PENINGKATAN KINERJA LINGK IND BERBASIS ACUAN TEKNO STANDAR DAN BEST PRACTICE

PENINGKATAN KINERJA LINGKUNGAN

BERBASIS ACUAN TEKNOLOGI

STANDAR DAN BEST PRACTICE

Dr. Aris Mukimin BBTPPI

Badan Penelitian

Pengembangan Industri KEMENPERIN

Penyampaian Hasil Evaluasi PROPER Daerah Prov. Jateng 2016

OUTLINE MATERI PRESENTASI

Pendahuluan

Teknologi pengolahan air limbah

acuan standar

Studi kasus penerapan teknologi

pengolahan air limbah

ASPEK KINERJA LINGKUNGAN DAN

PERAN TEKNOLOGI

UDARA

PADAT

AIR AIR LIMBAH PROSES

AIR LIMBAH DOMESTIK

ASPEK LINGK TEKNOLOGI LEVEL KESULITAN

1 4

KINERJA UNIT PENGOLAH LINGKUNGAN

IPAL

 Dapat memenuhi baku mutu

 Fluktuatif

 Efisiensinya rendah

 Muncul problem image pencemaran

o Kondisi per unit

o Kondisi komponen support

Primary

clarifier _{sludge/ABR/RBC}Activated clarifierFinal Filter

RW

DIAGRAM ALIR PENGOLAHAN

Flokuasi Koagulasi

PROSES KIMIA

PROSES BIOLOGI PROSES FISIKA

TEKNOLOGI FISIKA

DESAIN BAK SEDIMENTASI

1.

Model desain berbentuk: lingkaran, bujur sangkar atau segi

empat.

2.

Aliran dibuat sangat tenang untuk memberikan kesempatan

padatan untuk mengendap.

3.

Kriteria yang digunakan: surface loading (beban permukaan),

kedalaman bak dan waktu tinggal.

4.

Waktu tinggal mempunyai satuan jam, cara menghintungnya

volume bak dibagi laju alir per hari

KRITERIA DESAIN

1.

Pada Bak persegi panjang perbandingan panjang

dan lebar bervariasi 3:1 dan 5:1 dengan kedalaman

2,1 m hingga 2,4 m

TEKNOLOGI KIMIA

Koagulasi



Partikel yang sangat halus dengan ukuran lebih kecil

dari 10-2 mm dan partikel-partikel koloid sulit untuk

dipisahkan dengan pengendapan tanpa bahan kimia

serta tetap lolos jika disaring dengan saringan pasir

cepat

Flokulasi

DESAIN BAK KOAGULASI

Proses koagulasi terdari dua tahap



Tahap koagulasi partikel kotoran menjadi flok-flok

yang masih halus dengan cara pengadukan cepat

segera setelah koagulan dibubuhkan. Tahap ini disebut

pengadukan cepat dan proses dilakukan di bak

pencampuran cepat.



_{Tahap pertumbuhan flok agar menjadi besar dan}

BAK PENCAMPURAN CEPAT

Bak pencampuran cepat harus dilengkapi pengaduk cepat dan

bahan koagulan yang siap dibubuhkan atau diumpankan

Ada dua cara pengadukan yang dapat dipakai:



Pengadukan berdasar energi dari air itu sendiri

Dilakukan dengan cara aliran dalam bak/kolam dengan skat

horisontal atau vertikal. Bisa dengan membuat aliran tertutup

(pipa) dengan kecepatan 1,5 m/det atau dengan

penyemprotan lubang-lubang kecil.



_{Pengadukan berdasarkan energi mekanik luar}

Cara yang umum menggunakan flush mixer berupa motor

BAK PENCAMPURAN LAMBAT

Desain inlet dan outlet sedimikian rupa sehingga tidak

terjadi short-circuit dan pecah flock

Kecepatan minimum tidak lebih kecil dari 15,2 cm/menit

namun tidak lebih besar dari 45,7 cm/menit dengan

waktu tinggal pembentukan selama 30 menit

ALUMUNIUM SULFAT

(ALUM)

Kelebihan: Murah, sifat flok stabil, mudah

pengenjaannya, tidak menimbulkan pengotoran

Ditambahkan kapur atau abu soda untuk

meingkatkan kinerja

Kelemahannya: flok bersifat ringan, range pH

sempit ( 5,5 -8,5)

FERO SULFAT

Penggunaannya dengan kapur guna menaikan pH

Tidak baik untuk menghilangkan warna

Cocok untuk limbah yang bersifat alkali, kekeruhan,

dan DO tinggi

Kondisi pH yang sesuai 9 – 11



_{Kondisi Anaerobik (Tanpa Udara)}



_{Kombinasi Anaerobik Dan Aerobik}

(Fakultatif)



_{Kondisi Aerobik (Dengan Udara)}

PENGOLAHAN ANAEROBIK

_{Pengolahan air limbah secara biologi anaerob merupakan pengolahan air}

limbah dengan mikroorganisme tanpa injeksi udara/oksigen yang merombak bahan organic menjadi bahan yang lebih sederhana (CH₄ dan CO₂).

Proses ini dapat diaplikasikan untuk air limbah organic dengan beban bahan organic (COD) yang tinggi

Pengolahan anaerob terjadi empat tahapan proses :

Proses hydrolysis : Memecah molekul organic komplek menjadi molekul organic yang sederhana

Proses Acidogenisis : Merubah molekul organic sederhana menjadi asam lemak

Proses Acetogenisis : Merubah asam lemak menjadi asam asetat dan terbentuk gas-gas seperti gas H₂, CO₂, NH₄ dan S

DESAIN REAKTOR ANAEROBIK

•

Reaktor anaerobik selalu dibuat tertutup dengan kedalam

minimal 3 m

•

Model bak bersekat (multi stage) sebagai pendekatan 4 proses

•

Volume sludge (mikroba) sekitar 30 % atau dengan

ketinggian 1-1,5 m

•

Waktu tinggal rata-rata 4 hari

•

Kemampuan reduksi COD 80%

FAKTOR-FAKTOR YANG BERPENGARUH

Variasi debit dan beban organik

Suhu

Alkalinitas

Nutrien

Waktu tinggal

Keasaman

Oksigen

PENGOLAHAN AEROBIK



Pengolahan air limbah dengan metode pertumbuhan

tersuspensi (suspended growth) umumnya diaplikasikan

sebagai Proses Lumpur Aktif.



Istilah lumpur aktif ini identik dengan mikroorganisme

aktif, karena mikroorganisme yang dipergunakan dalam

pengolahan air limbah jumlahnya cukup besar (pekat) dan

menyerupai lumpur, maka diberi istilah lumpur aktif.



Ada dua kelompok lumpur aktif:



Activated Sludge konvensional

SISTEM LUMPUR AKTIF

Tanki Aerasi

Inf. BOD = F MLVSS Eff

Rasio F:M Udara

• Injeksi udara sehingga O₂ terlarut 2 mg/L

• Distribusi O₂

Pengembalian lumpur

Lumpur F = Kg BOD

M = Kg MLVSS _{ Konvensional activated slude} F:M = 0,25-0,45

ACUAN OPERASIONAL

Lumpur aktif konvensional

1. Waktu aerasi: 4 – 8 jam

2. Rasio F:M = 0,25 – 0,45

3. SRT : 4 – 6 hari

Extended Aeration

Activated Sludge

1. Waktu aerasi: 16 – 24 jam

2. Rasio F:M = 0,05 – 0,15

CONTOH PERFORMA IPAL

1. Belum memenuhi baku mutu 2. Volume sludge tinggi

3. Konsumsi listrik tinggi

CaCO₃

Polimer FeSO₄

CaCO₃ tidak diperlukan Revisi dosis koa-flok

Seting ulang kondisi operasi LA

Penambahan Nitrosomonas

TEKNOLOGI EFEKTIF REDUKSI NH

₃

Hasil uji coba:

 39,9 mg/L (awal)

 23 mg/L (60 menit)

KONTRIBUSI PENCEMARAN AIR

75% Domestik

15%

_Perkantoran

10 Industri

PENTAATAN PERATURAN

Permenlhk 68/2016



_{Pasal 4 ayat 2d:}

Melakukan pengolahan air

limbah domestik sehingga

memenuhi baku mutu yang

disyaratkan



Perkantoran, industri, IPAL

kawasan, IPAL pemukiman,

dll

Baku Mutu

PARAMETER SATUAN KADAR MAKS

pH - 6-9

BOD mg/L 30

COD mg/L 100

TSS mg/L 30

Minyak dan Lemak mg/L 5

Amoniak mg/L 10

Total Coliform jumlah/100 mL 3000

SUMBER DAN KARAKTERISTIK

Kamar

mandi&toilet

Laundry

Kitchen

• Kotoran manusia

• Sabun/ditergen

• Ditergen

• Bahan pemutih

KLASIFIKASI BERDASARKAN SIFAT

Black water

Toilet

10,5 - 13 g BOD/org.hari

Kontribusi 20 %

Grey water

Mandi, dapur, cuci

22,6 - 27 g BOD/org.hari

Kontribusi 80 %

Bersumber dari:

1. Joni Hermana JurusanTeknikLingkungan ITS

VOLUME AIR LIMBAH DOMESTIK

Jenis Kegiatan Pemakaian Air bersih

Debit Air Limbah

Satuan PE

Gedung kantor 50 40 liter/pegawai

/hari 0,33

Pabrik atau industri 50 40 liter/pegawai /hari

0,33

KRITERIA PERANCANGAN IPAL

Volume air limbah yang akan diolah

Beban atau konsentrasi polutan organik (BOD) inlet

Target kualitas air limbah terolah

Efisiensi pengolahan

Waktu pengolahan (HRT)

CONTOH KRITERIA PERENCANAAN IPAL

PARAMETER NILAI

Debit air limbah per kapita : 250 L/org.hari

BOD inlet : 250 mg/L

BOD outlet : ≤ 30 mg/L

Efisiensi penurunan BOD : 80%

Waktu tinggal :  1-3 hari untuk proses anaerobik

 Minimal 1 hari untuk proses aerobik atau kombinasi anaerobik-aerobik

Jenis air limbah : Toilet, kamar mandi, air bekas cuci, dapur, wastafel

Proses anaerobik : Hanya menurunkan polutan organik (BOD, COD, TSS), Effluen BOD ≤ 60 mg/L

Proses aerobik atau kombinasi anaerobik-aerobik

: Menurunkan polutan organik (BOD, COD TSS, amoniak, sulfida, deterjen). Effluent BOD ≤ 30 mg/L

LAY OUT IPAL

UNIT IPAL

AIR LIMBAH TOILET

AIR LIMBAH NON TOILET

PRETREATMENT

BAK KONTROL

DIBUANG KE SALURAN

JENIS PROSES IPAL

PRETREATMENT

1.

Perangkap (paling sederhana)

2.

Flotasi

3.

Filter catridge (physical treatment)

4.

Large scale mechanical grease removal

PERANGKAP

FILTER CATRIDGE

UNIT-UNIT IPAL EXISTING

Operational description

The CROWN™-disintegration system works according a hydro dynamic principle which is generated in fluidic terms by pressure (operating pressure approx. 10 bar). This has the following results:

• Chlamydia-form organisms are crushed

• The flake structure is changed

• The biological activity is increased

• The viscosity is changed

• The milieu is changed

• The concept of the CROWN disintegration system ensures a insensitive and stable procedure

System advantages

•Increase of the decomposition of organic substances in the digestion process

•Increase of the biogas yield

•Saving on flocculation aids

•Increase of the DS level during sludge drying

•Reduction of the quantity of sludge for disposal

•Controlling of foaming in the digester by destroying filamentary organisms

UNIT IPAL

Proses biologi

• Biofilter anaerob

• Biofilter anaerob-aerob

• Rotating biological contactor

Proses fisika

PROSES BIOFILTER

Zona lapisan biofilm

BIOFILTER (KOMBINASI ANAEROB-AEROB)



Biofilter anaerob, polutan organik akan terurai menjadi

CO

₂

dan CH

₄

tanpa menggunakan energi, amoniak dan

gas hidrogen sulfida tidak hilang.



_{Sistem pengolahan perlu dilanjutkan sehingga semua}

polutan bisa terolah

KEUNGGULAN BIOFILTER ANAEROB-AEROB

1. Pengelolaanya sangat mudah

2. Tidak perlu lahan yang luas

3. Biaya operasionalnya rendah

4. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif yang dihasilkan realtif sedikit

5. Dapat menghilangkan nitrogen dan fosfor yang dapat menyebabkan eutrofikasi

6. Suplai udara untuk aerasi realtif kecil

KRITERIA PERENCANAAN BIOFILTER

ANAEROB-AEROB

 Media Biofilter

 Luas permukaan spesifik besar : 100 – 820 m2_/m3  Fraksi volume rongga tinggi : 90%

 Diameter celah bebas besar, dll

 Jenis media

 Batu pecah: luas permukaan (100 – 200 m2_/m3₎  Sarang tawon : 150 – 240 m2_/m3

 Jaring : 50 m2_/m3

 Bio-ball : 200 – 240 m2_/m3

 Metode pemilihan media, bisa menggunakan pembobotan terhadap semua unsur yang berkontribusi

 _{Perencanaan IPAL, meliputi: bak pengendapan awal, reaktor biofilter}

KRITERIA PERENCANAAN IPAL BIOFILTER

ANAEROB-AEROB

1.

Bak pengendapan awal

 Waktu tinggal : 3-5 jam

 _{Beban permukaan : 20-50 m}3_/m2_.hari

2.

Biofilter anaerob

 _{Beban BOD per satuan permukaan media: 5-30 g BOD/m2.hari}

atau 0,5-4 Kg BOD per m3 media

 _{Waktu tinggal rata-rata : 6-8 jam}  Tinggi ruang lumpur : 0,5 m

 Tinggi bed media pembiakan mikroba : 0,9-1,5 m

KRITERIA PERENCANAAN IPAL BIOFILTER

ANAEROB-AEROB

1.

Biofilter aerob

 Beban BOD per satuan permukaan media: 5-30 g BOD/m2_{.hari atau}

0,5-4 Kg BOD per m3 _media

 _{Waktu tinggal rata-rata : 6-8 jam}  Tinggi ruang lumpur : 0,5 m

 _{Tinggi bed media pembiakan mikroba : 1,2 m}  Tinggi air di atas bed media : 20 cm

2.

Bak pengendapan akhir

 Waktu tinggal : 2-5 jam

 _{Beban permukaan : 10 m}3_/m2_{.hari atau 20-50 m}3_/m2_.hari

3.

Rasio sirkulasi

ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR

• Air limbah yang mengandung polutan organik dikontakkan dengan microbial film yang melekat pada permukaan media di dalam

reaktor

• Media tempat melekatnya biofilm ini berupa piringan (disk) dari polimer atau plastik yang ringan disusun sejajar sehingga

membentuk suatu modul

VISUALISASI UNIT RBC

Piringan/disk

PARAMETER DESAIN RBC

1. Rasio volume reaktor terhadap luas permukaan media (G): 5-9 L/m2

2. Beban BOD (BOD surface loading) : 5-20 g BOD/m2_.hari

3. Beban hidrolik

4. Waktu tinggal : 24 G/HL

5. Jumlah stage

6. Diamter disk : 1-3,6 m

7. Kecepatan putar : 15-20 meter per menit atau 1-2 rpm

KEUNGGULAN RBC

1. Pengoperasian alat dan perawatannya mudah

2. Untuk kapasitas kecil, dibanding dengan proses lumpur aktif konsumsi energinya lebih rendah

3. Dapat dipasang beberapa tahap sehingga tahan terhadap fluktuasi beban pengolahan

4. Reaksi nitrifikasi lebih mudah terjadi, sehingga efisiensi penghilangan amoniak lebih besar

KELEMAHAN RBC

1.

Pengontrolan jumlah mikroorganisme sulit dilakukan

2.

Sensitif terhadap perubahan temperatur

3.

Kadang-kadang konsentrasi BOD yang diolah masih

tinggi

MEMBRAN ULTRAFILTRASI

Grewa-M

3

rd

_{Generation Membrane Bio-Reactor based Sewage /}

Wastewater Treatment product

Grewa-M is a fully automatic and self-contained packaged treatment system designed to meet Wastewater Treatment challenges faced globally today.

It is a 3rd _{generation Membrane Bio-Reaction that combines two proven technologies}

- Biological: Enhanced biological treatment incorporating BNR - Physical: Immersed membrane filtration system

Its footprint is significantly smaller than conventional aeration basins. The high biomass concentration enables the use of a smaller aeration tank and efficient membrane

filtration eliminates the need for clarifier space.

This world-class Wastewater Treatment product requires minimal operator intervention and reduced cleaning chemicals, making it an environment-friendly choice for all projects and applications

POST TREATMENT

Baku mutu belum

terpenuhi

Upaya pemanfaatan

kembali air hasil

HORIZONTAL FLOW BEDS

HFB sangat disukai karena: tidak perlu suppai energi, gradien hidroliknya rendah, tidak butuh pompa.

Air limbah mengalir lamban melalui

medium porous di bawah permukaan bed secara horisontal sampai zona outlet.

Level air di outlet dikontrol dengan penyesuaian standpipe

Untuk operasional yang kontinu, level bed tercelup harus kurang dari sepertiga dari ketinggian filter bed untuk menghindari kondisi anaerob

SKEMATIS VFB WETLAND

Sepsifik surface area biasanya 3 – 4 m2/p.e untuk daerah dingin dan 1-2 m2/p.e di daerah tropis Organik loading per luas area harus dibatasi 20 gCOD/m2.d (cold climates), 60-70

SEKIAN