2.6.2 Kriteria perencanaan unit flokulasi (pengaduk lambat)
Kriteria perencanaan untuk unit flokulasi (pengaduk lambat) dapat dilihat pada Tabel 2 berikut:
Tabel 2. 10 Kriteria perencanaan unit flokulasi (pengaduk lambat)
Kriteria umum Flokulator hidrolis Flokulator mekanis Flokulator clarifier sumbu horizontal dengan pedal Sumbu vertikal dengan bilah G (gradien kecepatan) 1/detik 60 (menurun) – 5 60 (menurun) – 10 70 (menurun) – 10 100 – 10 Waktu tinggal (menit) 30 – 45 30 – 40 20 – 40 20 – 100
Tahap flokulasi(buah) 6 – 10 3 – 6 2 – 4 1 Pengendalian energy Bukaan pintu/ sekat Kecepatan putaran Kecepatan putaran Kecepatan aliran air Kecepatan aliran max.(m/det) 0,9 0,9 1,8 – 2,7 1,5 – 0,5 Luas bilah/pedal dibandingkan luas bak
(%) -- 5 – 20 0,1 – 0,2 -
Kecepatan perputaran sumbu (rpm)
-- 1 – 5 8 – 25 -
Tinggi (m) 2 – 4 *
Keterangan: * termasuk ruang sludge blanket
2.6.3 Kriteria perencanaan unit flotasi (pengapungan)
Kriteria perencanaan untuk unit flotasi (pengapungan) dapat dilihat pada Tabel 3 berikut:
Tabel 2. 11Kriteria perencanaan unit flotasi (pengapungan) Proses Aliran udara (N.L/m3 air) Ukuran gelembung Input tenaga (Watt jam/m3) Waktu detensi (menit) Beban hidrolik permukaan (m/jam) Flotasi untuk pemisahan Lemak 100 – 400 2 – 5 mm 5 – 10 5 – 15 10 – 30 Flotasi mekanik 10.000 0,2 – 2 mm 60 – 120 4 – 16 - Disolved Air Flotation 15 – 50 40 – 70 μm 40 – 80 20 – 40 bersamaan dengan flokulasi 3 – 10
2.7. Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL)
Lingkungan yang bersih bebas dari segala polusi dan kotoran merupakan dambaan setiap orang. Namun pesatnya perkembangan di segala bidang membawa akibat atau dampak pada lingkungan yaitu LIMBAH.
Limbah pada umumnya terbagi tiga yaitu :
1. Limbah padat ( solid wastes )
2. Limbah cair ( liquid wastes )
3. Limbah gas ( gaseous wastes )
Ketiga limbah tersebut akan sangat mengganggu dan membawa dampak yang buruk bagi lingkungan. Adapun dampak atau efek samping dari limbah tersebut dapat berupa
1. Membahayakan kesehatan manusia.
2. Dapat merusak dan membunuh kehidupan / lingkungan .
3. Dapat merusak keindahan dan pemandangan.
Pengetahuan mengenai karakteristik air buangan baik kuantitas maupun kualitasnya adalah suatu hal yang perlu dipahami dalam merencanakan suatu unit pengolahan limbah air buangan. Kualitas air buangan dibedakan atas tiga karakteristik, yaitu :
1. Karakteristik fisik.
Parameter yang termasuk dalam kategori ini adalah solid ( zat padat ), temperatur, warna, bau.
2. Karakteristik kimia
Terbagi dalam tiga kategori : zat organik, zat anorganik dan gas – gas. Polusi zat organik biasanya dinyatakan dalam BOD (Biological Oxygen Demand) dan COD (Chemical Oxygen Demand ).
3. Karakteristik Biologi
Merupakan banyaknya mikroorganisme yang terdapat dalam air limbah tersebut, seperti : bakteri, algae, virus, fungi. Sifat biologis ini perlu diketahui dalam kaitannya untuk mengetahui tingkat pencemar air limbah sebelum dibuang ke badan air penerima.
Bahan polutan yang terkandung di dalam air buangan secara umum dapat diklasifikasikan dalam tiga kategori, yaitu bahan terapung, bahan tersuspensi dan bahan terlarut. Selain dari tiga kategori tersebut, masih ada lainnya yaitu panas, warna, rasa, bau dan radioaktif. Menurut sifatnya tiga kategori bahan polutan tersebut dapat dibedakan sebagai yang mudah terurai secara biologi (biodegradable) dan tidak mudah terurai secara biologi (non biodegradable).
Dampak terhadap badan air, limbah industri dapat diklasifikasikan
Suhu
Setiap organisme mempunyai suhu minimum, optimum dan maksimum untuk hidupnya dan mempunyai kemempuan menyesuaikan diri sampai batas tertentu. Suhu air mempunyai pengaruh yang besar dalam proses pertukaran zat atau metabolisme dari makhluk hidup. Selain itu suhu juga berpengaruh terhadap kadar oksigen terlarut dalam air. Semakin tinggi temperatur suatu perairan, semakin cepat pula perairan tersebut mengalami kejenuhan. Suhu air untuk budidaya ikan berkisar antara 25 – 300C.
pH
Efek polutan bersifat asam terhadap kehidupan ikan dapat mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangbiakan. Batas minimum air tawar pada umumnya adalah pada pH 4 dan batas maksimum pada pH11.
Oksigen terlarut (DO)
Kadar DO merupakan salah satu parameter kualitas air yang penting bagi kelangsungan hidup dan pertumbuhan ikan. Ikan memerlukan oksigen dalam bentuk oksigen terlarut. Oksigen terlarut dipengaruhi oleh suhu, pH dan karbondioksida. Air kolam yang mengandung konsentrasi oksigen terlaut yang rendah akan mempengaruhi kesehatan ikan, karena ikan lebih mudah terserang penyakit atau parasit. Bila konsentrasi oksigen terlarut dibawah 4 – 5 mg/l maka ikan tidak mau makan dan tidak berkembang dengan baik. Bila konsentrasi oksigen terlarut tetap sebesar 3 atau 4 mg/l
untuk jangka waktu yang lama maka ikan akan menghentikan makan dan pertumbuhannya terhenti. Kadar oksigen 0,2 – 0,8 mg/l merupakan konsentrasi yang dapat mematikan ikan gurameh.
Zat organik terlarut (BOD)
Zat organik terlarut menyebabkan menurunnya kadar oksigen terlarut di badan air, sehingga badan air tersebut mengalami kekurangan oksigen yang sangat diperlukan oleh kehidupan air dan menyebabkan menurunnya kualitas badan air tersebut.
COD (Chemical Oxygen Demand)
COD diperlukan untuk menentukan kekuatan pencemaran suatu limbah dengan mengukur jumlah oksigen untuk mengoksidasi zat – zat organik yang terdapat pada air limbah tersebut. COD adalah ukuran dari jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi kimia bahan – bahan organik perairan. COD juga dikatakan sebagai jumlah oksigen yang dikonsumsi.
Mengingat sifat – sifat limbah sedemikian kompleksnya maka cara pengolahannya harus disesuaikan dengan sifat – sifat limbah yang bersangkutan, harus dilakukan survei, analisis contoh limbah dan yang paling penting adalah dilakukan percobaan dalam skala laboratorium untuk menentukan parameter yang akan digunakan sebagai kriteria perencanaan. Proses pengolahan air limbah merupakan proses tiruan dari proses self purification, yaitu proses pemurnian kembali pada badan air yang terkena
prosesnya meliputi tahapan – tahapan perbaikan kualitas air yang terdiri dari empat zone, yaitu dimulai dari zone degradasi, zone pengurai aktif, zone perbaikan dan zone normal yang waktunya dipersingkat.
Penyingkatan waktu tersebut dapat dilakukan dengan cara melalui pengolahan limbah. Unsur – unsur yang tidak dikehendaki kehadirannya dalam air limbah dapat dihilangkan dengan cara fisik, kimia, dan biologi. Cara pengolahan secara fisik disebut unit operasi. Sedangkan pengolahan dengan mempergunakan zat – zat kimia atau aktivitas biologi disebut unit proses. Pengolahan fisik sering disebut pengolahan primer dengan maksud untuk mereduksi zat padat tersusupensi dan tergantung dari waktu tinggal dalam bak pengendapan. Pengolahan kimia sering disebut pengolahan sekunder yang bertujuan untuk mengendapkan partikel yang mudah mengendap. Pengolahan biologi sering pula disebut pengolahan sekunder dengan tujuan untuk mengurangi kandungan bahan organik dalam limbah cair (BOD).
B . Pengolahan air limbah
Pengolahan Fisik
Pada umumnya sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan diinginkan agar bahan – bahan tersusupensi berukuran besar dan ang mudah mengendap atau bahan – bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Metode – metode pengolahan secara fisik meliputi penyaringan, pengendapan, pengapungan, pengadukan dan pengeringan lumpur.
1. Screen (Penyaringan)
Fungsinya adalah untuk menahan benda- benda kasar seperti sampah dan benda- benda terapung lainnya.
2. Equalisasi
Karakteristik air buangan dari industri seringkali tidak konstan, misalnya unsur – unsur pH, warna, BOD dan sebagainya. Hal ini akan menyulitkan dalam pengoperasian suatu instalasi pengolahan air limbah, sehingga dibuat suatu sistem equalisasi sebelum air limbah tersebut diolah.
3. Sedimentasi (Pengendapan)
Proses Pengendapan adalah pengambilan partikel – partikel tersuspensi yang terjadi bila air diam atau mengalir secara lambat melalui bak. Partikel – partikel ini akan terkumpul pada dasar kolam, membentuk suatu lapisan lumpur. Air yang mencapai outlet tangki akan berada dalam kondisi yang jernih. Proses pengendapan yang terjadi dalam suatu bak pengendapan merupakan unit utama pada pengolahan fisik. Ada dua macam bak pengendapan yaitu bak pengendapan dengan arah aliran horizontal dan aliran vertikal.
4. Mixing dan Stiring (Pencampuran dan pengadukan)
Mixing adalah pencampuran dua zat atau lebih membentuk campuran yang homogen. Stiring adalah pengadukan campuran homogen hasil mixing sehingga terjadi proses penggumpalan dari zat – zat yang ingin
5. Pengeringan lumpur
Penurunan kadar lumpur yang dilakukan dengan pengolahan fisik yang terdiri dari salah satu atau kombinasi unit – unit berikut :
1. Pengentalan lumpur (Sludge Thickener)
2. Pengeringan lumpur (Sludge Drying Bed)
Pengolahan Kimia
Pengolahan kimia untuk air yang dapat dilakukan pada pengolahan air buangan industri adalah koagulasi – flokulasi, netralisasi, adsorbsi, dan desinfeksi. Pengolahan ini menggunakan zat – zat kimia sebagai pembantu yang bertujuan untuk menghilangkan partikel – partikel yang tidah mudah mengendap (koloid), logam berat dan zat organik beracun.
Pengolahan Biologi
Pengolahan biologi adalah pengolahan air limbah dengan memanfaatkan aktivitas biologi (aktivitas mikroorganisme) dengan tujuan menyisihkan bahan pencemar dalam air limbah. Proses pengolahan biologi adalah penurunan bahan organik terlarut dan koloid dalam air limbah menjadi serat – serat sel biologi (berupa endapan lumpur), kemudian diendapkan pada bak sedimentasi. Proses ini dapat berlangsung secara aerob (dengan bantuan oksigen) maupun anaerob (tidak dengan bantuan oksigen).
D. Cara Kerja IPAL
a. Pompa Air Baku (Raw water pump)
Pompa air baku yang digunakan jenis setrifugal dengan kapasitas maksimum yang dibutuhkan untuk unit pengolahan (daya tarik minimal 9 meter dan daya dorong 40 meter). Air baku yang dipompa berasal dari bak akhir dari proses pengendapan pada hasil buangan limbah industri pelapisan logam.
b. Pompa Dosing (Dosing pump)
Merupakan peralatan untuk mengijeksi bahan kimia (ferrosulfat dan PAC) dengan pengaturan laju alir dan konsentrasi tertentu untuk mengatur dosis bahan kimia tersebut. Tujuan dari pemberian bahan kimia ini adalah sebagai oksidator.
c. Pencampur Statik (Static mixer)
Dalam peralatan ini bahan-bahan kimia dicampur sampai homogen dengan kecepatan pengadukan tertentu untuk menghindari pecah flok.
d. Bak Koagulasi-Flokulasi
Dalam unit ini terjadi pemisahan padatan tersuspensi yang terkumpul dalam bentuk-bentuk flok dan mengendap, sedangkan air mengalir overflow menuju proses berikutnya.
e. Pompa Filter
Pompa yang digunakan mirip dengan pompa air baku. Pompa ini harus dapat melalui saringan multimedia, saringan karbon aktif, dan saringan penukar ion.
f. Saringan Multimedia
Air dari bak koagulasi-flokulasi dipompa masuk ke unit penyaringan multimedia dengan tekanan maksimum sekitar 4 Bar. Unit ini berfungsi menyaring partikel kasar yang berasal dari air olahan. Unit filter berbentuk silinder dan terbuat dari bahan fiberglas. Unit ini dilengkapi dengan keran multi purpose (multiport), sehingga untuk proses pencucian balik dapat dilakukan dengan sangat sederhana, yaitu dengan hanya memutar keran tersebut sesuai dengan petunjuknya. Tinggi filter ini mencapai 120 cm dan berdiameter 30 cm. Media penyaring yang digunakan berupa pasir silika dan mangan zeolit. Unit filter ini juga didisain secara khusus, sehingga memudahkan dalam hal pengoperasiannya dan pemeliharaannya. Dengan menggunakan unit ini, maka kadar besi dan mangan, serta beberapa logam-logam lain yang masih terlarut dalam air dapat dikurangi sampai sesuai dengan kandungan yang diperbolehkan untuk air minum.
g. Saringan Karbon Aktif
Unit ini khusus digunakan untuk penghilang bau, warna, logam berat dan pengotor-pengotor organik lainnya. Ukuran dan bentuk unit ini
adalah karbon aktif granular atau butiran dengan ukuran 1 – 2,5 mm atau resin sintetis, serta menggunakan juga media pendukung berupa pasir silika pada bagian dasar.
h. Saringan Penukar Ion
Pada proses pertukaran ion, kalsium dan magnesium ditukardengan sodium. Pertukaran ini berlangsung dengan cara melewatkan air sadah ke dalam unggun butiran yang terbuat dari bahan yang mempunyai kemampuan menukarkan ion. Bahan penukar ion pada awalnya menggunakan bahan yang berasal dari alam yaitu greensand yang biasa disebut zeolit, Agar lebih efektif Bahan greensand diproses terlebih dahulu. Disamping itu digunakan zeolit sintetis yang terbuat dari sulphonated coals dan condentation polymer. Pada saat ini bahan-bahan tersebut sudah diganti dengan bahan yang lebih efektif yang disebut resin penukar ion. Resin penukar ion umumnya terbuat dari partikel cross-linked polystyrene. Apabila resin telah jenuh maka resin tersebut perlu diregenerasi. Proses regenerasi dilakukan dengan cara melewatkan larutan garam dapur pekat ke dalam unggun resin yang telah jenuh. Pada proses regenerasi terjadi reaksi sebaliknya yaitu kalsium dan magnesium dilepaskan dari resin, digantikan dengan sodium dari larutan garam.
i. Sistem Jaringan Perpipaan
Sistem jaringan perpipaan terdiri dari empat bagian, yaitu jaringan inlet (air masuk), jaringan outlet (air hasil olahan), jaringan bahan kimia dari pompa dosing dan jaringan pipa pembuangan air pencucian. Sistem
jaringan ini dilengkapi dengan keran-keran sesuai dengan ukuran
perpipaan. Diameter yang dipakai sebagian besar adalah 1” dan
pembuangan dari bak koagulasi-flokulasi sebesar 2“. Bahan pipa PVC tahan tekan.
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Manusia dan makhluk hidup lainnya di muka bumi ini sangat memerlukan air sebagai salah satu sumber daya utama. Adapun dua hal yang meliputi yang menyangkut kebutuhan air yaitu : kehidupan air sebagai makhluk hayati dan kehidupan air sebagai makhluk berbudaya. Air untuk makhluk hayati di gunakan secara langsung dan tidak langsung. Secara langsung air digunakan dalam proses metabolisme dalam tubuh. Selain itu air juga berfungsi sebagai pengatur suhu tubuh, sedangkan air yang digunakan secara tidak langsung antara lain untuk pertanian, perikanan dan industri. Manusia sebagai makhluk yang berbudaya memerlukan air untuk kehidupan sehari-hari misalnya : memasak, mencuci dan mandi.
Seperti yang kita ketahu, berbagai kegiatan yang dilakukan oleh manusia menyebabkan polusi air. Yang penyebab utamanya adalah pencemaran air melalui limbah pabrik dan limbah rumah tangga yang berupa zat-zat kimia yang dihasilkan dari kegiatan maunisa lainnya. Hal ini tentu memberi dampak negatif terhadap lingkungan, bahkan pencemaran air tersebut dapat membunuh makhluk yang disekitarnya.
Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga). Air limbah atau air buangan adalah sisa air yang dibuang yang berasal dari rumah tangga, industri, ataupun tempat- tempat umum lainnya, serta pada umumnya mengandung zat-zat yang dapat
membahayakan bagi kesehatan manusia, mempengaruhi aktivitas makhluk hidup lainnya, dan dapat merusak lingkungan hidup.
Meskipun dinamakan air sisa, volumenya besar karena kurang lebih 80% dari air yang digunakan bagi kegiatan-kegiatan manusia sehari-hari tersebut dibuang lagi dalam bentuk yang sudah kotor (tercemar). Selanjutnya, air limbah ini akhirnya akan mengalir ke sungai dan laut dan akan digunakan kembali oleh manusia.
Berkembangnya berbagai industri, seperti Usaha Mikro dan Kecil Menengah (UMKM) pengrajin batik motif Medan yang terdapat di Medan Tembung. UMKM tersebut meproduksi kain batik khas Sumatera Utara yaitu batik dengan motif yang disesuaikan dengan lima etnis Batak yang ada di Sumatera Utara yaitu Mandailing Tapanuli Utara (Toba) Simalungun Karo Pakpak Dairi dan Tapanuli Tengah.
Proses produksi kain batik terdiri dari tiga tahapan yaitu pewarnaan, pemberian malam (lilin) pada kain dan pelepasan lilin pada kain. Jika proses pewarnaan dan pemberian malam selesai maka malam dilunturkan dengan proses pemanasan. Batik yang telah jadi direbus hingga malam menjadi leleh dan terlepas dari air. Proses perebusan ini dilakukan dua kali, yang terakhir dengan larutan soda ash untuk mematikan warna yang menempel pada batik, dan menghindari kelunturan. Setelah perebusan selesai, batik direndam air dingin dan dijemur. Proses pembatikan tersebut menghasilkan limbah cair batik yang menimbulkan masalah pada lingkungan jika tidak dikelola. Limbah cair batik dibuang begitu saja ke saluran drainase tanpa memikirkan dampaknya.
Keterbatasan air bersih untuk proses pewarnaan dan pelontoran (perebusan) memerlukan jumlah air yang cukup banyak, hal tersebut akan menambah biaya produksi. Seperti kita ketahui bahwa UMKM selalu terkendala dengan modal.
Gambar 1. 1 Limbah cair hasil proses pewarnaan dan pelontoran batik
Gambar 1. 2 Limbah cair langsung dibuang ke saluran drainase
Limbah cair batik merupakan bagian dari industri batik yang selama ini selalu menjadi persoalan karena tergolong dalam limbah B3 (Sarto, 1994). Sudah menjadi kenyataan, sebagian besar pelaku industri enggan untuk mengolah limbahnya, hal ini dikarenakan untuk proses pengolahan limbah selalu dibutuhkan biaya yang tidak murah. Belum lagi kesulitan-kesulitan teknik dalam proses pengolahan yang terkadang tidak terjangkau pemecahannya bagi pelaku
begitu saja tanpa memikirkan dampaknya. Selain itu juga Ketersediaan air baku untuk proses pewarnaan dan pelontoran juga menjadi masalah. Para pelaku UMKM hanya mengandalkan pemakaian air dari PDAM,
Industri batik rumahan yang terdapat di wilayah Kelurahan Bantan Medan Tembung merupakan salah satu dari tiga tempat produsen batik Medan. Dari ketiga wilayah tersebut sebagian besar masyarakatnya masih tidak nyaman dari pencemaran limbah batik hasil proses produksi.
Jumlah pengrajin batik di Jalan Bersama Gang Musyawarah ada 10 pengrajin batik. Limbah cair batik di Jalan Bersama, Kelurahan Bantan, Kecamatan Medan Tembung Kota Medan masih menjadi problem bagi pengrajin batik dan masyarakat, hal ini memerlukan penelitian lebih lanjut untuk mendapatkan hasil analisis kualitas air limbah batik yang meliputi kebutuhan air dan biaya. Ketersediaan air baku untuk proses pewarnaan dan pelontoran juga menjadi permasalahan. Para pengrajin batik hanya mengandalkan pemakaian air PDAM. Pada jam-jam tertentu air yang dialirkan dari PDAM tidak dapat memenuhi pasokan kebutuhan air untuk proses produksi. Salah satu pengrajin ada yang masih mengandalkan air sumur yang terkadang tidak mencukupi sehingga harus menggunakan air PDAM. Hal tersebut tentu akan menambah beban biaya produksi batik sehingga sulit bagi UMKM batik tersebut untuk berkembang.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan beberapa masalah sebagai berikut :
2. Keterbatasan ketersediaan air baku untuk proses pewarnaan dan pelontoran pada produksi kain batik.
1.3. Batasan Masalah
Mengingat banyaknya hal yang dapat mempengaruhi dalam suatu penelitian, maka permasalahan dalam penelitian ini dibatasi dalam hal-hal sebagai berikut :
1. Analisis kebutuhan air dan pengolahan air hanya dilakukan di pengrajin ardhina batik motif medan
2. Konsep pengolahan limbah berdasarkan metode elektrokoagulasi 3. Proses produksi menggunakan suplai air dari PDAM
1.4. Maksud dan Tujuan Penelitian
Maksud dari penelitian ini untuk menganalisis kebutuhan air pada sektor non domestik kategori industri kecil di ardhina batik motif medan.
Tujuan dari penelitian ini :
a. Menghitung jumlah kebutuhan air untuk proses produksi batik
b. Menganalisis pengolahan limbah cair batik dengan proses daur ulang dengan metode elektrokoagulasis
c. Desain Bak elektrokoagulasi dan Bak pengendap
d. Menghitung perbandingan biaya produksi (simulasi biaya seluruh kegiatan produksi) dengan pemenuhan kebutuhan air dari:
Suplai air PDAM
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini secara umum diharapkan dapat memberikan informasi masukan sebagai berikut :
a. Memberikan informasi mengenai tingkat kebutuhan air sektor nondomestik untuk kategori industri kecil atau home industri.
b. Dapat digunakan sebagai referensi untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai prediksi kebutuhan air di masa mendatang.