BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.3 Analisis Alternatif Rancangan
Setelah didapatkan beberapa solusi alternatif, maka selanjutkan akan dilakukan analisis. Tujuan dilakukannya analisis ini adalah untuk mendapatkan alternatif yang optimum. Analisis dilakukan dengan menggunakan metode Multi Criteria Decision Analysis (MCDA). Metode ini digunakan untuk menganalisis dengan mempertimbangkan beberapa parameter dengan tingkatan bobot yang
Universitas Pertamina - 28 berbeda. Bobot pada parameter berfungsi untuk menunjukkan tingkat prioritas dari parameter yang ditetapkan.
Parameter yang ditetapkan dibuat relevan dengan tujuan dan batasan masalah. Parameter, bobot, beserta alasan pembobotan ditunjukkan oleh Tabel 4.1. Setelah didapatkan parameter, maka nilai dari parameter yang dimiliki oleh setiap alternatif akan diurutkan atau disesuaikan berdasarkan ranking yang ditetapkan. Tabel 4.2 menunjukkan penjelasan dari ranking yang ditetapkan.
Tabel 4.1 Parameter, Bobot, dan Keterangan MCDA
Parameter Bobot Keterangan
Biaya Kapital 17,5% Biaya kapital ditinjau berdasarkan laporan perancangan dan penilitian terdahulu. Data yang didapatkan selanjutnya disesuaikan dengan keadaan perancangan. Parameter biaya kapital dan operasional memiliki nilai bobot yang tidak begitu besar dikarenakan pada perancangan ini biaya tidak menjadi batasan masalah. Persen Penyisihan Amonia 40% Persen penyisihan amonia ditinjau berdasarkan
beberapa literatur dan penilitian terdahulu. Pemberian bobot sebesar 40% pada parameter penyisihan amonia dikarenakan tujuan perancangan adalah untuk merancang unit dengan efisiensi yang baik.
Kebutuhan Lahan 17,5% Kebutuhan lahan menjadi salah satu parameter yang cukup dalam penentuan alternatif optimum. Nilai kebutuhan lahan dihitung berdasarkan preliminary sizing dari ketiga alternatif.
Kebutuhan Daya 25% Kebutuhan atau penggunaan daya merupakan parameter yang cukup penting. Penggunaan daya yang tinggi dari unit pengolahan akan mempengaruhi pengeluaran operasional dalam setiap bulannya. Nilai kebutuhan daya ditentukan berdasarkan laporan perancangan unit dan/atau penilitian terdahulu serta teori pendukung yang didapatkan dari studi literatur.
Tabel 4.2 Rating Parameter MCDA
Parameter Rating Keterangan
Biaya Kapital 1 Alternatif memiliki biaya > Rp. 40.000.000.000 2 Alternatif memiliki biaya yang berada dalam rentang
Rp. 40.000.000.000 – Rp. 20.000.000.000 3 Alternatif memiliki biaya < Rp. 20.000.000.000 Persen Penyisihan Amonia 1 Alternatif memiliki persen efisiensi penyisihan
amonia kurang atau sama dengan 80%
2 Alternatif memiliki persen efisiensi penyisihan amonia 80% hingga 90%
3 Alternatif memiliki persen efisiensi penyisihan amonia lebih atau sama dengan 90%
Kebutuhan Lahan 1 Alternatif memiliki nilai kebutuhan lahan > 300 m2
2 Alternatif memiliki nilai kebutuhan lahan antara 300 m2 hingga 200 m2
3 Alternatif memiliki nilai kebutuhan lahan < 200 m2
Universitas Pertamina - 29
Parameter Rating Keterangan
2 Kebutuhan daya berada di bawah 0,20 kWh/m3
hingga 0,1 kWh/m3 air olahan.
3 Kebutuhan daya berada di bawah 0,1 kWh/m3 air olahan.
Setelah didapatkan nilai dari masing-masing parameter, maka selanjutnya dilakukan pemberian rating pada parameter dari ketiga alternatif. Rekapitulasi nilai pada ketiga alternatif untuk setiap parameter terdapat pada Tabel 4.3. Rekapitulasi nilai parameter alternatif pada tabulasi matriks MCDA terdapat pada Tabel 4.4. Rekapitulasi pemberian rating MCDA ditunjukan pada Tabel 4.5. Tabel 4.3 Rekapitulasi Nilai Parameter.
Parameter Nilai Keterangan Sumber
Alternatif 1 – Pengolahan Biologi Menggunakan MBBR
Biaya Kapital
Rp. 67.792.741.000
Biaya konstruksi dari pembangunan MBBR di IPAL Kali Krukut dengan kapasitas 100 LPS.
(Trieputra & Kamil, 2013)
Persen Penyisihan
Amonia > 90%
(Shi, 2013 pada Jiang, et al., 2015) Kebutuhan Lahan 106 m2 Kebutuhan lahan dihitung berdasarkan perhitungan preliminary sizing.
Kebutuhan Daya Tinggi, membutuhkan unit blower, dan nilai
kebutuhan daya 0,25 kWh/m3
(Odegaard, H., 2016)
Alternatif 2 – Pengolahan Biologi dengan Teknologi IFAS
Biaya Kapital
Rp. 27.968.046.035
Biaya didapatkan dari perbandingan IPAL dengan kapasitas 0,25 m3/detik. (GHD Consulting Services, 2013) Persen Penyisihan Amonia > 80% Persen penyisihan amonia dengan IFAS dan bantuan PAC. Tanpa PAC persen penyisihan mencapai > 60%. (Moretti, et al., 2015) Kebutuhan Lahan > 374,151 m2 Kebutuhan lahan dihitung berdasarkan perhitungan preliminary sizing yang terdapat pada Lampiran IV. Nilai kebutuhan lahan IFAS dinyatakan melebihi dari 374 m2 karena perhitungan yang dilakukan belum termasuk clarifier.
Universitas Pertamina - 30
Parameter Nilai Keterangan Sumber
Kebutuhan Daya
Tinggi, membutuhkan unit blower, dan nilai kebutuhan daya
0,14-0,23 kWh/m3
IFAS memiliki konsep pengolahan yang tidak jauh berbeda dengan MBBR
(Tchobanoglous, 2014).
(Dias, et al., 2018)
Alternatif 3 – Pengolahan Biologi dengan Teknologi Trickling Filter
Biaya Kapital
Rp. 14.853.579.880
Biaya didapatkan dari perbandingan IPAL dengan kapasitas 2,13m3/detik. (Zaheed, 2007) Persen Penyisihan Amonia 75% (Tekelekopoulou & Vayenas, 2003) Kebutuhan Lahan 314,61 m2 Kebutuhan lahan dihitung berdasarkan perhitungan preliminary sizing yang terdapat pada Lampiran IV.
Kebutuhan Daya Rendah, tanpa membutuhkan blower, daya yang dibutuhkan variatif 0,093*-0,18 kWh/m3 Kebutuhan daya dalam pengoperasian trickling filter tergolong rendah dikarenakan tanpa membutuhkan blower.
(Lane, Ryan, & Norton, 2016) & (Tchobanoglous, et al., 2014)*
Tabel 4.4 Rekapitulasi Nilai Parameter Alternatif pada Tabulasi Matriks MCDA Parameter Bobot
(%)
Alternatif 1 Alternatif 2 Alternatif 3 Biaya Kapital 17,5% Rp. 67.792.741.000 Rp. 27.968.046.035 Rp. 14.853.579.880
Efisiensi Penyisihan Amonia
40% 90% 80% 75%
Kebutuhan Lahan 17,5% 106 m2 > 374,151 m2 314,61 m2
Kebutuhan Daya per Volume Air Olahan
25% Tinggi,
membutuhkan unit blower, dan
nilai tipikal kebutuhan daya
0,25 kWh/m3
Tinggi, membutuhkan unit blower, dan
nilai kebutuhan daya 0,14-0,23
kWh/m3
Rendah, tanpa membutuhkan blower, daya yang dibutuhkan variatif
0,093*-0,18 kWh/m3
Total 100
Biaya Kapital
Biaya kapital merupakan salah satu aspek penting dalam sebuah perancangan. Nilai biaya kapital pada masing-masing alternatif didapatkan berdasarkan RAB perancangan yang didapatkan dari laporan perancangan dan studi literatur. Bobot yang dimiliki oleh parameter biaya kapital tidak begitu besar dikarenakan biaya kapital dikeluarkan untuk aset IPA yang dapat digunakan selama IPA beroperasi. Aset dengan harga yang tinggi kemungkinan besar dapat menekan pengeluaran operasional. Pada tahap analisis ini, alternatif yang memiliki biaya kapital terkecil akan mendapatkan rating 3. Alternatif 3 dengan teknologi trickling filter memiliki biaya kapital terkecil jika disandingkan dengan 2 alternatif lain.
Universitas Pertamina - 31
Efisiensi Penyisihan Amonia
Efisiensi penyisihan amonia merepresentasikan performa dari setiap alternatif. Bobot yang dimiliki parameter penyisihan amonia cukup besar dikarenakan kondisi yang diinginkan adalah kadar amonia pada air baku yang memasuki IPA baja memiliki konsentrasi yang rendah. Nilai dari setiap alternatif didapat berdasarkan penilitian terdahulu dan studi literatur yang relevan. Efisiensi penyisihan amonia tertinggi dimiliki oleh unit MBBR dengan persentase efisiensi penyisihan hingga melebihi 90% (Jiang, Zhang, Wang, Jia, & Li, 2015).
Kebutuhan Lahan
Ketersediaan lahan merupakan aspek penting yang perlu diperhatikan pada perancangan. Alasan dari samanya besaran bobot kegunaan lahan dan biaya kapital dikarenakan penggunaan lahan yang besar akan menambah biaya dalam pembebasan lahan. Sehubungan hal tersebut maka biaya kapital akan meningkat. Kebutuhan lahan dihitung berdasarkan perhitungan preliminary sizing. Hasil perhitungan merupakan luas permukaan masing-masing unit pengolahan. Pada bagian ini, unit MBBR memiliki keunggulan dibandingkan dengan unit pengolahan lain.
Kebutuhan Daya
Parameter terakhir yang sangat penting dalam analisis alternatif adalah kebutuhan daya. Alasan pemberian bobot 25% pada kebutuhan daya dikarenakan kebutuhan daya dapat merepresentasikan sebagian besar dari biaya operasional. Biaya operasional yang tinggi akan membuat profit semakin kecil. Nilai kebutuhan daya dihitung per m3 air olahan. Daya yang dibutuhkan pada setiap unit akan berbeda-beda dan bergantung dengan teknologi yang digunakan. Pada parameter ini trickling filter merupakan alternatif yang memiliki nilai kebutuhan daya terkecil. Daya terkecil yang dibutuhkan trickling filter adalah 0,093 kWh/m3 (Tchobanoglous, 2014).
Tabel 4.5 Rating MCDA
Parameter Bobot
(%) Alternatif 1 Alternatif 2 Alternatif 3
Biaya Kapital 17,5 1 2 3
Efisiensi Penyisihan Amonia
40 3 1 1
Kebutuhan Lahan 17,5 3 1 2
Kebutuhan Daya per Volume Air Olahan
25 1 2 3
Total 100
Setelah dilakukan pemberian rating, maka selanjutnya adalah pengkalian bobot dengan rating. Total perkalian antara bobot dengan rating untuk setiap parameter pada masing-masing akan mengindikasikan alternatif yang optimum. Tabel 4.6 menunjukkan perkalian bobot dengan rating. Tabel 4.6 Perkalian Bobot dengan Rating MCDA
Parameter Bobot
(%)
Alternatif 1 Alternatif 2 Alternatif 3
Biaya Kapital 17,5 0,175 0,35 0,525
Efisiensi Penyisihan Amonia
40 1,2 0,4 0,4
Universitas Pertamina - 32
Parameter Bobot
(%)
Alternatif 1 Alternatif 2 Alternatif 3 Kebutuhan Daya per
Volume Air Olahan
25 0,25 0,5 0,75
Total 100 2,15 1,425 2,025
Berdasarkan Tabel 4.6, alternatif 1 memiliki nilai paling tinggi, lalu diikuti oleh alternatif 2 dan 3. Maka dengan demikian dapat dikatakan bahwa alternatif terpilih adalah alternatif 1. Pada alternatif ini digunakan teknologi MBBR nitrifikasi satu tahap sebagai unit pengolahan biologi dalam penyisihan amonia. Teknologi MBBR yang digunakan tidak memerlukan sistem resirkulasi internal dan resirkulasi sludge. Biomassa yang mengalami sloughing akan diendapkan di tangki sedimentasi pada IPA baja.
Rangkaian unit dari alternatif 1 ditunjukkan oleh Gambar 4.1. Perhitungan detail desain dilakukan berdasarkan debit olahan yaitu 100 liter per detik, akan tetapi untuk dapat menampung jam puncak dan/atau shock loading maka perhitungan dilakukan dengan debit 120 liter per detik. Perhitungan detil rangkaian alternatif terpilih terdapat pada sub bab selanjutnya. Performa penyisihan dari rangkaian unit yang terdapat pada alternatif 1 ditunjukkan oleh Tabel 4.7.
Tabel 4.7 Performa Unit pada Rangkaian Alternatif 1 No.
Unit Pengolahan Parameter Persen
Penyisihan Keterangan Sumber
1. Prasedimentasi Kekeruhan 86,72% (Esfahani,
Mobarekeh, & Hoodaji, 2018) 2. Aerator cascade Besi 45,20% Pada air dengan pH
6,5.
(Syazwan, et al., 2020) Mangan 21,68% Pada air dengan pH
6,5. (Syazwan, et al., 2020) Oksigen Terlarut 76,92% Konsentrasi oksigen terlarut pada air meningkat.
(Sutrisno, dan Azkiyah, 2014) 3. Moving Bed Biofilm
Reactor (MBBR) Nitrifikasi
Amonia 92,3% Penyisihan amonia dengan MBBR dilakukan dengan media carrier PVA Gel. (Rouse, Burica, Strazar, & Levstek, 2007) 4. Sistem pra-klorinasi dengan larutan sodium hipoklorit
Besi 98,46% Pada pH 7 dengan dosis 1 mg/l.
(Kan, et al., 2012) Mangan 90% Pada pH di atas 7
dengan dosis lebih dari 3 mg/l
(Kan, et al., 2012)
Kualitas air menuju IPA baja dapat diesteimasi berdasarkan Tabel 4.7 yang menunjukkan performa dalam persen efisiensi penyisihan konstituen. Estimasi penyisihan pada setiap tahap dari alternatif 1 terdapat pada Gambar 4.8. Berdasarkan Gambar 4.8 konsentrasi besi berada di bawah 0,3 mg/l, konsentrasi mangan di bawah 0,1 mg/l, amonia di bawah 0,1 mg/l, dan kekeruhan di bawah 600 NTU. Berdasarkan hal tersebut, maka dapat dikatakan bahwa telah memenuhi aspek teknis dari air baku sebelum memasuki IPA baja.
Universitas Pertamina - 33 Gambar 4.4 Estimasi Penyisihan pada Setiap Unit