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.
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.
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 %.
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
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.
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
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 m3/detik = 519,264 m3/hari
•
Effluent :BOD = [BOD] x Qin = 312,2 mg/L x 519,264 m3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/106mg = 162,114 kg/hari
COD = [COD] x Qin = 622,3 mg/L x 519,264 m3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/106mg = 323,138 kg/hari SS = [SS] x Qin = 366 mg/L x 519,264 m3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/106mg = 190,050 kg/hari N = [N] x Qin = 8,69 mg/L x 519,264 m3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/106mg = 4,51 kg/hari P = [P] x Qin = 1,66 mg/L x 519,264 m3/hari x 103 L/m3 x 1 kg/106mg = 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 :Massa lumpur =
%
=
, \,
= 2.058,84 kg/hariVlumpur = Qwaste =
=
., \, \
= 1.960,8 L/hari = 1,9608 m3/hariQeff = Qo
–
Qwaste = (519,264–
1,9608) m3/hari = 517,30 m3/hariSehingga :
Effluen primary clarifier : [BOD] =
, \
, \
\ \
= 187,63 mg/L [COD] =, \
, \
\ \
= 374,63mg/L [SS] =, \
, \
\ \
= 128,57 mg/L [N] =, \
, \
\ \
= 6,97 mg/L [P] =, \
, \
\
\
= 1,33 mg/L2. PENGOLAHAN BIOLOGIS (dengan Oxydation Ditch) Data : Qinf = 517,30 m3/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 NH4+ - N KO2 = 1,3kd = 0,05/hari
μ
m = 0,5/hari•
Untuk removal BOD : Y = 0,5 mg VSS/mg BOD Kd = 0,06/hariSe = BODeffluent yang diharapkan = 15 mg/L
Perhitungan : 1. Perhitungan rata-rata :
μ’ = μ
m . e0,098(T-15) .
+
.
(1-0,833 . (7,2-pH)) = 0,5 . e0,098(26-15) .,
, + ,
.
(1-0,833 . (7,2-8)) = 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
θ
c min = 0,64 hariUmur lumpur , θ
c= SF . θ
c min = 2,5 . 0,64 hari = 1,6 hari 4. Faktor U untuk oksidasi ammonia :
= Y . U - kdU =
.
=
,
0,05 .
,
= 3,375/hari 5. Konsentrasi ammonia di effluent :U =
.
+
K N = 100.051T-1,158 = 10 0.051 . 26-1,158 = 1,47 mg/L Sehingga : U = .
+
3,375/hari = .
, \ +
N = 1,072 mg/L 6. BOD removal :
= Y . U–
kd= 1,37 mg BOD5removed/mg MLVSS . hari 7. Oksidasi BOD5 dan nitrifikasi :
•
Oksidasi BOD5θ =−
.
=
,− \, . \
= 0,042 hari = 1,008 jam•
Nitrifikasiθ =−
.
=
,−,\, . \
= 0,00143 hari = 0,035 jam•
Denitrifikasi Px (MLVSS) = Yobs . Q . (So-Se) . 1000 Yobs =
+ .
=
+, . ,,
= 0,46 Sehingga : Px= Yobs . Q . (So-Se) . 1000Px= 0,46 . 517,30 m3/hari . (187,63-15) mg/liter . 1000 = 41.078.689,5 mg/hari = 41,08 kg/hari
Kandungan N dalam mikroba (C5H7 NO2) = 12,4% N removed = 12,4% . 41,08 kg/hari = 5,093 kg/hari N =