reactor = 2,5 mg/L Derajat keasaman (pH) = 8

110

Temperatur (T) = 26° C X = 3000 mg/L

•

Untuk removal ammonia : Y = 0,2 mg VSS/mg NH 4+ - N KO2 = 1,3 kd = 0,05/hari

μm = 0,5/hari Safety Factor (SF) = 2,5

•

Untuk removal BOD : Y = 0,5 mg VSS/mg BOD Kd = 0,06/hari Se = BODeffluent yang diharapkan = 15 mg/L

Perhitungan :

1. Perhitungan rata-rata :

  . (1-0,833 . (7,2-pH))  + ,  . (1-0,833 . (7,2-8))  . , + ,

= μm . e0,098(T-15) .

μ’

= 0,5 . e 0,098(26-15) = 1,60/hari

2. Maksimum rate , k’ :

 = ,/ = 8/hari  , ′ 

k’ =

3. Umur lumpur minimum :



  = Y . k’-kd = 0,2 . 8/hari-0,05 = 1,55/hari = 0,64 hari

θc min

Umur lumpur , θ c = SF . θ c min = 2,5 . 0,64 hari = 1,6 hari 4. Faktor U untuk oksidasi ammonia :

  = Y . U - kd       = 3,375/hari U =    . =   0,0 5 .   , , 5. Konsentrasi ammonia di effluent :

 . U=  + ′ 

K  N = 10 0.051T-1,158 = 10 0.051 . 26-1,158 = 1,47 mg/L 111

  .   +  . 3,375/hari = , \ +  ′ 

Sehingga :

U=

 N = 1,072 mg/L 6. BOD removal :

  = Y . U –  kd      U =    . =   0,0 6 .   , , = 1,37 mg BOD 5 removed/mg MLVSS . hari 7. Oksidasi BOD5 dan nitrifikasi :

•

Oksidasi BOD5

θ=

− = ,− \ = 0,038 hari = 0,91 jam  .  , .  \

•  Nitrifikasi θ=

− = ,−,\ = 0,00143hari = 0,035 jam  .  , .  \

•  Denitrifikasi Px (MLVSS) = Y obs . Q . (So-Se) . 1000 Yobs =

 = ,  = 0,46 + .   +, . ,

Sehingga :

Px= Yobs . Q . (So-Se) . 1000 Px= 0,46 . 905,275 m 3/hari . (187,63-30) mg/liter . 1000 = 65.641.309,2 mg/hari = 65,64 kg/hari

Kandungan N dalam mikroba (C 5H7 NO2) = 12,4%  N removed = 12,4% .65,64 kg/hari = 8,139 kg/hari

 \ , \     , \  \  = 8,99 mg/L ,−, \ = 0,656 R= , \  θ ’ =   ;fV  = fraksi volume aerobic 

 N =

c

aerobic

= 0,65 (trial and error sampai θ DN = θ’DN)

,  = 2,46 hari ,   = +(−)  .  .  ; f  , = +−, . , . , = 0,78

θc’ = f VSS

′ 

′ 

′ 

’ = 0,8

VSS

112

θ2 =

  .  . − = , . , . ,−  + .  .   . +, . , . , ′ 

′ 

= 0,05 hari = 1,2 jam

θ’DN =

  . 

; DO = 0,7 mg/L

UDN = 0,1 . 1,09 (T-20) . (1-DO) = 0,1 . 1,09 (26-20) . (1-0,7) = 0,05/hari

θ’DN =

 = −,−,\  = 0,0395 hari ≈ 0,04 hari  .  ,\ .  \

θDN = (1-Vaerobik ) . θa = (1-0,65) . 0,05 hari = 0,017 hari ≈ 0,02 hari Jadi , θ’DN = θDN Sehingga , θ = θ a = 0,06 hari = 1,2 jam Karena θ < 8 jam , maka θ Oxydation Ditch adalah 8 jam = 0,33 hari 8. Cek F/M ratio

 =  = ,\  = 0,189  θ . X ,  .  \

…(0,05-0,4)

9. Resirkulasi VSS aerator (X) = 3000 mg/L Return VSS (XR ) = 6500 mg/L X . (Q + Q R ) = XR  . QR  3000 mg/L . (Q+Q R ) = 6500 mg/L . Q R  QR  / Q = 0,86

…(0,75-1,5)

Qr = 0,86 . Q = 0,86 . 905,275 = 778,536 m 3/Hari 10. Waste BODeff  = Se = diharapkan 15 mg/L SSeff  = diharapkan 15mg/L 65% biodegradable = 0,65 . 40 mg/L = 26 mg/L BOD1 = 1,42 . 26 mg/L = 36,92 mg/L = 25,106 mg/L BOD5 sebagai SS = 0,68 . 39,92 mg/L = 25,106 mg/L BOD5 yang terlarut = (30-25,106) mg/L = 4,894 mg/L

   \ .  \ ,   \− \ . ,  \ .  =  \ .  \ .  \ ,

Qwaste =

= 3,62 m3/hari Qwaste = 3,62 m3/hari (3,62 merupakan buangan berupa MLSS)

113

11. Effluent Qeff 

= Qinf  –  (Qwaste + QR ) = 905,275 m 3/hari –  (3,62 + 778,536) m 3/hari = 123,119 m 3/hari

Efisiensi removal BOD5 :

,−, \   100% = 97,40 % , \ ,− \   100% = 84,01 % Sebagai BOD  overall = , \ Sebagai BOD5 terlarut = 5

Efisiensi removal COD = efisiensi removal BOD5 = 97% [BOD] = (100-84,01)% . 187,63 mg/L = 30 mg/L [COD] = (100-84,01)% . 374,63 mg/L = 59,9 mg/L [SS] = (100-84,01)% . 128,57 mg/L = 20,55 mg/L [N] = (100-84,01)% . 6,97 mg/L = 1,11 mg/L [P] = (100-84,01)% . 1,33 mg/L = 0,21 mg/L

Iterasi 2 :

Data : Q= Qinf + QR  = 517,30 m 3/hari + 778,536 m 3/hari = 1.290,836 m 3/hari [BOD] = 187,63 mg/L [COD] = 374,63 mg/L [SS]

= 128,57 mg/L

[N]

= 6,97 mg/L

[P]

= 1,33 mg/L

Dari hasil analisa limbah : DO dalam reactor = 2,5 mg/L Derajat keasaman (pH) = 8 Temperatur (T) = 26° C X = 3000 mg/L

•

Untuk removal ammonia : Y = 0,2 mg VSS/mg NH 4+ - N KO2 = 1,3 kd = 0,05/hari

μm = 0,5/hari Safety Factor (SF) = 2,5

•

Untuk removal BOD : Y = 0,5 mg VSS/mg BOD 114

Kd = 0,06/hari Se = BODeffluent yang diharapkan = 15 mg/L

Perhitungan :

1. Perhitungan rata-rata :

  . (1-0,833 . (7,2-pH))  + ,  . (1-0,833 . (7,2-8))  . , + ,

= μm . e0,098(T-15) .

μ’

= 0,5 . e 0,098(26-15) = 1,60/hari

2. Maksimum rate , k’ :

 ,/  k’ =  = ,  = 8/hari 3. Umur lumpur minimum :



  = Y . k’-kd = 0,2 . 8/hari-0,05 = 1,55/hari

θc min

= 0,64 hari

Umur lumpur , θ c = SF . θ c min = 2,5 . 0,64 hari = 1,6 hari 4. Faktor U untuk oksidasi ammonia :

  = Y . U - kd       = 3,375/hari U =    . =   0,0 5 .   , , 5. Konsentrasi ammonia di effluent : U=

 .   +

K  N = 10 0.051T-1,158 = 10 0.051 . 26-1,158 = 1,47 mg/L Sehingga :

 .   +  . 3,375/hari = , \ +  U=

 N = 1,072 mg/L 6. BOD removal :

  = Y . U –  kd      U =    . =   0,0 6 .   , , = 1,37 mg BOD 5 removed/mg MLVSS . hari

115

7. Oksidasi BOD5 dan nitrifikasi :

•

Oksidasi BOD5

θ=

− = ,− \ = 0,043 hari = 1,03 jam  .  , .  \

•  Nitrifikasi θ=

− = ,−,\ = 0,00143hari = 0,035 jam  .  , .  \

•  Denitrifikasi Px (MLVSS) = Y obs . Q . (So-Se) . 1000 Yobs =

 = ,  = 0,46 + .   +, . ,

Sehingga :

Px= Yobs . Q . (So-Se) . 1000 Px= 0,46 . 1.290,836 m 3/hari . (187,63-15) mg/liter . 1000 = 100.723.675,2 mg/hari = 100,72 kg/hari

Kandungan N dalam mikroba (C 5H7 NO2) = 12,4%  N removed = 12,4% .100,72 kg/hari = 12,489 kg/hari

 \ , \     , \  \  = 9,67 mg/L ,−, \ = 0,609 R= ,, \  θ’= ;fV  = fraksi volume aerobic  

 N =

c

aerobic

= 0,65 (trial and error sampai θ DN = θ’DN)

,  = 2,46 hari ,  ′  ; f  ’ = 0,8 f   = +(−)  .  .  , = +−, . , . , = 0,78   .  . − = , . , . ,− θ  =   + .  . ′  . +, . , . , θc’ = VSS

VSS

2

= 0,06 hari = 1,44 jam

θ’DN =

  . 

; DO = 0,7 mg/L

UDN = 0,1 . 1,09 (T-20) . (1-DO) = 0,1 . 1,09 (26-20) . (1-0,7) = 0,05/hari

θ’DN =

 = −,−,\  = 0,035 hari ≈ 0,84 hari  .  ,\ .  \

θDN = (1-Vaerobik ) . θa = (1-0,65) . 0,06 hari = 0,021 hari ≈ 0,02 hari Jadi , θ’DN = θDN

116

Sehingga , θ = θ a = 0,06 hari = 1,44 jam Karena θ < 8 jam , maka θ Oxydation Ditch adalah 8 jam = 0,33 hari 8. Cek F/M ratio

 =  = ,\  = 0,189  θ . X ,  .  \

…(0,05-0,4)

9. Resirkulasi VSS aerator (X) = 3000 mg/L Return VSS (XR ) = 7000 mg/L X . (Q + Q R ) = XR  . QR  3000 mg/L . (Q+Q R ) = 7000 mg/L . Q R  QR  / Q = 0,75

…(0,75-1,5)

Qr = 0,75 . Q = 0,75 . 1.290,836 = 968,127 m 3/Hari 10. Waste BODeff  = Se = diharapkan 15 mg/L SSeff  = diharapkan 15mg/L 65% biodegradable = 0,65 . 15 mg/L = 9,75 mg/L BOD1 = 1,42 . 9,75 mg/L = 13,845 mg/L BOD5 sebagai SS = 0,68 . 13,845 mg/L = 9,415 mg/L BOD5 yang terlarut = (15-9,415) mg/L = 5,585 mg/L

   \ .  \ ,   \− \ . .  ,  \ .  =  \ .  \ .  \ ,

Qwaste =

= 9,29 m3/hari Qwaste = 9,29 m3/hari (9,29 merupakan buangan berupa MLSS) 11. Effluent Qeff 

= Qinf  –  (Qwaste + QR ) = 1.290,836 m 3/hari –  (9,29 + 968,127) m 3/hari = 313,419 m 3/hari

Efisiensi removal BOD5 :

,−, \   100% = 97,02 % , \ ,− \   100% = 92 % Sebagai BOD  overall = , \ Sebagai BOD5 terlarut = 5

Efisiensi removal COD = efisiensi removal BOD5 = 92 % [BOD] = (100-92)% . 187,63 mg/L = 15 mg/L 117

[COD] = (100-92)% . 374,63 mg/L = 29,9 mg/L [SS] = (100-92)% . 128,57 mg/L = 10,3 mg/L [N] = (100-92)% . 6,97 mg/L = 0,55 mg/L [P] = (100-92)% . 1,33 mg/L = 0,1 mg/L 12. Filtrat yang dikembalikan (dari Sludge Drying Bed)

•

Konsentrasi sludge cake = 25% solid + 75% air

•

Sludge Oxydation Ditch 1 % solid

•

Massa sludge Oxydation Ditch (OD) =

 ,% , \− \ . ., \ .  \ .  \ = % = 8.135 kg/hari

, \ = 2.058,83 kg/hari %

•

Massa sludge Bak Pengendap I =

•

Total Mass Flow Rate = Massa sludge OD + Massa sludge BP I = 8135kg/hari + 2.058,83 kg/hari = 10.193,83 kg/hari Total solid

•

= {100,72 kg/hari-(15 mg/L . 1.290.836 m 3/hr . 10-6 kg/mg . 10 3 L/m}+ 123,53 kg/hr = 81,257 kg/hari + 123,53 kg/hari = 204,17 kg/hari

•

95% solids capture = 0,95 . 204,17 kg/hari = 193,96 kg/hari

•

Sludge cake =

•

Massa resirkulasi filtrate

, \ = 775,84 kg/hari % = 10.193,83 kg/hari –  775,84 kg/hari = 9.417,99 kg/hari

•

    ., \ = 8.969,51 L/hari = , \

Qresirkulasi = Volume =

; Sg = 1,05 kg/L

= 8,969 m 3/hari

Iterasi 3 Data : Q

=

Qinf  =

+

Qresirkulasi 

519,264

=

m 3/hari

0,00601 +

8,969

m 3/detik m3/hari

+ =

8,969

m 3/hari

528,233

m 3/detik

[BOD] = 312,2 mg/L [COD] = 622,3 mg/L [SS]

= 366 mg/L 118

[N]

= 8,69 mg/L

[P]

= 1,66 mg/L

PRIMARY CLARIFIER (pengendap pertama) Persentase removal : BOD = 40% COD = 40% SS = 65%  N = 20% P = 20%

• Influent :

BOD = [BOD] x Qin = 312,2 mg/L x 528,233 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 164,841 kg/hari COD = [COD] x Qin = 622,3 mg/L x 528,233 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 328,719 kg/hari SS = [SS] x Qin = 366 mg/L x 528,233 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 193,333 kg/hari  N = [N] x Qin = 8,69 mg/L x 528,233 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 4,59 kg/hari P = [P] x Qin = 1,66 mg/L x 528,233 m 3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/10 6mg = 0,876 kg/hari

• Effluent : BOD COD SS  N P

= (100-40)% x 164,841 kg/hari = 98,904 kg/hari = (100-40)% x 328,719 kg/hari = 197,231 kg/hari = (100-65)% x 193,333 kg/hari = 67,666 kg/hari = (100-20)% x 4,59 kg/hari = 3,672 kg/hari = (100-20)% x 0,876 kg/hari = 0,7kg/hari

• Waste : BOD COD SS  N P

= 40% x 164,481 kg/hari = 65,936 kg/hari = 40% x 328,719 kg/hari = 131,487 kg/hari = 65% x 193,333 kg/hari = 125,666 kg/hari = 20% x 4,59 kg/hari = 0,918 kg/hari = 20% x 0,876 kg/hari = 0,175 kg/hari

• Qwaste : Kandungan SS dalam lumpur 6% Specific Grtavity (Sg) = 1,05 kg/L

 = , \ 2.094,433= kg/hari %    = .,\ = 1.994,698 L/hari  =  , \

Massa lumpur = Vlumpur  = Qwaste

= 1,994 m 3/hari

Qeff  = Qo –  Qwaste = (528,233  –  1,994) m3/hari = 526,239 m 3/hari Sehingga : Effluen primary clarifier : 119

 \ ,   \  [BOD] = ,\    \  = 187,235 mg/L  \ ,\     [COD] = , \  \  = 373,378 mg/L  \ , \     [SS] = , \  \  = 128,098 mg/L  \ , \     [N] = ,\  \  = 6,951 mg/L  \ , \     [P] = , \  \  = 1,325 mg/L PENGOLAHAN BIOLOGIS (dengan Oxydation Ditch)

Data : Qinf 

= 526,239 m 3/hari

[BOD] = 188,235 mg/L [COD] = 373,378 mg/L [SS]

= 128,098 mg/L

[N]

= 6,951 mg/L

[P]

= 1,325 mg/L

Dari hasil analisa limbah : DO dalam reactor = 2,5 mg/L Derajat keasaman (pH) = 8 Temperatur (T) = 26° C X = 3000 mg/L

•

Untuk removal ammonia : Y = 0,2 mg VSS/mg NH 4+ - N KO2 = 1,3 kd = 0,05/hari

μm = 0,5/hari Safety Factor (SF) = 2,5

•

Untuk removal BOD : Y = 0,5 mg VSS/mg BOD Kd = 0,06/hari Se = BODeffluent yang diharapkan = 15 mg/L

Perhitungan :

120

1. Perhitungan rata-rata :

  . (1-0,833 . (7,2-pH))  + ,  . (1-0,833 . (7,2-8))  . , + ,

= μm . e0,098(T-15) .

μ’

= 0,5 . e 0,098(26-15) = 1,60/hari

2. Maksimum rate , k’ : k’ =

 = ,/ = 8/hari  ,

3. Umur lumpur minimum :



  = Y . k’-kd = 0,2 . 8/hari-0,05 = 1,55/hari

θc min

= 0,64 hari

Umur lumpur , θ c = SF . θ c min = 2,5 . 0,64 hari = 1,6 hari 4. Faktor U untuk oksidasi ammonia :

  = Y . U - kd       = 3,375/hari U =    . =   0,0 5 .   , , 5. Konsentrasi ammonia di effluent : U=

 .   +

K  N = 10 0.051T-1,158 = 10 0.051 . 26-1,158 = 1,47 mg/L Sehingga :

 .   +  . 3,375/hari = , \ +  U=

 N = 1,072 mg/L 6. BOD removal :

  = Y . U –  kd      U =    . =   0,0 6 .   , , = 1,37 mg BOD 5 removed/mg MLVSS . hari 7. Oksidasi BOD5 dan nitrifikasi :

•

Oksidasi BOD5

θ=

− = ,− \ = 0,041 hari = 0,043 jam  .  , .  \

•  Nitrifikasi 121

•  Denitrifikasi Px (MLVSS) = Y obs . Q . (So-Se) . 1000 Yobs =

 = ,  = 0,46 + .   +, . ,

Sehingga :

Px= Yobs . Q . (So-Se) . 1000 Px= 0,46 . 526,239 m 3/hari . (187,235-15) mg/liter . 1000 = 41.692.916,1 mg/hari = 41,69 kg/hari

Kandungan N dalam mikroba (C 5H7 NO2) = 12,4%  N removed = 12,4% . 41,69 kg/hari = 5,1 kg/hari

 \ , \     , \  \  = 9,82 mg/L ,−, \ = 0,598 R= , \  θ ’ =   ;fV  = fraksi volume aerobic 

 N =

c

aerobic

= 0,65 (trial and error sampai θ DN = θ’DN)

,  = 2,46 hari , ′  ; f  ’ = 0,8 f   =  +(−)  .  .  , = +−, . , . , = 0,78   .  . − = , . , . ,− θ  =   + .  . ′  . +, . , . , θc’ = VSS

VSS

2

= 0,06 hari = 1,44 jam

θ’DN =

  . 

; DO = 0,7 mg/L

UDN = 0,1 . 1,09 (T-20) . (1-DO) = 0,1 . 1,09 (26-20) . (1-0,7) = 0,05/hari

θ’DN =

 = −,−,\  = 0,034 hari ≈ 0,09 hari  .  ,\ .  \

θDN = (1-Vaerobik ) . θa = (1-0,65) . 0,06 hari = 0,021 hari ≈ 0,02 hari Jadi , θ’DN = θDN Sehingga , θ = θ a = 0,06 hari = 1,44 jam Karena θ < 8 jam , maka θ Oxydation Ditch adalah 8 jam = 0,33 hari 8. Cek F/M ratio

 =  = , \  = 0,189  θ . X ,  .  \

…(0,05-0,4)

122

9. Resirkulasi VSS aerator (X) = 3000 mg/L Return VSS (XR ) = 7000 mg/L X . (Q + Q R ) = XR  . QR  3000 mg/L . (Q+Q R ) = 7000 mg/L . Q R  QR  / Q = 0,75

…(0,75-1,5)

Qr = Q . 0,75 Qr = 0,75 . 526,239 m 3/hari = 394,679 m 3/hari 10. Waste BODeff  = Se = diharapkan 15 mg/L SSeff  = diharapkan 15mg/L 65% biodegradable = 0,65 . 15 mg/L = 9,75 mg/L BOD1 = 1,42 . 9,75 mg/L = 13,845 mg/L BOD5 sebagai SS = 0,68 . 13,845 mg/L = 9,415 mg/L BOD5 yang terlarut = (15-9,415) mg/L = 5,585 mg/L

  \ .  \ .  \ ,   \− \ . ,    =  \ .  \ .  \ ,

Qwaste =

= 3,862 m 3/hari

11. Effluent Qeff 

= Qinf  –  (Qwaste + QR ) = 526,239 m 3/hari –  (3,862 + 394,679) m 3/hari = 127,698 m3/hari

Efisiensi removal BOD5 :

,−, \   100% = 97,01 % , \ ,− \   100% = 91,98 % Sebagai BOD  overall = ,\ Sebagai BOD5 terlarut = 5

Efisiensi removal COD = efisiensi removal BOD5 = 91,98 % [BOD] = (100-91,98)% . 187,235 mg/L = 15 mg/L [COD] = (100-91,98)% . 373,378 mg/L = 29,94 mg/L [SS] = (100-91,98)% . 128,62 mg/L = 10,31 mg/L [N] = (100-91,98)% . 6,97 mg/L = 0,55 mg/L [P] = (100-91,98)% . 1,33 mg/L = 0,1 mg/L

123

12. Filtrat yang dikembalikan (dari Sludge Drying Bed)

•

Konsentrasi sludge cake = 25% solid + 75% air

•

Sludge Oxydation Ditch 0,58% solid

•

Massa sludge Oxydation Ditch (OD) =

 ,% ,\− \ . , \ .  \ .  \ = % = 3.379,641 kg/hari

, \ = 2058,83 kg/hari %

•

Massa sludge Bak Pengendap I =

•

Total Mass Flow Rate = Massa sludge OD + Massa sludge BP I = 3.379,641 kg/hari + 2058,83 kg/hari = 5.438,471 kg/hari

•

Total solid = {41,69 kg/hari-(15 mg/L . 526,239 m 3/hr . 10-6 kg/mg . 10 3 L/m}+ 123,53kg/hr = 157,326 kg/hari

•

95% solids capture = 0,95 . 157,326 kg/hari = 149,46 kg/hari

•

Sludge cake =

•

Massa resirkulasi filtrate

, \ = 597,84 kg/hari % = 5.438,471 kg/hari –  597,84 kg/hari = 4.840,63 kg/hari

•

    ., \ = 4.610,12 L/hari = , \

Qresirkulasi = Volume =

; Sg = 1,05 kg/L

= 4,61 m 3/hari

Tabel 7.1. Hasil perhitungan Mass Balance Bak Pengendap I Influent : Q BOD COD TSS  N P

519,264m 3/hari 312,2mg/L 622,3 mg/L 366 mg/L 8,69 mg/L 1,66 mg/L

Beban

162,114 kg/hari 323,138 kg/hari 190,050 kg/hari 4,51 kg/hari 0,86 kg/hari

124

Effluent : Q BOD COD TSS  N P

517,30 m 3/hari 187,63 mg/L 374,63 mg/L 128,57 mg/L 6,97 mg/L 1,33 mg/L

Waste : Q BOD COD TSS  N P

1,9608 m 3/hari 124,57 mg/L 247,67 mg/L 237,43 mg/L 1,72 mg/L 0,33 mg/L

9,26 kg/hari 193,8 kg/hari 66,51 kg/hari 3,608 kg/hari 0,688 kg/hari

Oxydation Ditch Influent : Q BOD COD TSS  N P

517,30m3/hari 187,63 mg/L 374,63mg/L 128,47mg/L 6,97mg/L 1,33mg/L

Effluent : Q BOD COD TSS  N P

27,83 m 3/hari 15 mg/L 29,94 mg/L 2,52 mg/L 0,207 mg/L 0,106 mg/L

Waste : Qwaste Qresirkulasi

9,26 kg/hari 193,8 kg/hari 66,51kg/hari 3,08 kg/hari 0,688 kg/hari

3,862 m 3/hari 394,679 m 3/hari

Sumber : Hasil perhitungan

125

7.3.

•

Kebutuhan Oksigen

Direncanakan digunakan 1 buah oxidation ditch , sehingga : Q pengolahan = Q peak  = 0,01082 m 3/detik = 934,848 m 3/hari

\  ,    Q tiap OD (Q’) = =    = 934,848 m /hari 3

•

Kebutuhan oksigen (O2) per hari per OD (OR) :

 . −  − ′    1, 4 2 .  4, 5 7 .    . QR =     , . ,−  1,42 . 41,69 4,57 . 934,848 . ,−, =  . ,  =395,678 kg O 2/hari

•

Kebutuhan oksigen nyata (SOR) : SOR

 { .  .  . −\ . (,)} ,  \  = {, . , . , . −\, . (, )}

=

=59,6 kg O 2/hari = 2,483 kg O 2/jam

7.4.

Dimensi Oxydation Ditch

•

Kriteria Perencanaan : Kedalaman oxidation ditch = 1-2 jam Lebar oxidation ditch = 1-15 m Kecepatan aliran dalam oxidation ditch > 0,3 m/detik

•

Kebutuhan rotor dan dimensi oxidation ditch Direncanakan menggunakan mammoth rotor dengan spesifikasi : Diameter rotor (ϕ) = 1000 mm Kedalman imersi = 30 cm Kecepatan rotor = 70 rpm (Sumber : Mara,”Sewaga Treatment in Hot Climate”)

Dimana mammoth rotor mempunyai kapasitas transfer O 2 = 10 kg O 2 per meter panjang rotor  per jam (kg O2 /m.jam) Maka panjang rotor yang dibutuhkan (L R ) LR 

    ,  \ = 0,248 m ≈ 0,3 m =   \.

=

Panjang maksimum rotor (I) yang diijinkan dengan diameter (ϕ) = 1000 mm adalah 2 meter , maka jumlah rotor yang dibutuhkan (n) : n=

 = ,   

= 1 buah 126

Direncanakan jarak antar rotor dengan tepi oxidation ditch adalah 0,75 m , maka lebar OD (atas):  b1 = I + (1 . 0,75 m) = 2 m +(1 . 0,75 m) = 2,75m b1

h

b2

Gambar 7.1 Sketsa Penampang Oxydation Ditch Rencana : Kedalaman OD (h) : 1,5 m Kemiringan talud = 1,5 : 1 Sehingga :

, =  = ,     a=1m Jadi : b2 = b1-2a = 2,75 m –  2 . 1 m = 0,75 m Jadi dimensi oxidation ditch adalah : Lebar atas (b1) = 2,75 m Lebar dasar (b2) = 0,75 Kedalaman (h) = 1,5 m Freeboard = 0,5 m Luas penampang (A) = 0,5 . (b1 + b2) . h = 0,5 . ( 2,75 m + 0,75 m) . 1,5 m = 2,625 m 2 Volume OD (V)

= Q’ . td = 934,848 m 3/hari . 0,33 hari = 308,499 m 3

Panjang total OD (LOD) =

 = ,  = 117,523 = 188 m  , 

Jari-jari belokan luar (R) Keliling ujung OD

= 0,5 (2 b1 + 2 m) = 0,5 (2 . 275 m + 2 m) = 3,75 m

= π . R  = 3,14 . 3,75 m = 11,8 = 12 m

Panjang saluran lurus = 0,5.(L total  –  (2. Keliling ujung OD)) 127

= 0,5[118-(2.12)] = 47 m Jarak antar rotor Cek F/M ratio

L tot =  118 m Σrotor   . ′ = . , \ . ,\ =  \ . ,  =

= 0,146

… (0,05-1,5)

 . ′  , \ . ,\ . \ . \ = , 

Cek volumetric loading =

= 0,946 kg BOD/m 3.hari

•

Sistem Inlet Sistem inlet OD = saluran outlet dari BP I Q = 0,00601 m 3/detik Rencana : lebar saluran (b) = 0,25 m kecepatan dakam saluran (v) = 0,4 m/detik

\  ,    Luas penampang saluran (A) = =  , \  = 0,0150 m

2

A=b.h h=

 = ,  = 0,06   , 

Cek kecepatan : v=

 =  = , \ = 0,40 m/detik   .  ,  . , 

Kedalaman air di pintu air : Q = 2/3 . Cd . b .

 2 . 

 . h3/2

0,00601 m 3/detik = 2/3 . 0,6 . 0,25 m .

2 . 9,81 \

 . h3/2

h = 0,012 m

128

BAB VIII PERHITUNGAN SECONDARY CLARIFIER 

Secondary clarifier atau bak pengendap II berfungsi untuk mengendapkan lumpur aktif dari pengolahan biologis , memisahkan padatan tersuspensi dari flok yang timbul dari proses lumpur aktif (oxidation ditch) membentuk sludge. Sludge tersebut akan dialirkan kembali atau diresirkulasikan ke pengolahan biologis untuk mempertahankan kondisi mikroorganisme yang ada. Clarifier ini merupakan rangkaian proses dari activated sludge / langkah ini merupakan langkah terakhir untuk mengendapkan lumpur yang memiliki konsentrasi BOD dan SS rendah. Dengan adanya volume yang besar dan solid yang fluktuatif dalam MLSS , maka diperlukan pertimbangan-pertimbangan khusus untuk mendesain clarifier. Faktor-faktor yang menjadi pertimbangan antara lain : 1.

Tipe tangki aerasi yang diperlukan

2.

Karakteristik pengendapan sludge

3.

Rate dari surface loading maupun solid loading

4.

Penempatan loading rate dari weir Prinsip operasi yang berlangsung dalam secondary clarifier ini adalah pemisahan dari

suatu suspense ke dalam fase-fase padat (sludge) dan cair dari komponen-komponennya. Operasi ini dipakai dimana cairan yang mengandung zat padat ditempatkan dalam suatu bak  penenang dengan desain tertentu , sehingga akan terjadi prinsip pengendapan secara gravitasi. Bangunan ini terdiri dari 4 zona , yaitu zona inlet , zona pengendapan , zona lumpur (sludge) , dan zona outlet. Zona inlet dihubungkan dengan pipa dari outlet oxydation ditch dan dipasang valve sebagai pengatur debit yang akan masuk ke clarifier. Pada bagian dasar  bak dibuat miring agar lumpur yang sudah mengendap dapat dikumpulkan ke ruang lumpur melalui bantuan scrapper. Ruang lumpur pada clarifier berbentuk circular berada di bagian tengah bak. Lumpur yang terkumpul pada ruang lumpur akan dipompa dengan pompa lumpur , sedangkan supernatant akan keluar melalui system pelimpah dan akan mengalami proses selanjutnya. Berdasarkan operasionalnya , secondary clarifier memiliki dua fungsi , yaitu : 1. Memisahkan MLSS dari air buangan yang diolah 2. Memadatkan return sludge Kedua fungsi diatas sangat berpengaruh dalam desain secondary clarifier. Sedangkan area yang dibutuhkan didasarkan pada over flow rate dari partikel terkecil. 129

Berdasarkan jenis tangkinya , clarifier dapat dibedakan atas 2 bentuk , yaitu : 1. Rectangular 2. Circular Untuk tangki circular , inlet baffle memiliki diameter antara 15-20% dari diameter tangki clarifier dan maksimum berada 1 m dibawah level muka air untuk mencegah scouring. Clarifier berbentuk lingkaran dan diameternya tergantung pada debit aliran dan surface setting area. Secondary clarifier ini merupakan rangkaian proses dari activated sludge yang operasinya merupakan system continuous mixed flow. Sedangkan untuk menentukan besar lumpur yang diresirkulasi kedalam bak aerasi dikontrol dengan suatu pengukuran dalam bak  pengendap yang disebut Sludge Volume Index (SVI). Indeks ini didefinisikan sebagai volume lumpur (dalam mL) yang terendapkan dari 1 gram MLSS setelah diendapkan selama 30 menit dalam 1000 mL , SVI umumnya berada dalam range 50-150 mL/gr yang mengidentifikasikan pengendapan lumpur baik. 8.1

Kriteria Desain

Kriteria desain : Over Flow Rate (OFR) = 8-16 m 3/m2.hr Solid loading = 0,5-5 kg/m 2.jam Kedalaman = 3,5-6 m Diamater = 3-60 m Kedalaman zona settling > 1,5 m (Sumber : Qasim,”Wastewater Treatment Plants : Planning , Design , and Operation”)

8.2

Perhitungan Secondary Clarifier

Perhitungan : Dimensi Secondary Clarifier : • Qin = Qeff  OD = 934,848 m 3/hari = 39,952 m 3/jam Rencana : digunakan 1 buah secondary clarifier (bentuk circular)

Qsc

= Q’ =

 = , \  

= 39,952 m 3/jam = 934,848 m 3/hari Penentuan solid flux = SF (dari gambar 13- 14 Qasim , “Wastewater Treatment

Plants” grafik dilampirkan) : MLSS = X =

 \ = 4000 mg/L = 4 kg/m ,

Solid Flux (SF) = 2,75 kg/m 2.jam Luas permukaan (A) :

3

…(dari grafik)

130

 .  ,\ .  \  A=  = , \.  = 56,657 m

2

Diameter (D) :

,   ,  .   . ,    D=   =  ,   = 8,495 m ≈ 8,5 m (direncanakan) Cek luas (A) : A = 0,25 .

π.

8,5 m)2 = 56,716 m2

Kontrol Over Flow Rate (OFR) : OFR

\   ′ ,    = =  ,  .  = 16,482 m 3/m2.hari

Kontrol Solid Loading (SL) : SL

=

 .  = , \ .  \  , 

= 2,747 kg/m 2.jam

•

Zona Clarifier Direncanakan clear water zone = 1,5 Kedalaman thickening zone : Massa solid total dari oxidation ditch (TS OD) : TSOD = X . VOD = 3000 mg/L . 308,499 m 3 . 10-6 kg/mg . 10 3 L/m3 = 925,497 kg Tota massa solid di secondary clarifier (TSSC) : TSSC = 80% . TS OD = 80% . 925,497 kg = 740,397 kg Massa solid tertinggal = 20% . TS OD = 20% . 925,497 kg = 185,099 kg Konsentrasi lumpur (MLSS) di clarifier = 4000 mg/L = 4 kg/m 3 Kedalaman zona thickening (H TK ) : HTK  =

•

 = ,    = 1,882 m  .   \  . , 

Sludge Storage Zone Massa lumpur tiap bak , P X (VSS) : PX (VSS) = Yobs . Q’ . (So -S) = 0,46 . 934,848 m 3/hari . (187,63-15) .10 -6 kg/mg.103 L/m3 = 74,236 kg VSS/hari

131

PX (SS)

=

  = , \ = 98,981 kg/hr , ,

Total solid di secondary clarifier (Ts) : Ts = TSC + PX (SS) = 740,397 kg + 98,981 kg = 839,378 kg Kedalaman sludge storage zone (Hsz) : HSZ

=

 = ,    = 2 m     \  . , 

Kedalaman total clarifier (HTC) : HTC = clear water + HTK  + HSZ + freeboard = 1,5 m + 1,882 m + 2 m + 0,5 m = 5,882 m Kontrol waktu detensi (td) : Volume (V) = A . HTC = 56,716 m 2 . 5,882 m = 330,427 m 3 Waktu detensi (td) =

•

Sistem Inlet

 = ,   = 8,4 jam ′ ,  \

Debit (Q’) = 38,952 m 3/jam = 0,01082 m 3/det = 10,82 L/detik Direncanakan kecepatan (v) = 0,6 m/det Luas penampang pipa inlet (A) : A=

′ = , \ = 0,018 m  , \

2

Diameter pipa inlet (D) : D=

 . , =  . ,, ,

 = 0,151 m

≈

 0,1 m = 10 cm

Cek kecepatan : v=

′ = , \ = , \   , .  .  , . , . ,

= 1,38 m/detik Direncanakan panjang pipa (L) = 15 m Hf mayor

Headloss (Hf) :

,    = , .  . , . L ,   ,   \ = , .  . , . 15 cm = 0,32 m

132

Hf minor

  =4.k  ; \  , \ ,    = v= =  , .  .  , . , . , = 1,37 m/detik = 4. 0,4 .

, \ = 0,111   . , \

Hf total = Hf mayor + Hf minor = 0,32 m + 0,111 m = 0,431 m Head total yang dibutuhkan = Hf total + sisa tekan yang diinginkan = 0,431 m + 0,25 m = 0,681 m 8.3

•

Pipa Resirkulasi /Pengurus Lumpur

Pipa resirkulasi/pengurus lumpur : Q = QW +QR 

,+,\

=

…(lihat diagram mass balance)

= 199,27 m 3/hari = 0,0023 m3/detik Direncanakan kecepatan (v) = 0,7 m/detik , maka :

 = , \ = 0,0032 m  , \  . , =  . , , = 0,063 m ≈ 0,07 m = 7 cm D =  , 2

A=

Cek kecepatan : v=

\ ′ = , \ ,    =  , .  .  , . , . , 

= 0,59 m/detik Perhitungan headloss : Suction : Hf mayor

= =

, .  . ,, . ,   ,  \ , .  .  , .40

; L = 40 m

= 0,276 m Hf minor

=2.k.

 

; v = 0,69m/detik

133

 ,   \ = 2 . 0,47 .  . , \ = 0,028 m Hf suction = Hf mayor + Hf minor = 0,276 m + 0,028 m = 0,304 m Discharge : Hf mayor

= =

, .  . ,, . ,   ,  \ , .  .  ,  .140 

; L = 140 m

= 0,968 m Hf minor

=k.

 

= (0,47 + 0,58) .

, \  = 0,031 m  . , \

Hf discharge = Hf mayor + Hf minor = 0,968 m + 0,031 m = 0,999 m Total head yang harus disediakan : Head total = H statis + Hf suction + Hf discharge + Sisa tekan yang diinginkan = 4 m + 0,304 m + 0,999 m + 7 m = 12,3 m Dengan demikian pompa yang dibutuhkan untuk menguras lumpur ini memiliki spesifikasi sebagai berikut : Q = 0,0023 m 3/detik Head pompa = 12,3 Diameter pipa suction = 7 cm = 70 mm Diameter pipa discharge = 7 cm = 70 mm Direncanakan pompa yang digunakan adalah Dry Well Biwater Chanel Impeller Pumps model 332

•

Sistem Effluent Rencana : - Pelimpah terletak di sekeliling clarifier - Pada sekeliling clarifier terdapat saluran effluent dengan lebar 50 cm Debit effluent (Qeff ) : Qeff  = Q’ –  (QW +QR )

\ ,   +,    = 934,848 m /hari –   3

= 735,577 m 3/hari Panjang pelimpah/weir (LW) : LW =  (D –  2 . 0,5 m) =

π

(lihat diagram mass balance)

π

 (7 m –  2 . 0,5 m) = 18,84 m

≈

 19 m

Kontrol weir loading (WL) :

134

\  ,     WL =  =    = 38,714 m /m . hari 3

Digunakan v-notch (a = 90 °) dengan jarak antar puncak v-notch (r vn) 25 cm Ketinggian (kedalaman) v-notch 5 cm. Jumlah v-notch total (

∑

):

∑ =  = , = 76 ℎ Q tiap v-notch (Q vn) :

\  ,      = ∑ = 

Qvn

= 9,678 m 3/hari = 0,000112 m 3/detik Kedalaman (tinggi) air di v-notch : Hvn

/    =  .  .    .  \ \ /  . ,    =  . , . √  , .  °\ = 0,017 m

≈

 0,020 m

≈ 20

 cm

Saluran pelimpah : Direncanakan effluent box = 1,5 m x 1,5 m Y1 = Dimana : Y2 L

Q’ N b

   . . ..  = (kedalaman air di box)-(beda dasar saluran di box) = 0,8 m –  0,3 m = 0,5 m = panjang setengah saluran = 0,5 . -2 . 0,5 m))  15 m 7 m  2 . 0,5 m)  1,5 m = 7,92 8m

π . D = 0,5 . π .  – =

, \ 

––

m≈

= 116,856 m3/m.hari = 0,00135 m3/m.detik =1 = 0,5

Sehingga : Y1

=

 0,5   ,,.\., . ,.  .  135

= 0,500 m = 0,5 Jika diasumsikan kehilangan tekanan akibat gesekan , turbulensi , dan belokan = 16% dan direncanakan freeboard = 25 cm , maka : Kedalaman total saluran effluent = (0,5 m . 116%) + 0,25 m

= 0,83 m ≈ 0,85 m

5 cm 2,5 cm

25 cm Gambar 8.1 weir dan v-notch secondary clarifier

•

Pipa Effluen menuju Bak Desinfeksi Direncanakan pipa effluent mempunyai diameter = 350 mm Q = 113,33 m 3/hari = 0,0013 m 3/detik (lihat diagram mass balance) Kecepatan (v) =

 = , \  = 0,14 m/detik  , .  . , 

136

BAB IX PENGOLAHAN LUMPUR

9.1 Permasalahan Lumpur

Lumpur (sludge) merupakan hasil sampingan pada pengolahan air buangan. Khusus air  buangan domestic tidak mengandung bahan kimia. Lumpur pada pengolahan air buangan dapat dibedakan menurut sumber , karakteristik , dan jumlah yang dihasilkan. Sumber utama yang menghasilkan lumpur adalah : 

Unit pengolahan biologis



Unit secondary clarifier Karakteristik lumpur meliputi :



Konsentrasi zat padat (mg/L atau %)



Sludge volume indeks (SVI)



Densitas air Lumpur dalam proses pembuangan memiliki masalah yang kompleks , hal ini

disebabkan : 

Lumpur sebagian besar terdiri dari bahan-bahan yang dapat menimbulkan bau



Bagian lumpur yang dihasilkan dari pengolahan biologis terdiri dari bahan-bahan organic , sehingga masih kurang stabil



Hanya sebagian kecil dari lumpur yang mengandung solid (0,25-12)%



Lumpur masih mengandung bahan-bahan beracun dan konsentrasi BOD yang cukup tinggi Dengan melihat permasalahan di atas , maka sebelum dibuang ke badan air penerima

lumpur harus diolah terlebih dahulu Adapun tujuan dari pengolahan lumpur adalah : 

Mengurangi kadar air dari lumpur



Mengurangi kandungan organic dari lumpur (pemekatan lumpur)

9.2 Unit Pengolahan Lumpur

Untuk mencapai tujuan yang diinginkan , maka diperlukan unit pengolahan yang terdiri dari : 1.

Sludge Thickener

137

Merupakan suatu bak yang berfungsi untuk menaikkan kandungan solid dari lumpur dengan cara mengurangi fraksi cairan (air) , sehingga lumpur dapat dipisahkan dari air dan ketebalan menjadi berkurang , dan dikatakan sebagai pemekatan lumpur. 2.

Sludge Stabilization Adalah bak yang berfungsi sebagai tempat stabilisasi lumpur yang bertujuan untuk :



Mereduksi (bakteri) pathogen



Mengurangi bau yang tidak diinginkan



Mengendalikan pembusukan zat organic Dimana tercapainya tujuan di atas berhubungan dengan proses stabilisasi pada fraksi

volatile atau organic dalam sludge. Adanya pathogen serta munculnya bau dan pembusukan disebabkan adanya aktifitas mikroorganisme yang tumbuh subur pada fraksi organic dari sludge. Ada 4 cara untuk menghilangkan kondisi yang mengganggu proses stabilisasi , yaitu : 1. Reduksi biologi dari fraksi volatile 2. Oksidasi kimiawi dari fraksi volatile 3. Penambahan

bahan

kimia

pada

sludge

untuk

menghilangkan

daya

hidup

mikroorganisme 4. Penggunaan panas untuk menstabilkan sludge Adapun teknologi untuk proses sludge stabilisasi , meliputi : chlorine oxidation , lime stabilization , heat treatment , anaerobic digestion , dan aerobic digestion. 3.

Dewatering Tujuan utama dari proses ini adalah untuk mengurangi kadar air (moisture) dari sludge

yang dapat dilakukan dengan 2 cara , yaitu : 1. Cara manual : drying bed , dan drying lagoon 2. Cara mekanis : centrifunge , vacuum filter , dan filter press 4.

Heat Drying dan Combustion Merupakan proses pembakaran dan pemanasan sludge sebelum dibuang. Sistem

 pengolahan lumpur pada tugas perencanaan ini langsunv menggunakan sludge drying bed karena lumpur yang dihasilkan dari proses pengolahan sebelumnya (secondary clarifier) sifatnya sudah stabil. Sludge drying bed itu sendiri merupakan suatu bak yang berfungsi untuk mengeringkan lumpur yang berasal dari secondary clarifier (excess sludge). Bak ini terdiri dari lapisan pasir dan kerikil serta pipa drain untuk mengalirkan air dari lumpur yang dikeringkan. Bak biasanya berbentuk persegi panjang. Proses pengeringan dilakukan dengan

138

 bantuan sinar matahari. Dan kadar air yang dihasilkan dari proses pengeringan ini dapat mencapai 75%.

• Tebal lapisan pasir  • Tebal lapisan kerikil • Sludge Loading Rate • Te bal bed • Lebar bed • Panjang bed • Waktu pengeringan • Koefisien uniformity • Efective size • Kecepatan air inlet • Kecepatan air drain

= (23-30) cm = (20-30) cm = (100-300) kg dry solid/m 2.tahun = (20-30) cm = (5-12) m = (6-30) m = (10-15) hari 10000

Jadi dimensi bak chlorinasi adalah : Panjang saluran lurus = 3,606 m Lebar saluran lurus = 0,2 m Lebar belokan = 0,05 m Jumlah saluran lurus = 10 Jumlah belokan = 10-1 = 9 Kedalaman total = h + Freeboard = 1 m + 0,3 m = 1,3 m Dosing pump : Digunakan untuk menginjeksi larutan disinfektan (kaporit) ke dalam pipa inlet yang menuju  bak chlorinasi : Q injeksi = 4,17 . 10 -6 m3/detik = 4,17 . 10 -3 L/detik Rencana : v = 0,3 m/detik

 \  ,   .  −  = 1,39 .10    A= =  , \ 4 .  , 4 . 1,39 . 10−  ,

=   = 

3,14

 =4,21 . 10−  = 0,004  = 4 

Cek kecepatan :

 =  = , .  .  = ,,. .,.  ,\   =0,33

m/detik

150

Perhitungan headloss : Suction : Hf mayor

= =

, .  . ,, .  \ , ,   .  , .  . , ,

; L = 1,5 m  . 1,5 m

= 0,138 m Hf minor

  =k.  =

 1,5 . ,. ,\ \

; v = 0,33 m/detik  = 0,008 m

Hf suction = Hf mayor + Hf minor = 0,138 m + 0,008 m = 0,146 m Discharge :

Hf mayor

,    = ;L=2m , .  . , .  \ , ,   .  = , .  . , ,  . 2 m = 0,184 m

Hf minor

=k.

 

   ,   \ = 1,50,8 .  . , \ = 0,013 m Hf discharge = Hf mayor + Hf minor = 0,184 m + 0,013 m = 0,197 m Total head yang harus disediakan : Head total = Hf suction + Hf discharge = 0,146 m + 0,197 m = 0,343 m Dengan demikian pompa yang dibutuhkan untuk menginjeksi larutan kaporit mempunyai spesifikasi sebagai berikut :

... ; ρ = 997,07 kg/m  (T = 25 ℃) ; n = 80%   . , \ . ,  . , .  \ ,   \ P= % P=

3

= 0,0175 Wh = 0,0000175 kWh Pompa yang digunakan adalah Chemp-Feed C-600 Injector Pumps Model Number C-630P 30 rpm.

151

BAB XI PROFIL HIDROLIS 11.1

Prinsip Dasar Profil Hidrolis

Profil hidrolis hidrolis merupakan merupakan referensi grafis

dari hydraulic hydraulic grade linier pada suatu

 bangunan pengolahan air buangan. Jika High Water Level (HWL) badan air penerima diketahui levelnya , maka level ini digunakan sebagai titik acuan dalam perhitungan headloss dilakukan secara mundur. Terkadang perhitungan dimulai berdasarkan aliran dari pipa akhir air buangan (titik akhir pipa sewer). Prinsip-prinsip dasar yang digunakan untuk menghitung profil hidrolis , antara lain sebagai berikut : 1.

Profil hidrolis dihitung untuk keadaan debit air buangan puncak (peak) , rata-rata (average) , dan debit minimum

2.

Profil hidrolis biasanya diterapkan pada tiap unit bangunan pengolahan atau unit titiktitik utama aliran misalnya pompa

3.

Total headloss pada bangunan pengolahan air buangan merupakan penjumlahan nilai headloss pada unit pengolahan dan pada saluran serta sambungan pipa

4.

5.

Headloss pada unit pengolahan terdiri atas : 

Headloss pada struktur influent



Headloss pada struktur effluent



Headloss pada saat memulai pembuangan

Total headloss melalui saluran , sambungan pipa dan peralatan lain merupakan  penjumlahan dari :

11.2.



Headloss entrance



Headloss pada saat keluar system



Headloss akibat pengecilan atau pembesaran saluran



Headloss akibat gesekan



Headloss akibat adanya bent , fitting , dan asesoris pipa lainnya



Headloss yang dibutuhkan weir dan control hidrolis lainnya



Gerak jatuh bebas



Head yang dibutuhkan untuk pengembangan bangunan pengolahan

Perhitungan Profil Hidrolis

Diketahui dari tugas SPAB (Sistem Penyaluran Air Buangan) : Elevasi Muka Tanah (EMT) : + 62,00 152

Elevasi Dasar Saluran (EDS) : + 59,78 Elevasi Muka Air Sungai (EMA sungai) : 61,40 a.Bar Screen Kedalaman air dalam saluran pembawa = kedalaman air di bar screen = 0,75 m ; karena EDS = Elevasi Dasar Bar Screen = + 59.78 EMA awal = EDS + kedalaman air dalam bar screen = + 59.78 + 0,75 = + 60.530 (saat clean) = + 59.78 + 0,86 = + 60.640 (saat 50% clogging) Hf saat clean = 0,01 m dan hf saat 50% clogging = 0,12 m

Hf pada ambang lebar = k .

 

= 0,4 . EMA akhir

; k = 0,4 ; dan v = 0,33 m/detik (titik 3)

, \  = 0,002 m  . , \

= + 60.530 –  0,010  0,010 –  0,002  0,002 = + 60.518 (saat clean) = + 60.530  –  0,120  0,120 –  0,002  0,002 = + 60.518 (saat 50% clogging)

b. Sumur Pengumpul Terjunan sebelum sumur pengumpul = 0,5 m EMA awal = + 60.518 –  0,500  0,500 = + 60.018 Head static = 4,25 m (lihat gambar di lampiran) EMA akhir = + 60.018 + 4.250 = + 64.268

c. Grit Chamber hf saluran pembawa

=S.L ; S = 0,00025 ; dan L = 2 m = 0,00025 . 2 m = 0,0005 m  0,0001 m EMA awal = + 64.268 –  0,0001  0,0001 = + 64.267 hf pintu air = 0,521 m hf grit chamber = S . L ; S = 0,00025 ; dan L = 5 m = 0,00025 . 5 m = 0,00125 m  0,001 m

≈

hf proportional weir = k .

 

≈

; k = 0,4 ; dan v =

 

Q = 0,00601 m 3/detik A = (0,3 . 0,1) m 2 + (0,5 . (0,3 + 0,1) . 0,4)m 2 = 0,11 m2 (lihat gambar detail di lampiran)

, \ ,   = 0,0546 m/detik  = 0,4 . , \ = 0,00006 m Jadi , hf proportional weir =k .   . , \ v=

EMA akhir = + 64.267 –  0.521   0.521 –  0.001  0.001 –  0.00006  0.00006 = + 63.74

153

d. Bak Pengendap 1 hf saluran pembawa

hf saluran pembagi

hf pintu air

=S.L ; S = 0,0003 ; dan L = 3 m = 0,0003 . 3 m = 0,0009 m  0,001 m =S.L ; S = 0,0003 ; dan L = 2,2 m = 0,0003 . 2,2 m = 0,00066 m  0,001 m

≈

≈

 .  .  .    , \ = , . , . ,  .  . , \  = 0,0289 m

=

EMA awal = + 63.740 –  0,001  0,001 –  0,001  0,001 –  0,0289  0,0289 = + 63.7 hf outlet = 0,1 m (lihat gambar di lampiran) EMA akhir = + 63.6  –  0.100  0.100 = + 63.5

e. Oxydation Ditch hf saluran pembawa

hf saluran pembagi

hf pintu air inlet

hf pintu air outlet

=S.L ; S = 0,0003 ; dan L = 5 m = 0,0003 . 5 m = 0,0015 m  0,002 m =S.L ; S = 0,0003 ; dan L = 2 m = 0,0003 . 2 m = 0,0006 m  0,001 m =

 .  .  .   

≈ ≈

; b = h = 0,25 m Q = 0,02809 m 3/detik

\ ,    = , . , . , .  . , \  = 0,213 m   .  ; b = 1 m ; dan h = 0,1 m =  .  .    \ ,    = , .  . , .  . , \ = 0,0835 m

EMA awal = + 63.377 –  0,002  0,002 –  0,001  0,001 –  0,213  0,213 = + 63,38 EMA akhir = + 62.356 –  0,0835  0,0835 = + 63.29

f. Bak Pengendap II hf pipa inlet = 0,06 m hf outlet = 0,2 m EMA awal = + 63.29  –  0,060  0,060 = + 63.23 EMA akhir = + 63,29 –  0,200  0,200 = + 63.09

154

g. Bak Disinfeksi

hf pipa inlet

= =

, .  . ,, . ,  .10  ,,. \  .  , L

; L = 10 m

= 0,000164 m hf saluran lurus = 0,006 m hf belokan = 0,031 m hf akibat slope = 2,54 . 10 -4 m EMA awal = + 63,09  –  0.000164 = + 63.08 EMA akhir = + 63.08 –  0.006  –  0.031 –  2,54 . 10 -4 = + 63.04 hf pipa outlet = =

, .  . ,, . ,   ,   \ , .  .  ,  .20  L

; L = 20 m

= 0,00033 Jadi elevasi muka air sebelum badan air penerima adalah : = + 63.04 –  0,00033 = + 63.03 Beda tinggi muka air sungai dengan muka air di dalam pipa outlet terakhir adalah : = + 63.03 –  61.400 = 1,63 m  1,6 m

≈

155

11.3 Diagram Mass Balance Q o = 127,698 m 3/hari [BOD] =15mg/L [COD] = 29,94 mg/L

Q 0 = 905,275 m3/hari [BOD] = 187,63mg/L [COD] = 374,63 mg/L [TSS] = 128,57 mg/L [N] = 6,97 mg/L [P] = 1,33 mg/L

Qo = 519,264 m 3/hari [BOD] = 312,2 mg/L [COD] = 622,3 mg/L [TSS] = 366 mg/L [N] = 8,69 mg/L [P] = 1,66 mg/L

[TSS] = mg/L

[N] = mg/L [P] = mg/L 3

Q i = 27,83 m /hari

Q l = 112,19 m3/hari

Bak Pengendap 1

Oxydation Ditch

Bak Pengendap II

QR = 84,14 m 3/hari Q W = 0,13 m 3/hari

Sludge Drying Bed Q W = 0,232 m 3/hari

QW = 0,362 m3/hari

Gambar 11.1. Diagram Mass Balance

156