Studi Evaluasi dan Efektifitas Instalasi Pengolahan Air Limbah pada Rumah Potong Hewan di Kabupaten Nganjuk
Maya Artati Kirana¹, Riyanto Haribowo², Tri Budi Prayogo²
¹Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya
²Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Teknik Pengairan Universitas Brawijaya-Malang, JawaTimur, Indonesia
Jalan MT. Haryono 167 Malang 65145 Indonesia e-mail:mayaartati@gmail.com
ABSTRAK
Studi ini membahas tentang faktor pencemar yang menyebabkan kualitas air limbah dari ouput IPAL menjadi menurun dan mengetahui jumlah debit harus ditampung oleh IPAL untuk kondisi 10 tahun selanjutnya. Evaluasi kualitas air limbah dilaksanakan menggunakan metode uji sampling dari inlet, outlet dan setiap bak pengolahan yang ada.
Parameter-parameter kualitas air yang diuji adalah BOD, COD, TSS, amonia, pH, minyak dan lemak.Sedangkan analisa kapasitas tampungan direncanakan berdasarkan perhitungan debit keluaran dan proyeksi jumlah debit untuk 10 tahun kedepan. Kondisi eksisting IPAL sekarang yaitu desain bak pemisah lemak dan bak lainnya belum memiliki plat penutup, bak pengendap awal dan pengendap akhir belum memiliki slope, kapasitas tampungan pada bak ekualisasi belum mencukupi dan suplai oksigen pada bak aerob masih belum kontinyu. Hasil evaluasi dari studi ini, pada bak pemisah lemak dilakukan penambahan plat penutup dengan tebal 0,05 m, bak ekualisasi ditambah waktu tinggal dari 1,5 jam menjadi 6 jam, bak pengendap awal dilakukan penambahan slope dengan kemiringan 0,02 m, bak anaerob dilakukan penambahan plat penutup setebal 0,05 m, bak aerob dengan merubah kapasitas suplai udara dan bak pengendap akhir dengan menambah waktu tinggal dari 1 jam menjadi 3 jam serta menambah slope dengan kemiringan 0,02 m.
Kata kunci: IPAL, Kualitas Air, Evaluasi, Kapasitas Tampungan
ABSTRACT
The study discusses about pollutant factor that decreasing of the quality of wastewater in treatment plan’s output and obtain the amount of discharge that collected by the wastewater treatment plan (WWTP)for 10 years prediction. Evaluation of waste water quality determined using sampling method in inlet, outlet, and other existing treatment tank. Water quality parameters which tested are BOD, COD, TSS, Amonia, pH, Oil and Fat. Furthermore, the storage capacity analysis is planned based on the calculation of outflow and projected discharge for the next 10 years. The existing problem are; fat- separating tank uncovered, pre-settling tank and final settling tank have no slight slope, the capacity of equalization tank needs to be enlarged and oxygen supply in the aerob tank not continuous. As the result of this study; 0,05 m cover plate are added in fat-separating and anaerob tank, detention time in equalization tank is modified from 1,5 hours to 6 hours, 0,02 m slope is designed in pre-settling tank, air supply capacity is enlarge aerob tank, and 0,02 m slope is conduced in final-settling tank which is also improved by increasing detention time from 1 hours to 3 hours.
Keywords: WWTP, Water Quality, Evaluation, Storage Capacity.
1,5m 0,75m
2,5m
1,0m
0,15m 0,4m
0,15m
0,5m
0,5m
3m Outlet Inlet Sapi
Inlet Unggas
Design Teknis Intalasi Pengolahan Air Limbah Rumah Potong Hewan Nganjuk Sebelum Evaluasi
Sung ai K
un
cir K
iri
0,5m1,5m
0,15m
1,5m1,5m1,5m0,15m
2,5m 0,8m
1. PENDAHULUAN
Dewasa ini kebutuhan masyarakat terhadap produk industry semakin meningkat (termasuk produk industry peternakan khususnya pada produksi daging). Daging adalah salah satu produk industry peternakan yang dihasilkan dari usaha pemotongan hewan.
Rumah Potong Hewan adalah suatu bangunan atau komplek bangunan dengan desain dan konstruksi khusus yang memenuhi persyaratan teknis dan higienis tertentu serta digunakan sebagai tempat pemotongan hewan. Selain menghasilkan produk yang bermanfaat bagi masyarakat, Rumah Potong Hewan juga memiliki dampak negative terhadap lingkungan sekitar yaitu air limbah yang dihasilkan oleh Rumah Potong Hewan tersebut.
LimbahRumahPotongHewantergolonglimb ahorganik, yang berupadarah, feses, isi perut, rumen, lemak, danusus yang cukup tinggi.
Kondisi Rumah Potong Hewan ini sudah dilengkapi dengan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL), namun dapat dilihat limbah dari hasil pengolahan ini masih dalam keadaan kurang bersih. Hal ini dapat dilihat pada lampiran III mengenai beberapa hasil uji sampel dilaboratorium Perum Jasa Tirta I, bahwa baku mutu air limbah di Rumah Potong Hewan masih belum memenuhi bakumutu limbah Rumah Potong Hewan dengan 6 parameter yaitu (BOD, COD, TSS, Amonia, Minyak &
Lemak, pH yang sesuai dengan Peraturan Gubernur Jatim No 72 tahun 2013.
Maka dari itu perlu adanya studi evaluasi pada IPAL terutama pada setiap bak penampung dan system pengolahannya.
Serta dengan adanya peningkatan permintaan jumlah daging yang setiap tahun terus meningkat, diharuskan Rumah Potong Hewan ini untuk meningkatkan juga jumlah pemotongan hewan setiap tahunnya.
Dengan adanya peningkatan produksi tersebut, sehingga jumlah limbah yang dikeluarkan juga akan semakin meningkat pula. Oleh karena itu, perlu juga adanya analisa efektifitas penampungan debit pada
IPAL yang ada di Rumah Potong Hewan.
Tujuan dari studi ini mengetahui faktor pencemar yang menyebabkan kualitas air limbah dari ouput IPAL menjadi menurun dan mengetahui jumlah debit yang ditampung oleh bak di IPAL dari pemotongan dengan adanya penambahan hewan ternak untuk 10 tahun kedepan.
2. METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi yang dipilih untuk studi ini berada di Rumah Potong Hewan Nganjuk yang terletak di jalan Imam Bonjol No.09 Kelurahan Payaman Kecamatan Nganjuk Kabupaten Nganjuk. Peta lokasi sebagaimana pada gambar berikut.
Gambar1. Lokasi RPH Nganjuk Sumber: Google Earth
Rumah Potong Hewan memiliki denah Instalasi Pengolahan Air Limbah, sebagai berikut.
Gambar2. DenahIPAL Rumah Potong Hewan
Sumber: Dinas Peternakan Nganjuk
Untuk mencapai tujuan yang diharapkan maka diperlukan suatu langkah pengerjaan secara sistematis. Adapun langkah-langkah pengerjaan studi sebagai berikut:
1. Studi literatur.
2. Pengumpulan data-data.
3. Menghitung kadar setiap parameter dari hasil sampling air limbah.
4. Membandingkan hasil uji kualitas air dengan ketentuan baku mutu air limbah.
5. Memprediksikan jumlah hewan yang akan dipotong untuk 10 tahun kedepan 6. Memprediksikan jumlah debit yang
akan ditampung masing-masing bak pada IPAL.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan Debit Hasil Pemotongan
Debit pemotongan dari sapi dan unggas digunakan untuk menghitung jumlah air limbah yang akan ditampung IPAL untuk 10 tahun kedepan. Berikut rerata harian dan jam puncak debit yang keluar dari pemotongan sapi dan unggas.
Tabel 1. Rerata dan jam puncak debit sapi
Tanggal Jam Puncak RerataHaria n
21-08-2016 15,504 13,107
22-08-2016 16,935 13,546
23-08-2016 16,046 13,101
24-08-2016 15,194 13,620
25-08-2016 15,300 13,475
26-08-2016 15,572 13,524
27-08-2016 15,739 13,730
Sumber : Hasil Perhitungan
Tabel 2. Rerata dan jam puncak debit unggas
Tanggal Jam Puncak RerataHaria n
21-08-2016 4,918 4,730
22-08-2016 4,805 4,356
23-08-2016 4,748 4,371
24-08-2016 4,777 4,383
25-08-2016 4,812 4,344
26-08-2016 4,717 4,501
27-08-2016 4,806 4,334
Sumber : Hasil Perhitungan Prediksi Hewan
Jumla sapi yang akan dipotong pada tahun 2016 yaitu ± 15 ekor per harinya.
Sedangkan untuk jumlah unggas yang dipotong untuk tahun 2016 yaitu ± 50 kg.
Dari pihak Dinas Peternakan kabupaten Nganjuk melakukan prediksi jumlah hewan per tahun. Dengan meningkatnya jumlah ternak yang dipotong, maka semakin besar pula jumlah debit yang dihasilkan untuk ditampung ke IPAL nya. Prediksi jumlah debit dilakukan dengan melihat sedikit banyaknya jumlah hewan yang dipotong untuk 10 tahun kedepan.
Tabel 3.Prediksi Debit dariPemotongan
Tahun debit per ekor (m3/ekor)
jumlahternak (m3/hari)
debit proyeksi (m3/hari) Sapi Unggas Sapi Unggas Sapi Unggas 2017
0,876 0,0483
17 45
14,892 2,174
2018 19 55
16,644 2,657
2019 21 65
18,396 3,140
2020 23 75
20,148 3,623
2021 25 85
21,900 4,106
2022 27 95
23,652 4,589
2023 29 105
25,404 5,072 2024
31 115
27,156 5,555
2025 33 125
28,908 6,038
2026 35 135
30,660 6,521
Sumber : Hasil Perhitungan Evaluasi Per Bak pada IPAL
Kualitas outlet dari IPAL menunjukkan
bahwa limbah yang keluar belum
memenuhi baku mutu air limbah, hal ini
dipicu oleh adanya kekurangan-kekurangan
sistem dan desain bak yang tidak sesuai
dengan kriteria perencanaan. Selain dari
Pipa Outlet : 4"
B
B
A A
Tampak Atas Bak Pemisah Lemak
Pipa Inlet : 4"
0,4 m 0,4 m 0,4 m 0,4 m
1,0 m
Pasir Urug Tebal 10cm Bata dilapisi beton
1,0 m
2,2 m 1,50m
Potongan B-B
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm Bata dilapisi beton
1,10 m 1,10m
Pipa PVC : 4"
Potongan A-A
Dinding Pemisah
Beton Bertulang
0,4 m 0,4 m 0,4 m 0,15 m
Pipa PVC : 4"
B
B
A A
Bak Pemisah Lemak Tampak Atas
0,4 m
1,0m
Ø : 11/2"
Dinding Pemisah
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm Bata dilapisi beton
1,0 m
2,2 m 1,50m
Potongan A-A
Potongan B-B
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm Bata dilapisi beton
1,10 m 1,10m
Pipa PVC : 4"
A A
B
B Tampak Atas Bak Ekualisasi
0,5m1,7m
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm
Pompa Celup
Potongan A-A
2,5 m Potongan B-B
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm 0,75 m
0,15m 2,1m
2,5 m0,15 m
0,75 m 2,1 m
1,7 m 0,5 m
kesalahan pada bak-bak pengolahan, hal ini juga disebabkan oleh adanya penambahan limbah unggas pada bak pengendap akhir yang hasil pengolahannya sudah memenuhi baku mutu air.
a. Bak Pemisah Lemak
Gambar 3. Kondisi Eksisting Bak Pemisah Lemak
Kondisi eksisting bak pemisah lemak mampu menurunkan minyak & lemak sebesar 67,48%, sedangkan kriteria perencanaan menyebutkan minyak & lemak dapat diturunkan oleh bak pemisah lemak dengan efisiensi 80% (BPPT, 2000). Faktor penyebab kurangnya efisiensi dari kinerja bak pemisah lemak yaitu dimana untuk desain bak ini tidak menggunakan system tertutup. Pada dasarnya lemak yang berasal dari hewan mengandung lemak jenuh yang dimana jika terkena udara akan menimbulkan ketengikan dan gumpalan- gumpalan dan mengendap (Winarno, F.
1973:45).
Debit yang tertampung di bak4,4 m
3/jam. Debit yang masuk2,5 m
3/ jam, hal ini menunjukkan bahwa debit yang ditampung lebih besar dari debit yang dikeluarkan oleh pemotongan, sehingga desain bak dengan dimensi sekarang masih mampu menampung debit prediksi untuk 10 tahun kedepan. Evaluasi bak ini hanya dengan menambahkan plat penutup pada bagian atas bak, seperti pada gambar berikut.
Gambar 4.Desain barubak pemisah lemak b. Bak Ekualisasi
Gambar 5.Kondisi Eksisting Bak Ekualisasi
Fungsi bak ekualisasi yaitu menghomogenkan bahan organik dan mengatur fluktuasi debit. Dalam kriteria perencanaan bak ekualisasi menyebutkan waktu tinggal yang digunakan 4-10 jam, namun wakt tinggal pada keadaan dilapangan hanya 1,5 jam. Debit yang tertampung di bak2,3 m
3/ jam. Debit yang masuk2,5 m
3/ jam. Debit yang masuk >
debit tertampung, sehingga perlu adanya penambahan desain. Serta penambahan waktu tinggal dimana setelah waktu tinggal yang dipilih yaitu 6 jam.
Waktu tinggal yang dipilih : 6 jam
Volume Bakekualisasi :Td (jam) x Q (jam) : 6 x 2,6: 15,6 m
3Dimensi Bak
2,0m 2,1m
A A
B
B
2,5 m
Potongan B-B
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm
Submersible Pump
Potongan A-A
Pasangan 1/2 Bata
Tampak Atas Bak Ekualisasi
Inlet dari pemisah
lemak
4,0 m
Bata dilapisi beton
Bata dilapisi beton
Ø : 1 1/2"
Pipa PVC : 4" Ø : 1 1/2"
2,2 m
2,1 m 0,15 m 2,0 m
2,2 m
1,5m0,15m
0,71m
2,5m 0,15m
A B
B A
Dinding Pemisah
2,5m 0,15m
1,7m0,5m
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm
0,4m
0,71m 1,5m Pasangan 1/2 Bata
Tampak Atas Bak Pengendap Awal
Potongan A-A
Potongan B-B
1,7 m0,5 m
Dinding Pemisah
2,0m0,15m
0,7m
2,5m 0,15m
A B
B A
2,5m 0,15m
1,7m0,5m
Pipa PVC : 4"
limbah dari bak ekualisasi
Ø : 1 1/2"
Bata dilapisi beton Beton Bertulang
Pasir Urug Tebal 10cm
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm
0,5m1,7m
0,71m 2,0m
Tampak atas Bak Pengendap Awal
Potongan A-A
Potongan B-B
Bata dilapisi beton limbah dari bak
ekualisasi Ø : 1 1/2"
Ø 1 1/2"
Blower
1,5m0,15m0,5m0,15m1,5m
2,5m 0,15m
A A
B B
C C
D D
0,15m0,2m 0,15m 2,5m 0,15m
Potongan A-A & C-C RUANG BIOFILTER
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm Media Sarang
Tawon
Tampak Atas Bak Anaerob aerob
2,2 m 2,2m
0,75m0,1m
3,5m 0,5m
0,15m
0,4m
Bak Penampungan Akhir
Ruang Biofilter Ruang Biofilter
Pompa Sirkulasi
Media Sarang Tawon Media Sarang Tawon
Pasangan 1/2 Bata Ruang Aerasi
Blower Biofilter Aerob Biofilter Anaerob
Bak Pengendapan
Awal
Potongan D-D
Panjang : 4 m
Lebar : 2 m
Kedalaman : 2,2 m
Volume Baru : 17,6 m
3Berikut desain baru yang telah dilakukan evaluasi penambahan desain.
Gambar 6. Desain baru bak ekualisasi c. Bak Pengendap Awal
Gambar 7. Kondisi eksisting bak pengendap awal
Bak pengendap awal berfungsi untuk mengendapkan atau menghilangkan kotoran padatan tersuspensi yang ada di dalam air limbah. Parameter yang terendapka dan dapat disisihkan disini yaitu TSS sebesar65% dan BOD 35% (BPPT, 2000).
Setelah dilakukan pengujian kualitas air pada bak ini diperoleh efisiensi penurunan TSS (44%), BOD (40%). Beberapa faktor yang mempengaruhi kinerja bak pengendap awal yaitu waktu tinggal hanya 1 jam, desain bak tidak dilengkapi dengan slope.
Pada ketentuan perencanaan ditetapkan bahwa waktu tinggal yang digunakan 1,5- 2,5 dan memiliki slope 0,001-0,002 m.
Kapasitas tampungan bak ini masih mampu menampung debit yang keluar dari pemotongan. Debit yang tertampung di bak2,7m
3/jam, Debit yang masuk2,5 m
3/ jam.
Gambar 8. Desain baru bak pengendap awal
c. Bak Anaerob- Aerob
Gambar 9.Kondisi eksisting bak anerob – aerob
Di dalam proses pengolahan air limbah
dengan system biofilter anaerob-aerob,
reactor biofilter aerobic merupakan unit
proses yang dipasang setelah proses
biofilter anaerob. Pada zona biofilter ini
memiliki dua ruangan yaitu yang kedua
zona tersebut dipasang media sarang tawon
1,0m
2,5m 0,15m
2,5m 0,15m
2,0m0,5m
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm
0,5m2,0m
1,0m Outlet Tampak atas Bak Pengendap akhir
Potongan A-A
Potongan B-B B
B
A A
untuk pengembangbiakan mikroba. Pada zona anaerob sistem kinerjanya yaitu tidak menggunakan tambahan udara, sehingga kondisi bak anaerob seharusnya dibuat secara tertutup. Di dalam zona aerob telah terpasang media sarang tawon dengan arah aliran dari atas kebawah sambil dihembus udara melalui diffuser dengan menggunakan blower udara. Namun, dilapangan pemasangan blower untuk proses ini tidak setiap saat digunakan, jika keadaan limbah sudah diperkirakan tidak baik (warna sudah pekat) maka blower akan digunakan, tetapi jika keadaan limbah masih dalam keadaan jernih, blower disimpan dan tidak dioperasikan.
Tingkat penyisihan bahan organik oada kondisi anaerob yaitu untuk nilai BOD 11%, sedangkan pada kondisi aerob 10%, hal ini disebabkan karena sistem operasi dan penggunaan desain yang tidak mengacu pada ketentuan perencanaan. Pada bak anaerob seharusnya bak ini menggunakan sistem tertutup sehingga tidak ada udara yang masuk, dan pada aerob seharusnya penambahan udara dilakukan secara kontinyu. Berikut perhitungan pengoperasian blower udara untuk kondisi aerob.
Kebutuhan oksigen :
Kebutuhan oksigen didalam reactor sebanding dengan BOD yang dihilangkan Kebutuhan oksigen : BOD yang
dihilangkan
: 0,96 kg/hr
Faktor keamanan ditetapkan ±2,0 untuk packing berupa plastic honey comb tube (Metcalf & Eddy, 2003. 905)
Kebutuhan oksigen teoritis: 2 x 0,96 kg/hr : 1,92 kg/hr Temperatur udara rata-rata : 28
oC
Berat udara pada suhu 28
oC : 1,1725kg/m
3Diasumsikan jumlah oksigen didalam udara 23,18%
Masa jenis udara dalam 28
oC 𝛒a : R.T
PM Keterangan :
P : Tekananatmosfer : 1,01325.10
5N/m
2M : MolUdara : 28,97 kg/kg-mol
R: Konstanta gas : 8314 N.m/kg-mol.K Sehingga,
𝛒a :
30)K (273,15 x mol.K) - N.m/kg (8314
mol) - kg/kg (28,97 x N/m^2) 0^5 (1,01325.1
: 1,172 kg/m
3Jadi, kebutuhanudarateoritis
udara O2/gr gr 0,2318 x kg/m3 1,172
kg/hr
1,92
: 7,1 m
3/hr Kebutuhanudaraaktual
Efisiensi blower udara yang dipakai di IPAL Rumah Potong Hewan yaitu tipe rigid porous plastic tubes, single spriral roll yang mana efisiensi dari blower tersebut adalah 9-12% ((Metcalf & Eddy, 2003.437).
efisiensi yang dipakai adalah 10%, maka:
Kebutuhan udara aktual : (%) blower Efisiensi
teoritis udara kebutuhan
jumlah :
0,1 7,1 : 71 m
3/hr :50 liter/menit Bak anaerob aerob memiliki volume yang sama karena keduanya memiliki persamaan dimensi. Volume8,2 m
3, Debit yang tertampung di bak2,7 m
3/ jam, Debit yang masuk2,5 m
3/ jam. Debit yang dapat ditampung > debit outlet pemotongan.
d. Bak Pengendap Akhir
Gambar 10.Kondisi eksisting bak pengendap akhir
Bak pengendapan akhir merupakan
proses terakhir pada pengolahan IPAL di
RPH Nganjuk ini. Bak pengendap akhir
berfungsi untuk memisahkan atau
mengendapkan kotoran padatan tersuspensi
(TSS) yang ada di dalam air limbah agar air
1,5m
2,5m 0,15m
2,5m 0,15m
1,7m0,5m
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm
Beton Bertulang Pasir Urug Tebal 10cm
0,5m1,7m
1,5m Tampak atas Bak Pengendap akhir
Potongan A-A
Potongan B-B B
B
A A
Potongan Melintang Saluran Limbah Pasir
Tanah PVC 3"
0,1m0,07m
0,2m
1,59m
Inlet Limbah Unggas
Potongan Memanjang Saluran Limbah
5,49 m
1,59 m
Tampak atas Saluran Limbah Unggas
0,1m
0,2m
0,42m
3m Outlet 1,0m
0,15m 1,0m
1,0m0,15m 0,5m
5,49 m
1,59 m
0,5m 1,5m
0,15m
2,0m1,5m0,15m 2,5m
0,5m Inlet Unggas
Design Teknis Intalasi Pengolahan Air Limbah Rumah Potong Hewan Nganjuk Sesudah Evaluasi
Sungai Kuncir Kiri
0,5m1,0m
2,1m 0,15m 1,0m
2,5m1,0m
0,4m 0,15m
0,15m
0,15m