30
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Komponen Model
4.1.1 Deskripsi Model
Pemodelan proses lumpur aktif yang akan dibangun ini diberi nama activatedsludge.0.1 (as.0.1). Pemodelan proses ini adalah pemodelan berbasis komputer (perangkat lunak) yang dalam perancangannya menggunakan UML (Unified modeling language). UML dapat memudahkan dalam perencanaan pemodelan yang akan dibuat.
Pemodelan proses lumpur aktif ini memiliki tiga proses perhitungan yaitu penyisihan BOD (Biological Oxygen Demand), penyisihan Nitrogen, dan penyisihan fosfor. Informasi yang dibutuhkan dalam melakukan perhitungan meliputi karakteristik air limbah, nilai koefisien kinetik yang digunakan, dan parameter lainnya pada proses lumpur aktif (Debit limbah,suhu,waktu proses, dan konsentrasi padatan). Struktur model yang akan dibangun dapat dilihat pada Gambar 13.
Sumber data karakteristik air limbah industri pertanian yang digunakan untuk melakukan perhitungan pada program activatedsludge.0.1 berasal dari PTPN I Tanjung Seumantoh, Aceh Tamiang provinsi Aceh. Kemudian data karakteristik air limbah tersebut akan dihitung untuk penyisihan BOD, Nitrogen, dan fosfor. Sehingga, keluaran yang diharapkan adalah hasil perhitungan untuk perancangan proses lumpur aktif.
4.1.2 Konfigurasi Model
Konfigurasi model merupakan tahapan pengaturan komponen–komponen yang mendukung dalam membangun model. Konfigurasi yang dilakukan yaitu meliputi sistem manajemen dialog dan sistem manajemen basis data. Sistem manajemen dialog yaitu fasilitas yang digunakan untuk terjadinya komunikasi antara pengguna dan model yang telah dibuat (Syaifudin,2011).
Sistem manajemen dialog yang meliputi perancangan tampilan program menggunakan perangkat lunak Borland Delphi 7.0. Pada pembuatan program terdapat penambahan komponen flash, sehingga tampilan menjadi lebih bervariasi. Flash yang digunakan menggunakan komponen yang telah ada di dalam Delphi yaitu Shockwave flash.
Sistem manajemen basis data merupakan sistem pengatur data yang digunakan untuk perhitungan. Manajemen basis data dibutuhkan untuk mengelola data yang masuk,menghapus data, menyimpan data dan mengolah data yang digunakan selama proses perhitungan dan hasil dari perhitungan. Pada pengembangan pemodelan ini ke dalam pemrograman manajemen database yang digunakan yaitu dengan MySQL dan didukung oleh Microsoft Access 2007 sebagai manajemen basis data lokal yang jika dikembangkan dapat menjadi basis data online.
4.1.3 Kebutuhan Fungsional Model
Kebutuhan fungsional model menjelaskan kebutuhan-kebutuhan dalam membangun model yang meliputi perangkat keras, perangkat lunak, dan pemeliharaan sistem.
a. Kebutuhan perangkat lunak dan perangkat keras.
Perangkat lunak yang dibutuhkan untuk membangun program ActivatedSludge.0.1 dan menjalankan program ini antara lain menggunakan sistem
31
operasi Windows Seven Home Premium, Microsoft Access 2007 , Adobe flashplayer 10.0, serta perantara koneksi database MySQL dengan ODBC connector.
Kebutuhan-kebutuhan perangkat keras untuk menjalankan program ActivatedSludge.0.1 antara lain prosesor IntelI core duo 1.73 GHz atau yang setara, RAM minimal 1.5 GB, Ruang kosong pada hardisk sebesar 100 MB, Printer dan monitor sebagai media keluaran data, dan perangkat lain seperti keyboard dan mouse.
b. Pemeliharaan model.
Pemeliharaan model yang telah dibuat diperlukan agar model yang telah dibangun dan menjadi sebuah program aplikasi dapat digunakan dengan baik dan mengurangi terjadinya kerusakan pada program. Kegiatan pemeliharaan meliputi pembaruan data dan pemeliharaan data dari kerusakan data yang disebabkan oleh pengguna ataupun kesalahan sistem.
4.2 Desain Model Berbasis UML (Unified Language Modeling)
Pada tahapan desain model, perancangan dilakukan menggunakan UML (Unified modeling language). UML adalah metode pemodelan berbasis objek yang memudahkan pengembang sistem dalam perancangan model dan penterjemahan modelnya ke dalam bahasa pemrograman (Boggs and Boggs,2002). Di dalam UML terdapat diagram-diagram yang digunakan untuk merancang suatu model. Pada perancangan program ActivatedSludge0.1 ini, diagram- diagram yang digunakan dalam perancangan yaitu diagram kasus, diagram aktivitas, diagram keadaan, dan diagram kelas. Pembuatan diagram – diagram tersebut menggunakan perangkat lunak Power designer 15.3.
4.2.1 Use Case Diagram (Diagram Kasus)
Hal pertama yang dilakukan dalam merancang model ActivatedSludge.0.1 berbasis objek menggunakan UML adalah membuat diagram kasus (Use case diagram). Diagram kasus adalah diagram yang menunjukkan hubungan antara aktor dan kasus yang terjadi dengan sistem yang akan dibuat. Diagram ini juga sering digunakan untuk memberikan Gambaran bagian-bagian yang dibutuhkan dalam membangun sistem atau model proses bisnis dan analisis kebutuhan yang digunakan pada model diagram kasus sistem (Ambler,2005).
Pada diagram kasus pemodelan proses lumpur aktif ini terdapat aktor, hubungan (Relationship), dan kasus yang terjadi di dalam model yang dibangun. Aktor merupakan segala sesuatu yang berinteraksi dengan model yang dibangun , Berdasarkan diagram kasus yang ditunjukkan pada Gambar 14 maka yang menjadi aktor dalam diagram kasus model ini adalah staf/operator pengolahan limbah cair. Terdapat Sembilan kasus pada usecase diagram model proses lumpur aktif yang dicirikan dengan bentuk elips, Sembilan kasus tersebut terdiri dari lima kasus perhitungan utama, dua kasus include, dan dua kasus extend. Aksi atau kasus yang dapat dilakukan pada pemodelan ini yaitu pemilihan industri, proses input nilai karakteristik air limbah, proses perhitungan penyisihan BOD, nitrogen, dan fosfor, melihat Tabel nilai koefisien, melihat daftar istilah, dan yang terakhir adalah melihat nilai SDNR pada grafik untuk menghitung penyisihan nitrogen. Tahap pertama yang dilakukan oleh aktor yaitu pemilihan industri setelah itu melakukan input nilai karakteristik air limbah, kemudian melakukan proses perhitungan. Relationship pada diagram kasus merupakan suatu hubungan yang menjelaskan interaksi antar kasus pada model yang dibangun. Pada hubungan antar kasus terdapat hubungan extend dan include. Include adalah hubungan yang digunakan jika kasus yang pertama merupakan syarat penting terhadap kasus yang lainnya. Sedangkan extend
32
adalah kebalikan dari include, yaitu hubungan yang terjadi jika suatu kasus tidak harus dipenuhi oleh kasus lain jika kasus yang lain tersebut telah terpenuhi syaratnya.
<<extend>>
<<include>>
Melihat tabel nilai koefisien
Evaluasi nilai karakteristik air limbah
Perhitungan proses penyisihan BOD
Keterangan :
Gambar 13. Contoh hubungan extend dan include.
Berdasarkan Gambar 13 dapat dijelaskan bahwa Tabel nilai koefisien menjadi extend bagi perhitungan penyisihan BOD, karena jika operator yang melakukan perhitungan telah mengetahui nilai yang akan diinputkannya maka operator tersebut tidak diharuskan melihat Tabel nilai koefisien terlebih dahulu. Nilai karakteristik air limbah merupakan include bagi proses penyisihan BOD, hal tersebut karena nilai karakteristik air limbah merupakan syarat untuk melakukan perhitungan sehingga nilainya harus diinputkan terlebih dahulu.
Extend : Suatu kasus yang harus dipenuhi oleh kasus lain Include : Suatu kasus yang tidak harus dipenuhi oleh kasus
lain
: Notasi yang menggambarkan suatu kasus : Notasi yang menggambarkan hubungan antar
kasus
33
<<include>>
<<include>>
<<include>>
<<include>>
<<extend>>
<<extend>>
<<extend>>
<<extend>>
<<extend>>
<<extend>>
<<extend>>
<<extend>>
<<include>>
Memilih industri
Evaluasi nilai karakteristik air limbah
Menghitung proses penyisihan BOD
Menghitung proses penyisihan BOD- nitrifikasi
Menghitung proses penyisihan nitrogen
Menghitung proses penyisihan fosfor
Melihat tabel daftar istilah
Melihat tabel nilai koefisien Operator divisi
pengolahan limbah cair
Melihat grafik nilai SDNR (Spesific denitrification rate)
Keterangan :
Gambar 14. Diagram kasus model program proses lumpur aktif.
Extend : Suatu kasus yang harus dipenuhi oleh kasus lain Include : Suatu kasus yang tidak harus dipenuhi oleh kasus
lain
: Notasi yang menggambarkan suatu kasus : Notasi yang menggambarkan hubungan antar
kasus
34
4.2.2 Diagram Aktivitas (Activity Diagram)
Diagram aktivitas menggambarkan berbagai aktivitas dalam sistem yang sedang dirancang, bagaimana masing-masing aktivitas berawal, keputusan (decision) yang mungkin terjadi, dan bagaimana mereka berakhir. Diagram aktivitas juga dapat menggambarkan proses paralel yang mungkin terjadi pada beberapa eksekusi. Diagram aktivitas menggambarkan proses-proses dan jalur-jalur aktivitas dari level atas secara umum. Sebuah aktivitas dapat direalisasikan oleh satu kasus atau lebih. Aktivitas menggambarkan proses yang berjalan . Diagram aktivitas akan sulit dipahami jika di dalamnya terdapat banyak pemilihan atau alternatif (Boggs and Boggs,2002). Gambar 15 merupakan diagram aktivitas model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1).
Berdasarkan diagram aktivitas model activatedsludge.0.1 , diagram aktivitas dimulai dengan notasi bulat hitam yang disebut dengan Initial node dan berakhir dengan bulatan putih yang disebut activity final. Pada diagram aktivitas model ini terdapat kegiatan-kegiatan yang akan terjadi pada model activatedsludge.0.1 yang dicirikan dengan bentuk segiempat dan terdapat juga pengambilan keputusan yang dicirikan dengan simbol diamond, pemilihan terjadi jika terdapat pilihan pada model. Berdasarkan diagram aktivitas pada Gambar 15 dapat dilihat bahwa aktivitas yang pertama kali dapat dilakukan oleh pengguna (operator divisi pengolahan limbah cair) setelah menjalankan aplikasi adalah memasukkan nama pengguna dan kata sandi pada halaman login. Kemudian terdapat pemilihan karakteristik air limbah berdasarkan data industri yang telah disediakan untuk melakukan proses perhitungan, hasil perhitungan yang didapatkan dapat dicetak dan jika pengguna ingin melanjutkan perhitungan, maka pengguna dapat kembali ke pemilihan proses perhitungan. Apabila pengguna tidak ingin melanjutkan proses perhitungan maka terdapat pilihan keluar dari program. Perhitungan yang dilakukan ada empat jenis yaitu penyisihan BOD, BOD-nitrifikasi, penyisihan nitrogen dan penyisihan fosfor.
35
Gambar 15. Diagram aktivitas model program proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1).
: Notasi yang menggambarkan suatu aktivitas : Notasi yang menggambarkan suatu alternative
pilihan
: Notasi yang menggambarkan awal dan akhir sistem
: Notasi yang menggambarkan hubungan antar kasus
Exit program Start
[NO]
[YES]
[YES]
[Success]
[NO]
[NO] Decision exit Membuka tampilan antarmuka program
Menunjukkan tampilan antarmuka program
Menunjukkan halaman login
Melakukan login
Menampilkan halaman pemilihan industri Memilih industri
Menunjukkan halaman pemilihan proses perhitungan
Memilih proses perhitungan
Memasukkan nilai input Menunjukkan halaman perhitungan
Mencetak hasil perhitungan
Keluar dari program
Decision login
Decision perhitungan
Menampilkan hasil perhitungan
36
4.2.3 Diagram Keadaan (Statechart Diagram)
Diagram keadaan merupakan diagram yang mendefinisikan perilaku suatu objek atau keseluruhan objek. Ruang lingkup diagram keadaan adalah kehidupan seluruh objek (Ojo and Estevez,2005). Sangat bermanfaat apabila kita membuat diagram ini terlebih dahulu dalam memodelkan sebuah proses untuk membantu memahami proses secara keseluruhan. Diagram keadaan dibuat berdasarkan sebuah atau beberapa kasus pada diagram kasus. Gambar 16 menunjukkan diagram keadaan model proses lumpur aktif secara keseluruhan pada penerapannya di pemrograman.
Diagram keadaan terdiri dari keadaan awal dan keadaan akhir, aktivitas/keadaan (state), kemudian suatu keadaan dengan keadaan lainnya dihubungkan oleh suatu notasi yang disebut relationship (tanda panah). State adalah kondisi-kondisi yang terjadi di dalam model yang dibangun dan memiliki hubungan satu sama lain sesuai urutan terjadi kondisinya.
Berdasarkan Gambar 16, dapat dilihat bahwa diagram ini diawali dengan simbol lingkaran hitam dan saat program akan berhenti maka diakhiri dengan keadaan akhir (lingkaran).
Kondisi yang terjadi pada umumnya sama dengan kegiatan – kegiatan yang ada pada diagram aktivitas, yang membedakannya adalah diagram keadaan merupakan akibat dari kegiatan- kegiatan yang dilakukan. Contohnya jika pada diagram aktivitas melakukan pemilihan industri dan proses perhitungan, maka akibatnya kondisi pemilihan akan terproses dan akan selesai sehingga pada diagram keadaan terdapat kondisi “Finished selection process”.
37
Start
End [memilih perhitungan]
[Perhitungan terpilih]
[Konfirmasi pemilihan perhitungan]
[Melakukan input parameter perhitungan]
[Parameter perhitungan telah diinputkan]
[Konfirmasi nilai parameter]
[Melakukan perhitungan]
[Perhitungan selesai]
[Mencetak hasil perhitungan]
[YES]
[Batal melakukan perhitungan]
[YES]
[NO]
Pemilihan industri
Pemilihan perhitungan
Proses pemilihan selesai
Konfirmasi
Halaman nilai input
Input nilai selesai
Konfirmasi nilai input
Proses perhitungan
Perhitungan selesai
Cetak hasil perhitungan
Batal
Keterangan :
Gambar 16. Diagram keadaan model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1).
: Notasi yang menggambarkan suatu keadaan : Notasi yang menggambarkan awal dan akhir
sistem
: Notasi yang menggambarkan hubungan antar keadaan
38
4.2.4 Diagram Kelas (Class diagram)
Diagram kelas adalah diagram yang menunjukkan kelas-kelas dari sistem atau model yang dibangun, hubungan timbal balik, operasi dan atribut kelas. Diagram kelas ini juga digunakan untuk menganalisis persyaratan dalam bentuk analisis / konseptual model dan menggambarkan detail perancangan berbasis objek atau pemrograman berbasis objek. Sebuah kelas model terdiri dari satu atau lebih kelas diagram yang mendukung spesifikasi yang menggambarkan unsur-unsur model, termasuk kelas, hubungan antar kelas, dan tampilan antar muka (Ambler,2005).
Pada suatu kelas terdiri dari objek-objek yang memiliki nama kelas, atribut, dan operasi (Ojo and Estevez,2005). Menurut Sumirat (2010), nama kelas haruslah unik, karena ini adalah identitas yang dimiliki oleh setiap kelas. Atribut menunjukkan informasi yang dimiliki oleh suatu kelas, bisa juga disebut informasi yang berhubungan dengan kelas. Operasi digunakan untuk menunjukkan apa yang suatu kelas bisa lakukan atau apa yang bisa dilakukan pada suatu kelas. Sebelum membuat diagram kelas, sebaiknya terlebih dahulu membuat usecase dan diagram aktivitas agar mempermudah identifikasi kelas pada model.
0..1 admin 0..*
staff
0..1 admin 0..*
manajer 0..1
manajer
0..*
Laporan hasil perhitungan (report) 0..1
staff
0..*
industri
0..1 industri
0..*
Perhitungan
0..1 perhitungan
0..*
daftar istilah
0..1 perhitungan
0..*
grafik
Operator (staff) divisi pengolahan limbah cair -
- username password
: int : int
admin - -
username password
: int : int
Manajer - -
username password
: int : int
Laporan hasil perhitungan (report) -
- - - -
Karakteristik air limbah Penyisihan BOD Penyisihan BOD-nitrifikasi Penyisihan nitrogen Penyisihan fosfor
: int : int : int : int : int
Industri - Jenis industri : int + pilih jenis industri ()
...
: int
Proses perhitungan -
- - - -
Karakteristik air limbah Penyisihan BOD Penyisihan BOD-nitrifikasi Penyisihan nitrogen Penyisihan fosfor
: int : int : int : int : int
Daftar istilah -
- Konten Definisi
: int : int Grafik
- SDNR (spesific denitrification rate) : int
Keterangan :
Gambar 17. Diagram kelas model proses lumpur aktif (perangkat lunak activatedsludge.0.1).
: Notasi yang menggambarkan suatu kelas : Notasi yang menggambarkan hubungan antar
kelas
39
Gambar 17 merupakan contoh diagram kelas model proses lumpur aktif (perangkat lunak activatedsludge.0.1). pada diagram tersebut digambarkan kelas-kelas yang menyusun model activatedsludge.0.1. Setiap kelas pada umumnya memiliki dua bagian utama yaitu bagian pertama berisi nama kelas dan bagian kedua berisi atribut kelas. Misalnya pada kelas proses perhitungan, yang menjadi nama kelas adalah proses perhitungan, dan atribut kelas yang dimiliki antara lain karakteristik air limbah, penyisihan BOD, penyisihan nitrogen, dan penyisihan fosfor. Pembuatan diagram kelas membantu pengembang mendapatkan struktur sistem/model dan menghasilkan rancangan sistem/model yang baik. Sehingga jika ditemukan kesalahan pada sistem, maka pengembang cukup memeriksa kelas-kelas yang salah atau menambahkan objek-objek yang dibutuhkan kelas dalam pengembangan sistem/modelnya.
4.2.5 Desain Basis Data
Basis data biasanya merupakan salah satu bagian dari suatu sistem informasi yang besar yang antara lain terdiri dari data, perangkat lunak DBMS (database management sistem), perangkat keras computer, perangkat lunak dan sistem operasi computer, program- program aplikasi dan pemrograman (Anonim,2011). Perancangan basis data merupakan tahapan pendukung sistem yang menggunakan data-data pada pengembangannya.
Perancangan basis data diperlukan untuk memudahkan pengembang dalam pengembangan sistem/modelnya dalam hal pemeliharan data. Perancangan yang baik dapat memudahkan pengembang jika terdapat kesalahan pada sistem atau model yang akan dibangun. Desain basis data terdiri dari data model dan kapasitas akses data. Data model dibagi menjadi dua yaitu secara konseptual (conceptual data model) dan secara pisikal (physical data model).
4.2.5.1 CDM (Conceptual Data Model)
Data model adalah sekumpulan konsep yang digunakan untuk menjelaskan struktur dari basis data dan memberikan Gambaran tingkat-tingkat abstraksi data. Data model juga mencakup sekumpulan operasi yang dapat dilakukan terhadap data yang dihimpun dalam basis data. Terdapat tiga kategori dari model data yaitu conceptual data model, implementation data model, dan physical data model (Murni,2011). Pada subbab ini akan dijelaskan tentang model data konseptual (CDM) dan contohnya dalam pemodelan proses lumpur aktif (aplikasi activatedsludge.0.1). Murni (2011) kembali menjelaskan, CDM merupakan model data yang memberikan Gambaran yang lengkap dari struktur basis data yaitu arti, hubungan, dan batasan-batasan. Konsep ini mudah dimengerti oleh pengguna karena konsep ini menggunakan konsep sepeti diagram kelas yang memiliki atribut, entitas, dan hubungan antar entitas. Manfaat Penggunaan CDM dalam perancangan database yaitu sebagai alat komunikasi antar pemakai basis data, designer, dan analisis. Pada CDM juga menggunakan kelas-kelas pada modelnya, sehingga skema dari CDM sama dengan diagram kelas. Gambar 18 menunjukkan hasil perubahan database ke CDM.
40
0..1 admin 0..*
staff
0..1 admin 0..*
manajer 0..1
manajer
0..*
Laporan hasil perhitungan (report) 0..1
staff
0..*
industri
0..1 industri
0..*
Perhitungan
0..1 perhitungan
0..*
daftar istilah
0..1 perhitungan
0..*
grafik
Operator (staff) divisi pengolahan limbah cair -
- username password
: int : int
admin - -
username password
: int : int
Manajer - -
username password
: int : int
Laporan hasil perhitungan (report) -
- - - -
Karakteristik air limbah Penyisihan BOD Penyisihan BOD-nitrifikasi Penyisihan nitrogen Penyisihan fosfor
: int : int : int : int : int
Industri - Jenis industri : int + pilih jenis industri ()
...
: int
Proses perhitungan -
- - - -
Karakteristik air limbah Penyisihan BOD Penyisihan BOD-nitrifikasi Penyisihan nitrogen Penyisihan fosfor
: int : int : int : int : int
Daftar istilah -
- Konten Definisi
: int : int Grafik
- SDNR (spesific denitrification rate) : int
Gambar 18. Contoh CDM model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1).
Berdasarkan Gambar 18 dapat dilihat bahwa data model secara konseptual terdiri dari kelas-kelas, kelas tersebut terdiri dari kelas pengguna (staf penanganan limbah), manajer, kelas admin, kelas data akhir(kumpulan hasil perhitungan), industri, Gambar, proses perhitungan dan daftar istilah yang terdapat pada proses perhitungan atau di dalam model proses lumpur aktif.
4.2.5.2 PDM (Physical Data Model)
Merupakan model yang menggunakan sejumlah tabel untuk menggambarkan data serta hubungan antara data-data tersebut. Setiap Tabel mempunyai sejumlah kolom di mana setiap kolom memiliki nama yang unik. PDM merupakan konsumsi spesialis komputer yang mencakup detail penyimpanan data di komputer. Pada konsep ini data direpresentasi dalam bentuk record format, record oredering, dan access path (Setiawan,2009). Gambar 19 merupakan contoh PDM dari model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1).
41
operator
admin
manajer
admin
report manajer
industri operator
perhitungan industri
daftar istilah perhitungan
grafik
perhitungan Operator Peng.Limbah
username password ...
int int
<ak,fk>
<fk>
admin username password ...
int int
<ak>
<ak>
Manager username password ...
int int
<ak,fk>
<fk>
Laporan hasil perhitungan (report) username
Evaluasi karakteristik limbah BOD removal only
BOD removal with nitrification Biological nitrogen removal Biological phosphorus removal ...
int int int int int int
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5,fk>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
Industri username Industri pertanian ...
int int
<ak,fk>
<ak>
Perhitungan username
Industri pertanian
evaluasi karakteristik air limbah BOD removal only
BOD removal with nitrification Biological nitrogen removal Biological phosphorus removal ...
int int int int int int int
<ak1,ak2,fk>
<ak1,ak2,fk>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
Istilah evaluasi karakteristik air limbah BOD removal only
BOD removal with nitrification Biological nitrogen removal Biological phosphorus removal konten
definisi ...
int int int int int int int
<fk>
<fk>
<fk>
<fk>
<fk>
<ak>
grafik evaluasi karakteristik air limbah BOD removal only
BOD removal with nitrification Biological nitrogen removal Biological phosphorus removal SDNR
...
int int int int int int
<ak,fk>
<ak,fk>
<ak,fk>
<ak,fk>
<ak,fk>
<ak>
Gambar 19. Contoh PDM model proses lumpur aktif (iactivatedsludge.0.1).
Setelah kelas-kelas diubah ke PDM, maka selanjutnya kelas-kelas tersebut akan diubah menjadi database yang akan digunakan dalam pengembangan perangkat lunak pada tahapan implementasi model. Pada proses pembuatan database menggunakan dukungan dari perangkat lunak lainnya yaitu ODBC connector, yang menjadi perantara untuk membuat koneksi agar hasil generate dapat menjadi tabel-tabel data yang digunakan pada perhitungan model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1).
4.3 Implementasi Model
Implementasi model merupakan tahap penerjemahan perancangan model yang telah dibuat kedalam bahasa pemrograman sehinggga menjadi sebuah perangkat lunak. Tahap implementasi dimulai dengan mengidentifikasi kelas-kelas yang telah dibuat pada deigram kelas.
Data-data yang akan digunakan dapat diketahui dari identifikasi kelas-kelas tadi, sehingga memudahkan dalam proses perancangan model perangkat lunak. Pada implementasi model, proses implementasi didukung oleh perangkat lunak lain agar pengembangan program menjadi lebih baik.
42
Tahapan implementasi perangkat lunak model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1) meliputi desain model perangkat lunak, pemrograman, sehingga akan dihasilkan tampilan program activatedsludge.0.1. Diagram alir tahapan implementasi model dapat dilihat pada Gambar 20.
START
END Desain Model Perangkat Lunak (Ms. Visio, Flash Vortex, Paint, Ms.
Powerpoint)
Pemrograman model activated
sludge Dengan Borland
Delphi 7.0
Pengolahan database dengan MySQL dan ODBC
connector
Program Activated sludge 0.1
Gambar 20. Diagram alir proses implementasi model perangkat lunak Activatedsludge.0.1.
43
4.3.1 Desain Model Perangkat Lunak
Perancangan program model perangkat lunak dari proses lumpur aktif menggunakan program Microsoft Visio 2007 yang merupakan paket dari program Microsoft Office 2007 . Proses perancangan dilakukan dengan mengidentifikasi halaman-halaman (form) apa saja yang dibutuhkan. Halaman tersebut disesuaikan dengan perancangan model yang menggunakan metode UML yaitu dengan melihat kembali diagram-diagram yang telah dibuat sebelumnya yang bertujuan untuk memudahkan identifikasi form yang dibutuhkan. Setelah diidentifikasi, maka halaman yang dibutuhkan dibagi menjadi tiga kelompok yaitu halaman pertama, halaman utama, dan halaman proses perhitungan. Halaman pertama terdiri dari splash screen dan halaman login. Pada halaman tersebut, pengguna harus memasukkan nama dan kata sandi yang telah terdaftar sehingga dapat masuk ke halaman selanjutnya. Yang kedua yaitu halaman utama yang terdiri pemilihan industri dengan nilai karakteristik air limbahnya dan pemilihan proses perhitungan seperti penyisihan BOD, penyisihan BOD-nitrifikasi, penyisihan nitrogen, dan penyisihan fosfor, serta proses tambahan yaitu evaluasi karakteristik air limbah dan skema tiap proses perhitungan. Tampilan antarmuka program dibuat dengan dukungan flash yang telah tersedia di dalam perangkat lunak Delphi 7.0 . Contoh perancangan perangkat lunak model proses lumpur aktif yang mengguanakan perangkat lunak Microsoft Visio 2007 dapat dilihat pada Gambar 21.
ActivatedSludge.0.1 ActivatedSludge.0.1
BOD Removal
Introduction Calculation process Form Glossary Tools Wastewater Characterization
Process Flow
Gambar 21. Perancangan halaman proses perhitungan dengan Microsoft Visio.
Manajemen basis data pada program activatedsludge.0.1 adalah basis data online (online database) sehingga memungkinkan diintegrasikan dengan perangkat lunak berbasis web (web based application). Manajemen basis data online yang digunakan adalah MySQL (Oracle 2009) dengan koneksi yang digunakan adalah open database connection (ODBC) .
4.3.2 Desain Struktur Perangkat Lunak
Pembuatan perangkat lunak activatesludge.0.1 merupakan proses penerjemahan desain sebelumnya ke dalam bahasa pemrograman agar dapat diterjemahkan menjadi sebuah perangkat lunak yang aplikatif. Pemrograman dilakukan dengan program Delphi 7.0. Tahapan pertama pemrograman perangkat lunak adalah pembuatan struktur database yang dihasilkan dari diagram kelas. Pembuatan struktur database diawali dengan membuat model data
44
kospetual (conceptual data model) yang menjelaskan bagaimana pengguna memperlakukan data. Model data konseptual dari paket program activatedsludge.0.1 disajikan pada Gambar 18. Selanjutnya model data konseptual yang dibuat dinormalisasi agar menjadi model data fisik (physical data model) yang sesuai dengan kenyataan. Model data fisik yang dibuat merupakan model database sesungguhnya yang selajutnya diubah menjadi perintah SQL untuk diaplikasi pada DBMS MySQL. Model data fisik dari paket program activatedsludge.0.1 disajikan pada Gambar 19. Selanjutnya adalah proses penerjemahan digram-diagram UML yang telah dibuat sebelumnya ke dalam bahasa pemrograman. Tahap ini dimulai dengan menerjemahkan diagram kelas ke dalam bahasa pemrograman karena diagram kelas merupakan diagram yang menggambarkan keadaan statis dari sebuah sistem.
Kelas atau objek yang telah dirubah ke dalam bahasa pemrograman dan lengkap dengan atribut dan prosedurnya, dilengkapi dengan komponen-komponen untuk komunikasi dengan pengguna (graphic user interface /GUI). GUI digunakan untuk menerima masukan dan menampilkan hasil pengolahan data dan informasi agar lebih user friendly. Komponen GUI meliputi form, edit text, label, button, listbox, dan sebagainya (Syaifudin,2011).
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, perancangan program activatedsludge.0.1 dikelompokkan menjadi tiga bagian yaitu halaman pertama (First form), halaman utama (Home form), dan halaman perhitungan (Calculation form). Komponen GUI yang digunakan untuk membangun perangkat lunak ini terdiri dari label, edit text, button, panel, groupbox, listbox, ADO, mainmenu, tabsheet, DBGrid dan komponen untuk melakukan report hasil perhitungan (quickreport). Paket program activatedsludge.0.1 menggunakan tiga puluh tujuh halaman (form) yang digunakan untuk interaksi dengan pengguna program dimana semua halaman dapat diakses oleh pengguna yang memiliki nama pengguna dan kata sandi.
Halaman pertama (first form) meliputi splash screen dan halaman login. Splash screen dibuat menggunakan komponen timer dan didukung oleh penggunaan komponen flash (ActiveX) yang semuanya terdapat pada delphi. Selanjutnya akan muncul halaman login dimana terdapat perintah untuk memasukkan nama pengguna dan kata sandi. Jika pengguna tidak memiliki dua faktor tersebut, maka pengguna dapat melakukan registrasi dengan cara masuk ke dalam halaman daftar yang perintahnya tersedia pada halaman login. Apabila nama pengguna dan kata sandiyang dimasukkan benar, setelah itu pengguna dapat menggunakan program untuk melakukan perhitungan proses lumpur aktif. Halaman login dapat dilihat pada gambar 22 dibawah ini.
Gambar 22. Halaman login perangkat lunak Activated Sludge0.1
45
Halaman utama (home form) terdiri dari halaman pemilihan industri dengan nilai karaketeristik air limbahnya (Gambar 23) dan halaman pemilihan perhitungan (Gambar 24).
Pada halaman pemilihan industri, pengguna dapat memilih industri dan nilainya dapat terlihat setelah memilih karakteristik air limbah pada kotak pilihan contoh kasus industri. Jika pengguna memiliki nilai karakteristik air limbah yang berbeda dengan data yang ditampilkan, maka pengguna tidak perlu memilih industri dan nilai karakteristik air limbahnya. Pengguna tersebut dapat langsung ke halaman pemilihan perhitungan dengan mengabaikan halaman pemilihan industri. Pada halaman pemilihan perhitungan, peemilihan dilakukan sesuai dengan keinginan dari pengguna, halaman ini menyediakan perhitungan penyisihan BOD, penyisihan BOD-Nitrifikasi, penyisihan nitrogen, dan penyisihan fosfor yang dapat dipilih dengan cara klik tombol jenis perhitungan yang tersedia.
Gambar 23. Halaman pemilihan industri dengan nilai karakteristik air limbahnya.
46
Gambar 24. Halaman pemilihan perhitungan proses lumpur aktif pada perangkat lunak Activatedsludge.0.1.
Halaman perhitungan (calculation form) (Gambar 25) yaitu halaman yang disediakan untuk melakukan proses perhitungan. Pada halaman ini terdapat skema hasil proses perhitungan dan tabel nilai koefisien yang digunakan pada saat perhitungan, sehingga memudahkan pengguna dalam melakukan perhitungan. Perhitungan dimulai dari tabsheet yang paling awal dan seterusnya secara berurutan. Pengaturan seperti itu agar memudahkan pengguna dalam pemahaman perhitungan. Informasi yang dihasilkan dari halaman ini adalah hasil perhitungan perancangan proses dan hasil perhitungan simulasi. Pada halaman ini juga terdapat pencarian istilah-istilah yang terdapat pada perhitungan yang memudahkan pengguna dalam pemahaman unit-unit atau istilah asing proses perhitungan. Informasi dan hasil perhitungan yang terdapat pada activatedsludge.0.1 dapat dicetak pada halaman pelaporan (Lampiran 2). Skema proses juga terdapat pada halaman perhitungan yang dapat memudahkan pemahaman bagi operator yang melakukan perhitungan (Gambar 26). Pengguna dapat mencetak laporan dengan memilih menu tombol report pada halaman perhitungan. Komponen pelaporan yang digunakan pada activatedsludge.0.1 menggunakan komponen quickreport Delphi 7.0.
Selama pembuatan, system, dilakukan pengujian (testing) maupun pelacakan kesalahan (debugging) baik pada saat pembuatan masing komponen halaman maupun ada saat penyatuan. Tujuan pengujian dan pelacakan adalah agar dapat memimalkan kesalahan yang terdapat pada paket program baik kesalahan pengkodean (syntax error) maupun kesalahan logika bahasa pemrograman. Paket perangkat lunak dilampirkan di dalam CD (Compact disc).
47
Gambar 25. Contoh Halaman perhitungan penyisihan BOD proses lumpur aktif.
Gambar 26. Contoh halaman skema proses penyisihan BOD lumpur aktif.
48 4.4 Analisis Hasil Perhitungan
4.4.1 Perhitungan Perancangan Proses
4.4.1.1 Penyisihan BOD (Biological Oxygen Demand)
Pada proses penyisihan BOD ini, tahapan perhitungan yang akan dilakukan yaitu : 1. Penentuan data karakteristik air limbah influent. Data karakteristik air limbah yang
digunakan diperoleh dari PT Perkebunan Nusantara I (PTPN-I) Pabrik Kelapa Sawit dan Inti Sawit, Tanjung Seumantoh, Aceh Tamiang, Nanggroe Aceh Darussalam. Tabel 3 menunjukkan karakteristik air limbah.
2. Menghitung penyisihan BOD dan TSS pada proses sedimentasi.
3. Menentukan kebutuhan efluen.
4. Pemilihan nilai safety factor nitrifikasi yang sesuai dengan perancangan SRT (waktu proses keseluruhan) berdasarkan nilai rata-rata atau nilai maksimum total nitrogen.
Rentang nilai safety factor adalah 1.3 – 2.0.
5. Pemilihan konsentrasi DO minimum untuk tangki aerasi. Nilai yang disarankan untuk konsentrasi DO minimum pada proses nitrifikasi adalah 2.0mg/L.
6. Menentukan nilai pertumbuhan spesifik maksimum (µm) pada nitrifikasi berdasarkan suhu tangki aerasi dan konsentrasi DO serta menentukan Kn.
7. Menentukan nilai standar pertumbuhan spesifik (µ) dan SRT pada saat pertumbuhan tersebut untuk mengetahui konsentrasi NH4-N pada efluen (penyisihan BOD-nitrifikasi).
8. Menentukan nilai standar pertumbuhan spesifik (µ) dan SRT.
9. Memperoleh hasil perancangan SRT dengan menggunakan safety factor.
10. Menghitung produksi biomassa.
11. Melakukan perhitungan kesetimbangan nitrogen untuk penentuan NOx, konsentrasi NH4-N yang teroksidasi (penyisihan BOD-nitrifikasi).
12. Menghitung massa VSS dan massa TSS pada instalasi aerasi.
13. Menghitung konsentrasi MLSS dan menentukan volume tangki aerasi.
14. Perhitungan produksi lumpur keseluruhan dan yield.
15. Menghitung permintaan oksigen yang dibutuhkan.
16. Perancangan clarifier sekunder.
17. Perancangan sistem transfer oksigen pada proses aerasi.
18. Pengumpulan data-data hasil perhitungan efluen.
19. Pengumpulan hasil perhitungan ke dalam Tabel.
Kondisi perancangan dan asumsi yang digunakan yaitu :
1. Penyebaran gelembung halus dengan efisiensi transfer air aerasi O2 = 35%.
2. Kedalaman cairan pada tangki aerasi = 4.9 m.
3. The point of air release untuk penyebaran adalah 0.5 m di atas tangki bawah.
4. DO pada tempat aerasi = 2.0 g/m3.
5. Kedalaman yaitu 500m (tekanan = 95.6 kPa).
6. Faktor α aerasi = 0.50 untuk proses penyisihan BOD dan 0.65 untuk proses nitrifikasi ; a. Β = 0.95 untuk kedua kondisi, dan
b. Faktor penyebaran F=0.90.
7. Menggunakan koefisien kinetik berdasarkan Tabel 4 dan 5.
8. SRT untuk penyisihan BOD = 5d.
9. Desain konsentrasi MLSS XTSS = 3000 g/m3.
10. Puncak atau rata-rata faktor keamanan TKN FS = 1.5.
49
Tabel 3. Nilai karakteristik air limbah PTPN I Tanjung Seumantoh, Aceh Tamiang.
No Parameter Asal Limbah
St. Rebusan St. Klarifikasi Fat pit
1 pH 4.0-4.5 4.3 4.3
2 TSS 6000-35000 45000 24750
3 Oil 1100-6000 10000 8000
4 BOD 5000-20000 28500 22850
5 COD 10000-45000 55000 45250
6 Total N 60-590 - 280
7 Total P 42-320 950 220
Tabel 4. Koefisien kinetik lumpur aktif untuk bakteri heterotrofik pada suhu 200C(Metcalf and Eddy,2003).
Koefisien Unit Rentang
µm g VSS/g VSS.d 3.0-13.2
Ks g bCOD/m3 5.0-40.0
Y g VSS/g bCOD 0.30-0.50
Kd g VSS/g VSS.d 0.06-0.20
fd 0.08-0.20
ϴ values
µm 1.03-1.08
Kd 1.03-1.08
Ks 1.00
Tabel 5. Koefisien kinetik lumpur aktif proses nitrifikasi pada suhu 200C (Metcalf and Eddy,2003).
Koefisien Unit Rentang
µmn g VSS/g VSS.d 0.20-0.90
Kn g NH4- N/m3 0.5-10
Yn g VSS/g NH4- N 0.10-0.15
Kdn g VSS/g VSS.d 0.05-0.15
Ko g/m3 0.40-0.60
ϴ values
µn 1.06-1.123
Kn 1.03-1.123
Kdn 1.03-1.08
Parameter karakteristik air limbah yang digunakan sebagai contoh perhitungan yaitu karakteristik air limbah pada stasiun perebusan. Nama karakteristik air limbah disajikan pada lampiran 1. Tabel 6 menunjukkan nilai karakteristik air limbah yang digunakan.
50
Tabel 6. Karakteristik air limbah pada stasiun perebusan (PTPN I Tanjung Seumantoh, Aceh Tamiang).
Unsur konsentrasi (mg/L)
BOD 20000
sBOD 10000
COD 45000
sCOD 22500
rbCOD 11250
TSS 45000
VSS 34615
TKN 70
NH4-N 50
TP 42
Alkalinitas (CaCO3) 140
Dari parameter-parameter diatas, maka proses perhitungan dapat dilakukan sehingga hasil yang diperoleh berdasarkan karakteristik air limbah yang masuk ditunjukkan pada Tabel 7 sebagai berikut :
Tabel 7. Hasil perhitungan penyisihan BOD dan penyisihan BOD-nitrifikasi.
No. Perhitungan Hasil perhitungan
BOD removal only
Hasil perhitungan BOD-nitrifikasi
removal
1 Sendimentasi primer % %
a. Penyisihan BOD (Persamaan 68)
37.07 37.07
b. Penyisihan TSS (Persamaan 68)
59.15 59.15
2 Evaluasi karakteristik air limbah mg/L mg/L
a. bCOD (Persamaan 1) 32000 32000
b. nbCOD (Persamaan 2) 13000 13000
c. sCODe (Persamaan 3) 6500 6500
d. nbVSS (Persamaan 4) 9999 9999
e. Inert TSS (Persamaan 5)
10385 10385
3 Tangki aerasi
a. volume (Persamaan 15) 5000 m3 12710 m3
51
Tabel 7. Hasil perhitungan penyisihan BOD dan penyisihan BOD-nitrifikasi (Lanjutan).
No. Perhitungan
Hasil perhitungan penyisihan BOD
Hasil perhitungan penyisihan BOD-
nitrifikasi b. Produksi biomassa
(Persamaan 6)
9483 Kg/day 6166.21 Kg/hari
c. Produksi lumpur (Persamaan 12)
31541.78 Kg/hari 27539.25 Kg/hari
d. SRT (Solids retention time) 5 hari 12.71 hari
e. Suhu aerasi 12 0C 12 0C
f. Konsentrasi MLVSS (mixed liquor volatile suspended solids) (Persamaan 18)
1853.09 mg/L 4.84 mg/L
g. Kebutuhan oksigen (Persamaan 24)
772.16 Kg/jam 13467.25 Kg/jam
4 Beban Pemeriksaan a. Rasio F/M (food to
microorganism) (Persamaan 19)
0.21 g/g hari 0.52 g/g hari
b. BOD volumetric loading (Persamaan 20)
0.38 kg/m3 hari 0.52 kg/m3 hari
5 Efluen
a. Substrat efluen (bCOD) (Persamaan 7)
1.80 mg/L 1.00 mg/L
b. BOD efluen - 9.99 mg/L
6 Laju alir m3/hari m3/hari
a. Laju alir efluen (Qe) (Persamaan 70)
625.00 625.00
b. Laju alir lumpur yang dibuang (Qw) (Persamaan 69)
375.00 375.00
c. Laju alir lumpur yang diproses kembali (Qr) (Persamaan 71)
600.00 600.00
7 Clarifier sekunder a. Volume tangki
(Persamaan 59)
333.3 m3 400 m3
b. Luas permukaan (Persamaan 62)
72.73 m2 72.73 m2
c. Diameter (Persamaan 58) 9.63 m 9.63 m d. Solids loading rate
(Persamaan 61)
66000 Kg/m2 jam 66000 Kg/m2 jam
52
4.4.1.2 Penyisihan Nitrogen
Tahapan perhitungan yang akan digunakan dalam perancangan proses peniyisihan nitrogen ini yaitu sebagai berikut :
1. Membangun laju alir dan karakteristik, termasuk konsentrasi rbCOD dan kandungan pada efluen.
2. Penentuan konsentrasi biomassa dalam MLSS dari proses nitrifikasi.
3. Penentuan rasio IR (internal recycle), menggunakan nilai NOx yang dihitung sesuai langkah 12 penyisihan BOD-nitrifikasi.
4. Menghitung jumlah nitrat pada tangki anoksik. Perancangan didasarkan pada asumsi bahwa pada dasarnya semua nitrat pada zona anoksik akan menurun. Konsentrasi terendah nitrat yaitu 0.1 sampai 0.3 mg/L yang tersisa bergantung pada proses yang terjadi, karena nitrat membatasi reaksi denitrifikasi pada konsentrasi yang rendah.
5. Menghitung nilai F/Mb berdasarkan konsentrasi biomassa untuk menentukan MLSS dalam proses nitrifikasi.
6. Menggunakan grafik nilai SDNR (specific denitrification rate) yang ditunjukkan pada Gambar 27, kemudian mencocokkan suhu dan IR untuk memperoleh SDNRb pada tempat anoksik.
7. Mengulang tahapan perancangan zona anoksik sebagai langkah penting untuk memperolah perancangan yang diinginkan.
8. Perhitungan permintaan oksigen.
9. Perancangan terhadap clarifier sekunder.
10. Merangkum semua hasil kualitas effluen keseluruhan.
11. Penulisan ke dalam Tabel.
53
Gambar 27. Plot nilai spesifik denitrificasi (SDNR) berdasarkan konsentrasi biomassa pada suhu 200C dan rasio F/Mb (food to biomass) untuk varian persentase nilai relatif rbCOD menjadi bCOD pada air limbah influen (Metcalf and Eddy,2003).
Pada proses ini, karakteristik air limbah dan koefisien yang digunakan untuk perhitungan ditunjukkan pada Tabel 6 dan Tabel 8 .
Tabel 8. Nilai koefisien biokinetik untuk kurva perancangan SDNRb (Metcalf and Eddy,2003).
Parameter koefisien kinetik Unit Nilai
Yield, Y g VSS/g COD 0.4
Endogenous decay, kd g VSS/g biomassa.hari 0.15
Cell debris, fd g VSS/g VSS 0.10
Maximum specific growth rate, µm g VSS/g VSS.hari 3.2
Half-velocity,Ks g/m3 9.0
Particulate hydrolysis maximum specific rate constant, Kh
g VSS/g biomassa.hari 2.8
Hydrolysis half-velocity constant, Kx g VSS/g VSS 0.15
COD of biomass g COD/g VSS 1.42
Fraction of denitrifying bacteria, η g VSS/g VSS 0.50
% rasio rbCOD/bCOD
54
Asumsi yang digunakan yaitu :
Konsentrasi nitrat dalam RAS = 6 g/m3.
Menggunakan koefisien yang sama seperti perancangan proses BOD-nitrifikasi.
Mencampur energi pada reaktor anoksik = 10 kW/103m3.
Dari parameter-parameter diatas, maka perhitungan dapat dilakukan sehingga hasil yang diperoleh berdasarkan karakteristik air limbah yang masuk ditunjukkan pada Tabel 9 sebagai berikut :
Tabel 9. Hasil perhitungan penyisihan nitrogen proses lumpur aktif.
No. Perhitungan Hasil perhitungan penyisihan
nitrogen
1 Primary sedimentation %
a. BOD removal (Persamaan 68) 37.07 b. TSS removal (Persamaan 68) 59.15 2 Tangki aerasi
a. Volume (Persamaan 15) 5000 m3 b. Produksi biomassa
(Persamaan 72)
8898.19 Kg/day
c. Produksi lumpur (Persamaan 12) 30853.35 Kg/hari d. Waktu proses keseluruhan 5 hari
e. Suhu aerasi 12 0C
f. Kebutuhan oksigen (Persamaan 86)
709.24 Kg/jam
g. Rasio recycle internal (Persamaan 73)
3.07
3 Tangki anoksik
a. Laju alir tangki (Persamaan 74) 3670.00 m3/hari b. Konsentrasi nitrat (NOx,feed)
(Persamaan 74)
22020 g/hari
c. Waktu tunda padatan 2 hari d. Volume (Persamaan 76) 2000 m3 e. NO3-N yang tereduksi
(Persamaan 84)
5072485.67 g/day
f. Energi proses pencampuran (Persamaan 87)
20 kW
4 Loading
a. Rasio F/M (food to
microorganism) (Persamaan 77)
1.80 g/g hari
5 Efluen
a. efluen (bCOD) (Persamaan 39) 1.80 mg/L
b. Nitrat efluen 6 mg/L
6 Laju alir m3/hari
a. Laju alir efluen (Qe) (Persamaan 70)
625.00
55
Tabel 9. Hasil perhitungan penyisihan nitrogen proses lumpur aktif (Lanjutan).
No. Perhitungan Hasil perhitungan penyisihan
nitrogen b. Laju alir lumpur yang dibuang
(Qw) (Persamaan 69)
375.00
c. Laju alir lumpur yang diproses kembali (return activated sludge) (Qr) (Persamaan 71)
600.00
7 Clarifier Sekunder
a. Volume tangki (Persamaan 59) 400 m3 b. Luas permukaan (Persamaan 62) 72.73 m2 c. Diameter (Persamaan 58) 9.63 m d. Solids loading rate
(Persamaan 61)
66000 Kg/m2 jam
4.4.1.3 Penyisihan Fosfor
Pada proses ini, karakteristik air limbah yang digunakan untuk contoh perhitungan ditunjukkan pada Tabel 6 yaitu karakteristik air limbah pada stasiun perebusan.
Asumsi yang digunakan yaitu :
- 10 g rbCOD/g P dihilangkan oleh pada saat penyisihan fosfor.
- Perbandingan rbCOD/nitrat = 6.6 g rbCOD/g NO3-N.
- Kandungan fosfor pada biomassa heterotrofik = 0.015 g P/g biomassa.
Perbandingan bCOD/BOD = 1.6 , NOx ≈ 0.80 TKN.
- Menggunakan koefisien dari Tabel 4 dan Tabel 5.
Dari parameter-parameter diatas, maka proses perhitungan dapat dilakukan sehingga hasil yang diperoleh berdasarkan karakteristik air limbah yang masuk ditunjukkan pada Tabel 10 sebagai berikut :
Tabel 10. Hasil perhitungan penyisihan fosfor proses lumpur aktif.
No. Perhitungan Hasil perhitungan
penyisihan fosfor
1 Primary sedimentation %
a. Penyisihan BOD (Persamaan 68) 37.07 b. Penyisihan TSS (Persamaan 68) 59.15 2 rbCOD (readily biodegradable COD)
a. rbCOD yang diperlukan untuk penyisihan fosfor (Persamaan 89)
11236.80 mg/L
3 Tangki proses
a. Volume tangki aerobik (Persamaan 15) 5000 m3 tangki anoksik (Persamaan 76) 700 m3
tangki anaerobik 500 m3
b. Produksi lumpur (Persamaan 95) 29629.64 Kg/hari
56
Tabel 10. Hasil perhitungan penyisihan fosfor proses lumpur aktif (Lanjutan).
No. Perhitungan Hasil perhitungan fosfor
removal c. Produksi biomassa (Persamaan 91) 8004351.11 g/hari d. Fosfor yang tersisih (Persamaan 93) 1123.68 mg fosfor/L e. Kestembangan nitrat (Persamaan 88) 2 mg nitrat/L f. SRT (Solids retention time) 5 hari
g. Suhu aerasi 12 0C
4 Waste sludge
a. Persentase kandungan fosfor (Persamaan 97)
41.98 %
5 Efluen
a. Efluen substrat (bCOD) (Persamaan 39)
1.80 mg/L
b. Efluen nitrat 6.22 mg/L
c. Efluen fosfor (Persamaan 93) 0 mg/L
6 Laju alir m3/hari
a. Laju alir efluen (Qe) (Persamaan 70) 625.00 b. Laju alir lumpur yang dibuang (Qw)
(Persamaan 69)
375.00
c. Laju alir lumpur yang diproses kembali (return activated sludge) (Qr)
(Persamaan 71)
600.00
7 Clarifier sekunder
a. Volume tangki (Persamaan 59) 400 m3 b. Luas permukaan (Persamaan 62) 72.73 m2 c. Diameter (Persamaan 58) 9.63 m
d. Solids loading rate (Persamaan 61) 66000 Kg/m2 jam
4.4.2 Perhitungan Simulasi
Simulasi adalah suatu proses peniruan dari sesuatu yang nyata beserta keadaan sekelilingnya (state of affairs). Simulasi yang dilakukan terhadap perhitungan model proses lumpur aktif bertujuan untuk melihat perubahan yang ditimbulkan apabila terdapat nilai yang diubah variabelnya. Nilai-nilai yang akan disimulasikan yaitu waktu proses keseluruhan (Solids retention time), laju alir lumpur yang dibuang (excess sludge), konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (Return activated sludge), dan nilai laju alir lumpur yang diproses kembali (Return activated sludge). Hasil perhitungan dilakukan menggunakan rumus yang sama seperti perhitungan perancangan proses. Nilai karaktersitik air limbah yang digunakan untuk perhitungan adalah karakteristik air limbah pabrik kelapa sawit pada stasiun perebusan yang ditunjukkan pada Tabel 6. Kondisi proses yang digunakan untuk contoh perhitungan simuilasi yaitu pada perhitungan penyisihan BOD saja tanpa nitrifikasi. Hal ini dikarenakan, perhitungan simulasi pada setiap perhitungan proses menghasilkan kesimpulan yang sama.
57
4.4.2.1 Simulasi nilai waktu proses keseluruhan (Solids retention time)
Tabel 11. Simulasi nilai waktu proses keseluruhan (SRT).
SRT ( hari ) Se (mg/L) Ro (Kg/hari)
3.0 2.7 17040.0
5.0 1.8 18531.0
7.0 1.4 19699.0
25.0 0.8 24433.0
Tabel 11 menunjukkan hasil perhitungan simulasi waktu keseluruhan proses. Nilai yang diubah variabelnya yaitu nilai SRT. Nilai yang digunakan adalah 3,5,7, dan 25 hari.
Berdasarkan hasil perhitungan, dapat disimpulkan bahwa jika nilai SRT mengalami perubahan, maka akan menyebabkan perubahan nilai substrat pada efluen dan jumlah oksigen yang dibutuhkan selama proses. Semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk proses (Nilai SRT rendah) menyebabkan kadar efluen substrat menjadi sedikit dan oksigen yang dibutuhkan menjadi besar jumlahnya. Pengaruh tersebut ditunjukkan pada Gambar 28 dan Gambar 29.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
3 5 7 25
SRT (Solids retention time) (hari)
Substrats effluent
Gambar 28. Grafik pengaruh perubahan nilai SRT terhadap nilai efluen substrat.
Keterangan :
SRT : waktu proses keseluruhan
Se : Substrat yang dihasilkan (sebagai bCDO efluen) Ro : Jumlah oksigen yang dibutuhkan
58
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
3 5 7 25
Nilai SRT (Solids retention time) (hari)
Jumlah oksigen yang dibutuhkan
Gambar 29. Grafik pengaruh perubahan nilai SRT terhadap jumlah oksigen yang dibutuhkan.
4.4.2.2 Simulasi Nilai Laju alir lumpur yang dibuang (Qw)
Tabel 12. Simulasi nilai laju alir lumpur yang menjadi buangan dari proses lumpur aktif.
Qw (m3/hari) SRT (hari) Se (mg/L)
100.0 18.750 0.8416
200.0 9.375 1.1787
500.0 3.8 2.2587
1000.0 1.9 4.3261
Tabel 12 menunjukkan hasil perhitungan simulasi nilai laju alir lumpur yang menjadi buangan dari proses lumpur aktif. Nilai yang akan disimulasikan yaitu nilai laju alir lumpur yang dibuang (Qw) . Berdasarkan hasil perhitungan, dapat dilihat bahwa perubahan nilai Qw berpengaruh terhadap nilai SRT. Seperti pada perhitungan simulasi sebelumnya, perubahan nilai SRT menyebabkan perubahan konsentrasi substrat efluen (Se). Tingginya nilai laju alir lumpur yang dibuang membutuhkan waktu proses yang cepat, karena waktu yang cepat menyebabkan lumpur tidak diproses secara benar sehingga lumpur lebih banyak terbuang.
Pengaruh perubahan nilai Qw dapat dilihat pada Gambar 30.
Keterangan :
Qw :Laju alir lumpur yang dibuang.
SRT : waktu proses keseluruhan.
Se : Substrat yang dihasilkan (sebagai efluen).
59
0 5 10 15 20
100 200 500 1000
Laju alir excess sludge (m^3/hari)
SRT (Hari)
Gambar 30. Grafik pengaruh perubahan nilai laju alir lumpur yang dibuang terhadap waktu proses.
4.4.2.3 Simulasi nilai konsentrasi lumpur yang diproses kembali (return activated sludge)
Tabel 13. Simulasi nilai konsentrasi lumpur yang diproses kembali.
Xr (mg/L) Qr (m3/hari) Qw (m3/hari) Qe (m3/hari)
4000.0 3000.0 750.0 250
8000.0 600.0 375.0 625.0
10000.0 428.6 300.0 700.0
120000.0 25.6 25 975.0
Tabel 13 menunjukkan hasil perhitungan simulasi nilai konsentrasi padatan yang akan diproses kembali. Perhitungan simulasi dilakukan terhadap nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (Xr). Berdasarkan hasil perhitungan, dapat disimpulkan bahwa perubahan nilai konsentrasi Xr mempengaruhi laju alir lumpur yang diproses kembali (Qr). Perubahan nilai Qr diikuti dengan perubahan nilai laju alir lumpur yang dibuang (Qw) dan nilai laju alir efluen (Qe). Semakin tinggi konsentrasi Xr maka laju alir konsentrasi tersebut akan menjadi sedikit per harinya, hal tersebut dikarenakan terlalu banyaknya konsentrasi yang masuk untuk diproses kembali yang menyebabkan padatnya jalur proses pengembalian lumpurke tangki proses awal. Pengaruh perubahan nilai Xr dapat dilihat pada Gambar 31 dan 32.
Keterangan :
Xr : Konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (return activated sludge) Qr : Laju alir lumpur yang diproses kembali
Qw : Laju alir lumpur yang dibuang Qw : Laju alir efluen
60
0500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
4000 8000 10000 120000
Konsentrasi lumpur yang akan diproses kembali (Xr) (mg/L)
Qr (m^3/hari)
Gambar 31. Grafik pengaruh perubahan nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (return activated sludge) terhadap nilai laju alir lumpur yang diproses kembali.
0 200 400 600 800
4000 8000 10000 120000
Konsentrasi lumpur yang diproses kembali (Xr) (mg/L)
Qw (m^3 /h ar i)
Gambar 32. Grafik pengaruh perubahan nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (return activated sludge) terhadap nilai laju alir lumpur yang dibuang (Qw).
Gambar 32 menunjukkan bahwa pengaruh nilai konsentrasi lumpur yang akan diproses kembali (return activated sludge) menyebabkan perubahan terhadap nilai laju alir lumpur yang dibuang (excess sludge ) (Qw). Semakin banyak konsentrasi lumpur yang akan kembali ke proses awal maka lumpur yang terbuang menjadi sedikit.
61
4.4.2.4 Simulasi nilai laju alir lumpur yang diproses kembali (return activated sludge) Tabel 14. Simulasi nilai laju alir lumpur yang diproses kembali.
Qr (m3/hari) Xr (mg/L) Qw (m3/hari) Qe (m3/hari)
5000.0 3600.0 833.0 167
10000.0 3300.0 909.0 90.9
15000.0 3200.0 937.5 62.5
70000.0 3042.9 986.2 13.8
Tabel 14 menunjukkan hasil perhitungan simulasi nilai laju alir lumpur yang diproses kembali (return activated sludge). Perhitungan simulasi dilakukan terhadap nilai laju alir lumpur yang diproses kembali (Qr). Berdasarkan hasil perhitungan, dapat disimpulkan bahwa perubahan nilai Qr mempengaruhi nilai konsentrasi lumpur yang akan diproses kembali (Xr).
Perubahan nilai Xr diikuti dengan perubahan nilai laju alir lumpur yang dibuang (Qw) dan nilai laju alir efluen (Qe). laju Qr yang tinggi disebabkan oleh konsentrasi Xr yang rendah.
Apabila lumpur yang diproses kembali rendah konsentrasinya, maka jalur pengembalian lumpur tidak terhambat karena jalur tidak terisi oleh banyaknya lumpur yang kembali.
Perubahan nilai Xr tersebut mempengaruhi nilai laju alir lumpur yang dibuang (Qw) dan nilai laju alir efluen (Qe) yang telah dijelaskan pada perhitungan simulasi sebelumnya. Pengaruh perubahan nilai Qr dapat dilihat pada Gambar 33.
2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 3700
5000 10000 15000 70000
Laju alir lumpur yang dikembalikan ke proses (Qr) (m^3/hari)
Xr (mg/L)
Gambar 33. Grafik pengaruh perubahan nilai laju alir lumpur yang diproses kembali (Qr) terhadap nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (Xr).
Keterangan :
Xr : Konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (return activated sludge)
Qr : Laju alir lumpur yang diproses kembali Qw : Laju alir lumpur yang dibuang
Qw : Laju alir efluen
62
4.5 Verifikasi Model
Verifikasi adalah proses pemeriksaan apakah logika operasional model (program komputer) sesuai dengan logika diagram alur. Tahapan verifikasi merupakan tahapan yang digunakan untuk memeriksa kesesuaian hasil keluaran. Kesesuaian yang dimaksud adalah keluaran sesuai dengan apa yang diinginkan berdasarkan perancangan model yang telah dibuat sebelumnya (Radecka and Zilic,2004). Tahapan verifikasi menurut Wilcox (2004) dapat dilihat pada Gambar 34.Verifikasi model proses lumpur aktif dibagi menjadi dua bagian, yaitu verifikasi perhitungan dan verifikasi perangkat lunak.
Perencanaan model
Membuat prototype
model
Verifikasi model
Perancangan model
Pengembangan perangkat
lunak
Pengembangan digital model Pengembangan
analog model
Pengembangan algoritma / pemrograman
Verifikasi prototype
Verifikasi prototype
Verifikasi prototype
Model integrasi
Percobaan model
Emulasi
Prototype perangkat
keras Simulasi
Gambar 34. Verifikasi model (Wilcox,2004).
