RANCANGAN INSTALASI PENGOLAHAN
AIR LIMBAH INDUSTRI DENGAN PROSES BIOLOGIS
BIOLOGICAL NUTRIENT REMOVAL
RATNA KUSUMA DEWI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancangan Instalasi Pengolahan Air Limbah Industri Dengan Proses Biologis Biological Nutrient Removal adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, September 2014
Ratna Kusuma Dewi
ABSTRAK
RATNA KUSUMA DEWI. Rancangan Instalasi Pengolahan Air Limbah Industri Dengan Proses Biologis Biological Nutrient Removal. Dibimbing oleh M YANUAR JARWADI PURWANTO dan ALLEN KURNIAWAN.
Kegiatan industri yang menghasilkan limbah cair, berpotensi menimbulkan pencemaran air di lingkungan apabila tidak diolah dengan sesuai. Penelitian ini bertujuan menganalisis dan mengidentifikasi karakteristik limbah cair PT. W, membuat rancangan unit IPAL yang sesuai, serta menganalisis efektivitas penggunaan mikroba pada pengolahan biologis biological nutrient removal. Metode pengujian serta baku mutu yang digunakan adalah SNI pengujian air limbah, Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03 Tahun 2010, dan Keputusan Gubernur DKI Jakarta No. 582 Tahun 2005. Hasil analisis menunjukkan bahwa nilai Total Suspended Solids (TSS), amonia (NH3),
Biochemical Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), Sulfida
(S), minyak dan lemak serta fecal coliform melampaui baku mutu sehingga perlu diolah lebih lanjut. Rancangan unit IPAL yang digunakan adalah bak ekualisasi, bak penampung, bar screen, grit chamber, sedimentasi primer, biological nutrient removal, clarifier, desinfeksi, sludge thickener, sludge digester, dan sludge drying bed. Biological nutrient removal merupakan unit pengolahan biologis suspended growth yang dipilih karena unit dapat dirancang untuk menurunkan nilai BOD, TSS, dan NH3 menjadi 10 mg/l, 10 mg/l, dan 1 mg/l. Tingkat efektivitas
penggunaan mikroorganisme dalam unit ini dapat diketahui dari persen penurunan nilai parameter pencemar.
Kata kunci: air limbah, biological nutrient removal, IPAL
ABSTRACT
RATNA KUSUMA DEWI. Industrial Waste Water Treatment Plant Design with Biological Nutrient Removal. Supervised by M YANUAR JARWADI PURWANTO and ALLEN KURNIAWAN.
Industrial activities that produces waste water, causes water pollution if it not treated properly. The research objectives were to analyze and identify PT. W wastewater characteristic, to design an appropriate WWTP of PT. W and analyze the effectiveness of microorganism at biological process biological nutrient removal. The method used was based on SNI of wastewater analyzing, Regulation of Minister of the Environment Number 03/2010, and DKI Jakarta‘s Governor Regulation Number 582/2005. Result of the analysis showed TSS, NH3, S, BOD, COD, oil and grease, and fecal coliform exceeded the threshold. The units that used are equalization tank, bar screen, grit chamber, primary sedimentation, biological nutrient removal (BNR), clarifier, disinfection, sludge thickener, sludge digester, and sludge drying bed. Biological nutrient removal is suspended growth biological process were chosen because it could remove BOD, TSS, and NH3
concentration into 10 mg/l, 10 mg/l, and 1 mg/l. The effectivity of microorganism uses can be known by percent removal of indicator concentrations.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
RANCANGAN INSTALASI PENGOLAHAN
AIR LIMBAH INDUSTRI DENGAN PROSES BIOLOGIS
BIOLOGICAL NUTRIENT REMOVAL
RATNA KUSUMA DEWI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini ialah pengolahan air limbah, dengan judul Rancangan Instalasi Pengolahan Air Limbah Industri Dengan Proses Biologis Biological Nutrient Removal.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. M Yanuar Jarwadi Purwanto M.S., IPM dan Bapak Allen Kurniawan S.T., M.T. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan serta bimbingan dalam rangkaian penelitian ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Ir. Arief Sabdo Yuwono, M.Sc selaku ketua proyek rancangan IPAL PT. W. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ibu Ety Herwati, Dipl. Kim. atas bimbingannya selama pengujian di laboratorium. Untuk orang tua dan keluarga atas perhatian, kasih sayang, kesabaran serta dukungannya. Kepada Dade Anzac yang telah memberikan perhatian dan dukungannya dalam segala hal, Monica Ade Ayu Dewayani, Ratih Rachmawati, Kartika Adi Pratiwi, Arry Resti Rahayu, Lianitha Kurniawati dan Rodearni Simarmata yang telah menemani dan menyemangati, serta Anindya Sekar Putri, Rizka Amalia, Rissa Budiarti, Yunianti dan seluruh teman-teman SIL‘46 atas semangat dan kebersamaannya selama ini. Penulis mengharapkan kritik dan saran untuk memperbaiki kekurangan dalam laporan ini. Semoga laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi penelitian-penelitian selanjutnya mengenai air limbah.
Bogor, September 2014
DAFTAR ISI
Ruang Lingkup Penelitian 2
TINJAUAN PUSTAKA 2
Karakteristik Limbah Cair 2
Sistem Pengolahan Limbah Cair 3
Pengolahan Biologis 5
METODE 6
Waktu dan Tempat Penelitian 6
Alat dan Bahan Penelitian 6
Tahapan Penelitian 6
Prosedur Analisis Data 6
Rancangan Unit IPAL 8
HASIL DAN PEMBAHASAN 16
Gambaran Umum Pengelolaan Air Limbah PT. W 16
Karakteristik Air Limbah 16
Kesetimbangan Massa dan Aliran Hidrolik Rancangan IPAL 18
Rancangan Unit IPAL 24
Efektivitas Penggunaan Mikroba dalam Pengolahan Biologis 46
SIMPULAN DAN SARAN 48
Simpulan 48
Saran 48
DAFTAR PUSTAKA 49
LAMPIRAN 51
DAFTAR TABEL
1. Parameter uji air limbah dan badan air 7
2. Kualitas air limbah PT. W 17
3. Persamaan kesetimbangan debit aliran air limbah 20 4. Persamaan kesetimbangan padatan dan substrat air limbah 20
5. Hasil perhitungan kesetimbangan massa 21
6. Kriteria rancangan unit bak ekualisasi 24
7. Data fluktuasi debit, BOD, dan TSS air limbah 24 jam 24
8. Perhitungan volume tangki ekualisasi 25
9. Hasil perhitungan BOD dan TSS mass loading 27
10.Dimensi bak ekualisasi hasil perhitungan 29
11.Hasil perhitungan unit bak penampung 29
12.Kriteria rancangan unit bar screen 30
13.Hasil perhitungan unit bar screen 30
14.Kriteria rancangan unit grit chamber 31
15.Hasil perhitungan unit grit chamber 31
16.Kriteria rancangan unit sedimentasi primer 33
17.Karakteristik air limbah di unit sedimentasi primer 34
18.Hasil perhitungan unit sedimentasi primer 34
19.Kriteria rancangan unit BNR 35
20.Hasil perhitungan BNR 35
21.Kriteria rancangan unit sedimentasi sekunder 40
22.Hasil perhitungan unit clarifier 40
23.Hasil perhitungan unit desinfeksi 41
24.Kriteria rancangan unit sludge thickener 42
25.Karakteristik lumpur yang diolah unit sludge thickener 43
26.Hasil perhitungan unit sludge thickener 43
27.Kriteria rancangan unit sludge digester 44
28.Karakteristik lumpur menuju unit sludge digester 44
29.Hasil perhitungan unit sludge digester 45
30.Perhitungan rasio flux padatan 65
DAFTAR GAMBAR
1. Contoh alur pengumpulan dan pengolahan air limbah 3 2. Contoh gambar rancangan unit sedimentasi primer 4 3. Contoh gambar rancangan unit sedimentasi sekunder 4
4. Prinsip kerja BNR 5
5. Diagram alir penelitian 7
6. Diagram alir perhitungan unit bak ekualiasasi 8
7. Diagram alir perhitungan unit bar screen 9
8. Diagram alir perhitungan grit chamber 10
9. Diagram alir perhitungan unit sedimentasi primer 11
11.Diagram alir perhitungan unit desinfeksi 13 12.Diagram alir perhitungan unit sludge thickener 14 13.Diagram alir perhitungan unit sludge digester 15 14.Titik lokasi pengambilan contoh uji air limbah 17
15.Diagram alir kesetimbangan massa dengan BNR 19
16.Debit aliran pada setiap unit IPAL 23
17.Konsentrasi TSS setiap unit pengolahan 24
18.Grafik volume bak ekualisasi 26
19.Grafik BOD mass loading sebelum dan sesudah ekualisasi 28 20.Grafik TSS mass loading sebelum dan sesudah ekualisasi 28
21.Pola hidup mikroorganisme 47
22.Kurva flux padatan terhadap konsentrasi padatan 65
DAFTAR LAMPIRAN
1. Diagram alir perhitungan unit BNR 51
2. Contoh perhitungan unit IPAL 52
3. Gambar rancangan unit ekualisasi 71
4. Gambar rancangan bak penampung 73
5. Gambar rancangan unit bar screen 74
6. Gambar rancangan unit grit chamber 77
7. Gambar rancangan unit sedimentasi primer 80
8. Gambar rancangan unit biological nutrient removal 85
9. Gambar rancangan unit clarifier 90
10.Gambar rancangan unit desinfeksi 93
11.Gambar rancangan unit sludge thickener 95
12.Gambar rancangan unit sludge digester 97
13.Gambar rancangan unit sludge drying bed 100
14.Lay out IPAL PT. W 102
DAFTAR NOTASI
A Luas permukaan (m2)
Ar Suplai udara yang dibutuhkan pada grit chamber (L/ det m)
As Suplai udara pada grit chamber (l/det m)
BODt Konsentrasi BOD saat t (mg/l)
BOD5 Konsentrasi BOD 5 hari (mg/l)
HL Headloss (m)
Kb Kapasitas blower
Kd Kapasitas difusser
Ke Koefisien efisiensi bar screen
l Lebar bar
Lc Total lebar bukaan bar
LL Lebar launder (m)
P Panjang (m)
Q Debit aliran (m/det)
Qt Debit aliran pada saat t (m/ det)
Qt-1 Debit aliran pada saat t-1 (m/det)
Qw Debit di weir (m/ det)
td Waktu detensi (jam, hari, menit) tn Waktu paparan (det)
T Suhu air limbah ( ̊C)
TVS Konsentrasi Total Volatile Solids (mg/l) u Kecepatan aliran unit desinfeksi (cm/det) v Kecepatan aliran (m/det)
V Volume (m3)
Vic Volume air limbah yang masuk dalam bak ekualisasi saat ini (m3)
Voc Volume air limbah yang keluar dari bak ekualisasi saat ini (m3)
Vki Volume kumulatif inlet (m3)
Vko Volume kumulatif outlet (m3)
Vsc Volume bak ekualisasi pada akhir periode waktu (m3)
Vsp Volume bak ekualisasi pada periode sebelumnya (m3)
W Daya lampu UV (watt)
WL Weir loading rate
y2 Kedalaman air di efluen launder (m)
z Datum (m)
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Salah satu penyebab pencemaran air saat ini disebakan oleh perkembangan sektor industri yang menghasilkan limbah berwujud cair. Kondisi tersebut dapat dicegah dan ditanggulangi dengan membangun Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) untuk mengolah air limbah sebelum dibuang ke badan air. Unit-unit IPAL dalam setiap industri berbeda, tergantung pada karakteristik limbah hasil dari kegiatan industri tersebut.
PT. W di Jakarta merupakan sebuah perusahaan penyedia produk perawatan tubuh dan cairan pencuci piring dengan nilai parameter Chemical Oxygen
Demand (COD) tinggi. Nilai parameter tersebut mempengaruhi kandungan
oksigen terlarut pada badan air tercemar air limbah. Kandungan oksigen menjadi sangat rendah dan akhirnya merusak habitat mikroorganisme dalam air sehingga mempengaruhi kesehatan makhluk hidup yang memanfaatkan air tersebut. Hingga kini, unit pengolahan air limbah belum didirikan sehingga hampir sebagian besar air limbah langsung dibuang ke badan air. Penelitian ini dilakukan untuk menentukan opsi unit pengolahan yang sesuai dengan karakteristik air limbah dan kriteria rancangan unit terpilih, mengetahui mekanisme proses pengolahan, serta merancang unit pengolahan berupa kalkulasi dan gambar rancangan.
Salah satu unit yang dirancang berupa pengolahan biologis. Pengolahan ini memanfaatkan aktivitas mikroorganisme untuk mendegradasi senyawa polutan pada air limbah. Pengolahan biologis dipandang sebagai pengolahan sekunder paling murah dan efisien dibandingkan dengan pengolahan secara fisik dan kimia. Secara umum, pengolahan biologis terbagi menjadi dua jenis yaitu suspended
growth dan attached growth. Metode suspended growth menumbuhkan
mikroorganisme dalam keadaan tersuspensi pada lumpur, sedangkan metode
attached growth dibutuhkan media pelekatan pada pengembangan
mikroorganisme. Pengolahan biologis Biological Nutrient Removal (BNR) merupakan salah satu unit dalam metode suspended growth. Pemilihan suspended
growth sebagai pengolahan biologis pada perencanaan unit IPAL PT. W
dilakukan dengan pertimbangan kemudahan pengoperasian dan uji efektivitas mikroorganisme, serta rancangan reaktor lebih sederhana.
Perumusan Masalah
Beberapa permasalahan yang dapat dirumuskan dalam pelaksanaan penelitian ini:
1. Bagaimana karakteristik air limbah yang dihasilkan oleh PT W?
2. Apa saja unit pengolahan yang sesuai dengan karakteristik air limbah PT W serta bagaimana rancangan dimensinya?
3. Bagaimana efektivitas penggunaan mikroba pada pengolahan biologi
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini:
1. Menganalisis karakteristik limbah cair PT. W.
2. Membuat rancangan unit IPAL yang melibatkan pengolahan biologis
suspended growth PT. W, serta penurunan BOD, COD dan TSS di tiap unit
IPAL.
3. Menganalisis efektivitas mikroorganisme pengolahan biologis suspended growth air limbah PT. W, melalui kajian literatur.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini :
1. Memberikan referensi terperinci kepada PT. W berupa input kalkulasi dan rancangan unit pengolahan sebagai acuan dalam melakukan konstruksi IPAL. 2. Mengetahui mekanisme proses degradasi polutan dan efektivitas
penggunaan mikroorganisme dalam pengolahan biologis.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dari penelitian ini diawali dengan kajian gambaran umum daerah perencanaan, pengukuran debit air limbah yang masuk ke dalam IPAL, menganalisa karakteristik air limbah. Kemudian, penentuan kriteria rancangan pengolahan dilakukan berdasarkan karakteristik air limbah untuk menghasilkan perhitungan rancangan unit IPAL dan disertai adanya gambar perencanaan. Pada pengolahan biologis terpilih, kajian literatur dilakukan untuk mengetahui efektivitas penggunaan mikroorganisme.
TINJAUAN PUSTAKA
Karakteristik Limbah Cair
Penentuan unit dalam IPAL didasarkan pada karakteristik air limbah. Karakteristik air limbah digambarkan oleh nilai setiap parameter yang dalam air limbah dan menggambarkan tingkat toksisitas limbah tersebut. Secara garis besar, karakteristik air limbah digolongkan menjadi karakteristik fisik, kimia dan biologi (Tchobanoglous 2003). Sifat fisik air limbah dapat diketahui dengan melihat nilai dari suhu, jumlah padatan (tersuspensi dan terlarut), warna, bau. Karakteristik kimia terdiri dari nilai kandungan oksigen, COD, pH, Biochemical Oxygen Demand (BOD), logam berat, fenol, nitrit, nitrat, total fosfor (TP), Methylene Blue Active Substances (MBAS), total nitrogen (TN), dan hydrogen (H2S). Sifat-sifat
Sistem Pengolahan Limbah Cair
Pengolahan limbah dengan memanfaatkan teknologi pengolahan dilakukan melalui proses fisika, kimia, dan biologis atau gabungan ketiga proses tersebut. Berdasarkan sistem unit operasinya, teknologi pengolahan limbah diklasifikasikan menjadi unit operasi fisik, unit operasi kimia dan unit operasi biologi, sedangkan bila dilihat dari tingkatan perlakuan pengolahan maka sistem pengolahan limbah diklasifikasi menjadi pre treatment, primary treatment system, secondary treatment system, serta tertiary treatment system. Setiap tingkatan treatment
terdiri pula atas sub-sub treatment yang berbeda (Sugiharto 1987) .
Gambar 1 Contoh alur pengumpulan dan pengolahan air limbah Sumber: Spellman 2009
Fase pengolahan pendahuluan berfungsi untuk memisahkan padatan kasar, mengurangi ukuran padatan, memisahkan minyak atau lemak, serta menyetarakan fluktuasi aliran limbah pada bak penampung. Menurut Burton (1991), unit-unit dalam pengolahan pendahuluan ini antara lain, saringan (bar screen), pencacah
(communitor), bak penangkap pasir (grit chamber), penangkap lemak dan minyak
Apabila hasil keluaran dari pengolahan terdahulu masih mengandung zat berbahaya tertentu, pengolahan tersier perlu ditambahkan. Pengolahan tambahan bersifat khusus atau spesifik, tergantung pada zat yang ingin dihilangkan. Unit yang biasanya digunakan dalam tahap pengolahan tersier adalah saringan pasir, desinfeksi dan pengolahan lanjut.
Gambar 2 Contoh gambar rancangan unit sedimentasi primer Sumber: Tchobanoglous 2003
Pengolahan Biologis
Terdapat dua jenis pengolahan biologis, yaitu attached growth dan
suspended growth. Attached growth merupakan metode pengolahan biologis
menggunakan media pelekatan bagi mikroorganisme yang akan mengurai senyawa pencemar menjadi zat lebih sederhana dan tidak berbahaya, sedangkan
suspended growth adalah pengolahan biologis tanpa media pelekatan, atau dengan
kata lain, mikroorganisme tersuspensi merata dalam air limbah. Unit-unit pengolah jenis suspended growth, antara lain Sequencing Batch Reactor (SBR),
Aerated Lagoon, Activated Sludge dan Biological Nutrient Removal (BNR)
(Tchobanoglous 2003; Qasim 2000).
Gambar 4 Prinsip kerja BNR Sumber: Qasim 2000
BNR adalah jenis pengolahan biologis suspended growth juga merupakan gabungan proses anaerobik, anoksik dan aerobik. Dalam satu rangkaian, unit terdiri dari bak anaerobik, bak anoksik, dan bak aerobik dilengkapi dengan
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di PT. W Jakarta. Penelitian dilakukan dalam tiga tahap, yaitu tahap pengambilan contoh uji di lapangan, tahap analisis karakteristik air limbah di laboratorium, serta tahap perhitungan dan rancangan unit IPAL. Seluruh tahap diselesaikan selama 4 bulan, dimuai pada bulan Maret hingga bulan Juni 2013.
Alat dan Bahan Penelitian
Alat digunakan dalam penelitian ini, antara lain botol contoh uji 1 liter dan 500 ml, botol contoh uji kaca 1 liter, botol BOD, gayung, ember plastik, sarung tangan, current meter, aerator, cooler box,kalkulator, alat tulis, serta seperangkat laptop dengan Microsoft Office dan Auto Cad. Selain itu, peralatan laboratorium lain diperlukan pula seperti DO meter, oven Memmert, BOD incubator, neraca analitik, vacuum pump, dan alat-alat gelas (gelas piala, Erlenmeyer, corong kaca, cawan). Bahan dalam penelitian ini adalah contoh uji air limbah PT. W, kertas saring, serta bahan-bahan kimia yang digunakan pada analisis karakteristik air limbah di laboratorium.
Tahapan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan melalui beberapa tahapan seperti tertera pada Gambar 5. Studi awal penelitian ini dilakukan dengan observasi lapang. Survei dilakukan untuk mengetahui permasalahan air limbah serta pengolahan yang telah dilakukan oleh PT. W. Kemudian, perumusan masalah perlu dilakukan dan ditindaklanjuti dengan pengambilan contoh uji air limbah. Sampling air limbah dilakukan selama 24 jam dan disertai pencatatan debit. Air limbah hasil sampling dianalisis di laboratorium lingkungan Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan dan Laboratorium Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH) IPB. Selanjutnya, data karakteristik air limbah PT. W digunakan untuk pengolahan data dan perhitungan unit-unit IPAL. Kajian literatur dilakukan selama analisis untuk memperoleh kriteria rancangan setiap unit IPAL. Dimensi dan parameter lain hasil perhitungan akan dibandingkan dengan kriteria rancangan. Apabila kriteria rancangan telah sesuai maka gambar rancangan setiap unit dapat dibuat.
Prosedur Analisis Data
Kajian literatur Observasi lapang Perumusan
masalah
Pengambilan contoh uji air limbah dan
pencatatan debit
Gambar 5 Diagram alir penelitian
Metode pengujian setiap parameter dilakukan sesuai dengan ketentuan Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk memperoleh data parameter kualitas air limbah dan badan air. Kuantitas air limbah diketahui dari pemantauan debit selama 2 minggu berturut-turut untuk mendapat perkiraan debit puncak serta pengukuran debit setiap jam selama 24 jam pada perkiraan hari debit puncak. Tabel 1 Parameter uji air limbah dan badan air
Karakteristik Parameter Fisik Suhu, TSS
Kimia NO2, NO3, NH3, TP, H2S, pH, BOD, COD, MBAS (deterjen), Fenol,
Minyak dan Lemak, Pb, Cd, Cr, Cr6+, Zn, Cu, Ni. Biologis Fecal coliform
Rancangan Unit IPAL
Dimensi setiap unit IPAL dihitung dengan mengikuti alur perhitungan dari literatur berdasarkan data karakteristik air limbah laboratorium dan data pencatatan debit. Kemudian hasil perhitungan dibandingkan dengan kriteria rancangan. Jika telah sesuai atau memenuhi kriteria, gambar rancangan unit tersebut dibuat. Berikut alur perhitungan setiap unit IPAL.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambaran Umum Pengelolaan Air Limbah PT. W
Kegiatan produksi di PT. W menghasilkan jenis limbah cair dengan karakteristiknya masing-masing. Air limbah dialirkan dan ditampung pada bak penampung bernama pit. Pit merupakan bak beton di dalam tanah dengan ukuran panjang 2.5 m, lebar 1.2 m dan berkedalaman 2 m. Enam belas buah pit terdapat di areal pabrik PT. W. Air limbah dalam pit dipompa ke sebuah tangki berbentuk kubus bernama IBC Tank dengan volume 1 m3. Tujuan pemompaan air limbah ke tangki IBC ini untuk mengukur volume air limbah pada masing-masing proses produksi serta mempermudah pengambilan contoh uji air limbah. Pada proses produksi sabun pencuci, air limbah yang telah diukur dan disampling, diencerkan dan masuk ke dalam mini IPAL. Air limbah hasil kegiatan produksi lainnya hanya diencerkan lalu dibuang ke badan air melalui saluran tertutup dan terbuka. Dua buah flowmeter terdapat di lapangan, tetapi belum dapat digunakan sesuai fungsinya.
Tidak hanya limbah produksi, limbah domestik juga dihasilkan pada pabrik ini. Limbah domestik diolah dengan prinsip overflow dalam tangki septik. Tangki septik sebanyak 15 buah, masing-masing terdiri dari lapisan ijuk, pasir, dan batu. Air limbah domestik hasil proses di dalam tangki septik dibuang ke badan air melalui saluran terbuka. Dengan pengolahan tersebut, jumlah limbah domestik tidak diketahui dengan pasti.
Unit pengolahan dalam mini IPAL adalah tangki equalizing, tangki aerasi,
clarifier, reservoir, silica sand filter, dan carbon filter. Air limbah hasil produksi sabun cuci piring masuk ke mini IPAL setelah diencerkan dengan air bersih. Pada proses aerasi, serbuk besi digunakan sebagai pengikat kontaminan dalam air limbah. Serbuk besi yang telah mengikat bahan pencemar akan terpisah dengan air pada proses filtrasi menggunakan pasir silika dan karbon aktif. Efluen dari mini IPAL ini telah menunjukkan nilai di bawah baku mutu. Namun, terjadi pemborosan air bersih karena penggunaan air pengencer cukup besar.
Karakteristik Air Limbah
Pemantauan kualitas air limbah produksi dilakukan oleh bagian quality
control dengan melakukan sampling masing-masing air limbah dalam tangki IBC.
Gambar 14 Titik lokasi pengambilan contoh uji air limbah Tabel 2 Kualitas air limbah PT. W
No. Parameter Air
10 Biochemical Oxygen
Demand (BOD) 661
b
123.37 mg/l 75
11 Chemical Oxygen Demand
No. Parameter Air
[Keputusan Gubernur DKI Jakarta No. 582 tahun 2005 tentang Penetapan Peruntukan dan Baku Mutu Air Sungai/Badan Air Serta Baku Mutu Limbah Cair di Wilayah DKI Jakarta]
b
Parameter melebihi baku mutu c
[Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03 Tahun 2010 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri]
Titik sampling dipilih atas pertimbangan arah aliran dan lokasi tercampurnya air limbah. Tabel 2 menunjukkan nilai dari parameter BOD, COD, NH3, S, minyak dan lemak serta Fecal coliform melebihi baku mutu. Unit-unit
dalam IPAL dirancang untuk menurunkan nilai dari parameter-parameter tersebut.
Kesetimbangan Massa dan Aliran Hidrolik Rancangan IPAL
Pembuatan neraca kesetimbangan massa merupakan tahap lanjutan setelah sampling untuk memperoleh perkiraan karakteristik air limbah dan jumlah debit dari influen dan efluen setiap unit. Jumlah dan jenis pengolahan ditentukan berdasarkan data karakteristik air limbah serta kriteria rancangan masing-masing unit. Konsep kesetimbangan ini mempermudah proses pemahaman hubungan antara satu unit dengan unit lainnya karena debit aliran, konsentrasi substrat (BOD) dan konsentrasi padatan dapat diketahui. Data yang telah diperoleh digunakan sebagai dasar perancangan setiap unit IPAL (Droste, 1997).
Unit-unit pada IPAL PT. W adalah bak ekualisasi dan bak penampung untuk meredam fluktuasi debit serta konsentrasi TSS dan BOD aliran air limbah. Unit bar screen dan grit chamber digunakan pada proses pra-pengolahan untuk mengurangi kuantitas sampah dan kerikil. Air limbah selanjutnya diolah dalam unit sedimentasi primer. Pada sedimentasi primer, aliran bawah berupa lumpur dialirkan menuju unit pengolah lumpur berupa sludge thickener. Air limbah kemudian diolah pada unit pengolahan biologis yaitu Biological Nutrient Removal
Qck
Gambar 15 Diagram alir kesetimbangan massa dengan BNR
Pada Gambar 15 aliran air limbah seakan terpisah antara bak ekualisasi dan bak penampung dengan unit lainnya. Hal ini disebabkan oleh perbedaan nilai debit keluaran dari bak penampung karena debit air limbah yang masuk ke unit ekualisasi cukup rendah serta berfluktuasi sehingga aliran diseragamkan dan dikondisikan terlebih dulu. Nilai debit, TSS, dan BOD aliran awal terdapat pada Tabel 7. Aliran air limbah dari bak penampung, ditingkatkan debitnya menggunakan pompa. Hal ini dilakukan agar unit-unit setelahnya dapat berfungsi dengan baik.
Konsep kesetimbangan massa dilakukan dengan memperhitungkan nilai debit, konsentrasi BOD, dan jumlah padatan masuk, tereduksi, dan dikeluarkan. Beberapa data yang perlu diketahui untuk melakukan perhitungan kesetimbangan massa ini adalah :
a. Debit aliran menuju ekualisasi (Sp) sebesar 13564.80 m3/hari, konsentrasi
BOD influen (So) sebesar 608 mg/l dan konsentrasi TSS influen (Xo) sebesar
313 mg/l. So dan Xo bukan meerupakan material yang akan dihilangkan di unit
bar screen dan grit chamber.
b. Jumlah material di bar screen (Xscw) sebesar 0.004 m3/1000m3. Dalam EPA,
2003 jumlah tersebut berkisar antara 0.004-0.009 m3/1000m3.
c. Jumlah material di grit chamber (Xgw) sebesar 0.003 m3/1000m3. Dalam EPA,
2003 jumlah tersebut berkisar antara 0.003-0.074 m3/1000m3.
d. Pada sedimentasi primer terjadi reduksi TSS (Rp) sebesar 62%, reduksi BOD
(fp) sebesar 37%, serta konsentrasi TSS aliran bawah(Xup) sebesar 4.5%.
e. Pada Biological Nutrient Removal (BNR), debit efluen bak anaerobik (Qan)
sebesar 22186.44 m3/hari, debit efluen bak anoksik (Qax) sebesar 184705.37
162518.93 m3/hari, konsentrasi TSS efluen bak aerobik (Xae) 130.66 mg/l,
konsentrasi BOD efluen bak aerobik (Sae) sebesar 3.7 mg/l, debit aliran bawah
bak aerobik(Qw) sebesar 442.19 m3/hari dan konsentrasi TSS pada aliran
bawah bak aerobik (Xw) sebesar 1658.22 mg/l. Koefisien hasil (yield) bersih
TSS berdasarkan BOD influen dan BOD5 efluen terlarut (Y) sebesar 0,60 mg
TSS diproduksi/mg BOD dibuang
f. Pada unit sedimentasi sekunder, konsentrasi aliran atas (overflow) efluen (XS)
mengandung 10 mg/l dan konsentrasi aliran bawah (underflow) TSS (XuS)
sebesar 0,30%.
g. Pada unit sludge thickener, padatan pada dasar bak (Ct) diharapkan sebesar 85% dan konsentrasi aliran bawah (underflow) TSS (Xt)sebesar 6%.
h. Reduksi TSS diharapkan pada unit anaerobik digester (fAD) sebesar 55%. i. Pada unit sludge dewatering diharapkan menampung padatan (Cc) sebesar
90%, dengan konsentrasi padatan kering/cake (Xck)sebesar 30%.
j. Specific gravity (berat jenis) TSS diasumsikan sebesar 1.00. Kesalahan dari asumsi ini cukup kecil
Nilai debit aliran, konsentrasi BOD influen dan konsentrasi TSS yang digunakan pada aliran masuk unit ekualisasi merupakan hasil pengukuran rata-rata debit dan konsentrasi BOD dan TSS selama 24 jam (Tabel 7). Perhitungan kesetimbangan massa dilakukan melalui persamaan-persamaan pada Tabel 3 dan Tabel 4. Persamaan tersebut disesuaikan dengan aliran pada unit-unit dalam suatu IPAL sehingga persamaan yang dihasilkan tidak bersifat independen. Hasil perhitungan kesetimbangan massa tersaji pada Tabel 5.
Tabel 3 Persamaan kesetimbangan debit aliran air limbah
Unit Persamaan No. Persamaan
Screening = + (1)
Tabel 4 Persamaan kesetimbangan padatan dan substrat air limbah
Unit Persamaan No. Persamaan
Screening = (11)
Grit Chamber = (12)
Sedimentasi Primer = +
Unit Persamaan No. Persamaan
Sludge Dewatering = +
+ =
(23)
(24)
Tabel 5 Hasil perhitungan kesetimbangan massa
Notasi Keterangan Nilai Acuan QE Debit efluen ekualisasi (m
3
/hari) 190 Data sekunder SE Konsentrasi BOD efluen ekualisasi (mg/l) 608 Data sekunder
XE Konsentrasi TSS efluen ekualisasi (mg/l) 313 Data sekunder
Qp Debit aliran influen menuju bar screen (m 3
/hari) 13564.80 Data primer Sp Konsentrasi BOD influen bar screen (mg/l) 608 Data primer
Xp Konsentrasi TSS influen bar screen (mg/l) 313 Data primer
Xscw
Jumlah material terkumpul di bar screen (m3/1000
m3) 0.004 Data sekunder
Qscw Laju volumetrik bar screen (m 3
/hari) 0.054 Persamaan (11) Qsc Debit aliran setelah bar screen (m
3
/hari) 13564.75 Persamaan (1)
Xgw
Jumlah pasir terkumpul di grit chamber (m3/1000
m3) 0.003 Data sekunder
Qgw Laju volumetrik grit chamber (m 3
/hari) 0.041 Persamaan (12) Qg Debit aliran setelah grit chamber (m3/hari) 13564.71 Persamaan (2)
Xup
Konsentrasi TSS pada aliran bawah efluen
sedimentasi primer (kg/L) 0.045 Data sekunder
Qup
Debit aliran bawah (underflow) efluen sedimentasi
primer (m3/hari) 57 Persamaan (13) Qps Debit aliran efluen unit sedimantasi primer (m
3
/hari) 13507.87 Persamaan (3)
Xps
Konsentrasi TSS efluen unit sedimentasi primer
(mg/l) 120 1− =
Sps
Konsentrasi BOD efluen setelah sedimentasi primer
(mg/l) 384.70 Persamaan (15) Qan Debit efluen bak anaerobik BNR (m
3
/hari) 22186.44 Data sekunder Qax Debit efluen bak anoksik BNR (m
3
/hari) 184705.37 Data sekunder
Qrec
Debit aliran recycle bak aerobik ke bak anoksik
(m3/hari) 162518.93 Data sekunder Qae Debit efluen bak aerobik BNR (m
3
/hari) 21744.25 Persamaan (4) Xae Konsentrasi TSS efluen bak aerobik BNR (mg/l) 130.66 Data sekunder
Sae Konsentrasi BOD efluen bak aerobik BNR (mg/l) 3.7 Data sekunder
Qw Debit aliran bawah efluen bak aerobik BNR (m3/hari) 442.19 Data sekunder
Xw
Konsentrasi TSS aliran bawah bak aerobik BNR
Notasi Keterangan Nilai Acuan
Qss
Debit aliran efluen unit sedimentasi sekunder
(m3/hari) 13639.53 Persamaan (6) Xss
Konsentrasi TSS efluen unit sedimentasi sekunder
(mg/l) 10 Data sekunder
Qus
Debit aliran bawah efluen sedimentasi sekunder
(m3/hari) 8104.72
Persamaan (4) dan (18)
Xus
Konsentrasi TSS aliran bawah efluen sedimentasi
sekunder (mg/l) 7000 Data sekunder
r Rasio debit aliran recycle sedimentasi sekunder ke
aliran influen BNR 0.6 Persamaan (16) Qf Debit aliran efluen unit desinfeksi (m3/hari) 13639.53 Persamaan (7)
Qt Debit aliran bawah efluen sludge thickener (m 3
/hari) 36.096
Xt
Konsentrasi TSS aliran bawah efluen sludge
thickener (kg/L) 0.04 Data sekunder
Qts Debit aliran efluen sludge thickener (m 3
/hari) 463.093 Persamaan (8) Xts Konsentrasi TSS efluen unit sludge thickener (mg/l) 1442.81 Persamaan (19)
Qd
Debit aliran bawah efluen unit sludge digester
(m3/hari) 25.25 Persamaan (9) Xd
Konsentrasi TSS aliran bawah efluen unit sludge
digester (kg/L) 0.018 Persamaan (21)
Qdg Debit aliran efluen sludge digester (m 3
/hari) 10.76 Persamaan (21) dan(22) Xdg Konsentrasi TSS aliran efluen sludge digester (mg/l) 3 Data sekunder
Qdw
Debit aliran supernatan dari sludge dewatering
(m3/hari) 0 Persamaan (10) Xdw
Konsentrasi TSS supernatan dari sludge dewatering
(mg/l) 0.018 Persamaan (23)
Qck
Debit volumetrik pembuangan padatan kering (cake)
dari sludge dewatering(m3/hari) 25.25 Persamaan (24) Xck Konsentrasi TSS pada padatan kering (cake) efluen
sludge dewatering(kg/L) 0.30 Data sekunder
Tahapan penting pengolahan ketika air limbah melalui unit sedimentasi primer dan pengolahan biologis BNR. Konsentrasi TSS di unit sedimentasi primer diharapkan dapat berkurang sebesar 62% dengan influen sebesar 313 mg/l dan efluen sebesar 120 mg/l. Konsentrasi BOD juga diharapkan dapat berkurang sebesar 37% dengan konsentrasi BOD influen 608 mg/l dan efluen sebesar 384.7 mg/l. Efluen dari unit sedimentasi primer berupa endapan lumpur, dialirkan ke unit sludge thickener sebesar 57 m3/hari dan aliran filtrat menuju BNR sebesar 13507.87 m3/hari. Aliran kembali air limbah dari bak aerobik menuju bak anoksik sebesar 162518.93 m3/hari. Campuran pencemar terlarut, biomassa, air limbah pada unit biologis umumnya disebut Mixed Liquor Suspended Solids (MLSS) (Sutapa 1999). MLSS akan diendapkan pada clarifier serta dikembalikan pada aliran influen BNR sebesar 8104.72m3/hari. Air limbah hasil pemisahan di
Gambar 16 Debit aliran pada setiap unit IPAL
Grafik pada Gambar 16 menunjukkan bahwa debit aliran bawah Qscw, Qgw,
Qup, Qw, Qt, Qd dan Qck memiliki nilai yang cukup rendah dibandingkan dengan
debit aliran utama. Hal ini terjadi karena hanya fase padatan dari air limbah yang melalui aliran bawah (underflow), fase cair dialirkan pada aliran utama. Rendahnya nilai debit aliran bawah juga menyebabkan pengembalian jumlah supernatan ke influen bak anaerobik BNR kecil. Qdw bernilai 0 karena seluruh
sludge yang masuk ke dalam unit sludge dewatering diasumsikan menjadi padatan tanpa supernatan. Nilai debit terbesar terdapat pada aliran influen bak aerobik dan sirkulasi aliran dari bak aerobik menuju bak anoksik terjadi karena terdapat penambahan debit pada influen BNR berasal dari aliran kembali unit clarifier dan supernatan unit-unit pengolah lumpur.
Grafik pada Gambar 17 menunjukkan nilai TSS terbesar terdapat di aliran bawah (aliran kembali) dari unit sedimentasi sekunder kembali menuju BNR, sebesar 7000 mg/l. Selain itu, nilai TSS cukup besar terdapat pada aliran lumpur dari bak aerobik menuju unit sludge thickener (Xw), sebesar 1658.22 mg/l.Hal ini
disebabkan pembentukan flok oleh mikroorganisme pada BNR cukup tinggi, terkumpul dan mengendap selama waktu detensi di bak aerasi. Nilai TSS pada aliran supernatan unit sludge thickener tidak jauh berbeda dengan nilai Xw. Hal ini
menunjukkan bahwa TSS dalam lumpur pada unit sludge thickener tidak terlalu
Gambar 17 Konsentrasi TSS setiap unit pengolahan
Rancangan Unit IPAL
Bak Ekualisasi
Unit ekualisasi dalam suatu IPAL berfungsi untuk meminimalkan fluktuasi debit air limbah serta menghomogenkan kandungan pencemar dalam air limbah sehingga kinerja unit-unit pengolahan meningkat. Kriteria rancangan unit ekualisasi dalam perencanaan ini dapat dilihat pada Tabel 6.
Perancangan unit ekualisasi memerlukan data awal berupa fluktuasi debit, BOD dan TSS selama 24 jam. Hasil perhitungan volume tangki ekualisasi tersaji pada Tabel 8 dan hasil perhitungan BOD dan TSS mass loading tersaji pada Tabel 9.
Tabel 6 Kriteria rancangan unit bak ekualisasi
Parameter Kriteria Rancangan Kriteria Digunakan
Kedalaman bak (h) 1.5 m - 3m 2
Slope (S) 3:5 - 2:1 1:2
Freeboard 0.5 m - 1 m 0.5
Luas bawah (A2) (20%-50%) A1 0.3
Vinlet = Voutlet 0.6 m/det - 3 m/det 1 Tabel 7 Data fluktuasi debit, BOD, dan TSS air limbah 24 jam
Waktu Debit (m3/jam) BOD (mg/l) TSS (mg/l)
Waktu Debit (m3/jam) BOD (mg/l) TSS (mg/l)
Data fluktuasi air limbah pada Tabel 7 menggambarkan debit puncak aliran terjadi pada pukul 10.00. Air limbah dengan jumlah kecil terjadi pada pukul 24.00 sampai pukul 05.00. Fluktuasi kandungan TSS tidak terkait dengan besarnya debit dan ditunjukkan dengan nilai tertinggi TSS tidak berada pada pukul 10.00, melainkan pada pukul 12.00. Serupa dengan nilai TSS, nilai BOD pun tidak berhubungan dengan debit air limbah.
Tabel 8 Perhitungan volume tangki ekualisasi
Waktu Debit campuran Debit 10-11 5.000 18000 18 0.0050 0.00237 62 94.000 -32.000 11-12 4.167 15000 15 0.0041 0.00237 77 102.545 -25.545 12-13 2.500 9000 9 0.0025 0.00237 86 111.091 -25.091 13-14 2.778 10000 10 0.0028 0.00237 96 119.636 -23.636 14-15 3.056 11000 11 0.0031 0.00237 107 128.182 -21.182 15-16 2.500 9000 9 0.0025 0.00237 116 136.727 -20.727 16-17 3.056 11000 11 0.0031 0.00237 127 145.273 -18.273 17-18 1.944 7000 7 0.0019 0.00237 134 153.818 -19.818 18-19 3.889 14000 14 0.0039 0.00237 148 162.364 -14.364 19-20 3.333 12000 12 0.0033 0.00237 160 170.909 -10.909 20-21 1.667 6000 6 0.0017 0.00237 166 179.455 -13.455 21-24 6.111 22000 22 0.0061 0.00237 188 188.000 0.000
Gambar 18 Grafik volume bak ekualisasi
0
Data kumulatif inlet Data kumulatif outlet
Tabel 9 Hasil perhitungan BOD dan TSS mass loading
8-9 10000 10 10 663.71 268 6.64 2.68 663.71 268 5.67 2.29 9-10 10000 10 20 608.40 840 6.08 8.40 636.05 554 5.26 6.56 10-11 18000 18 38 626.83 530 11.28 9.54 617.13 693.16 5.33 4.90 11-12 15000 15 53 626.83 349 9.40 5.24 626.83 478.77 5.36 3.68 12-13 9000 9 62 645.27 897 5.81 8.07 629.51 428.55 5.41 4.50 13-14 10000 10 72 589.96 140 5.90 1.40 637.59 791.86 5.35 5.46 14-15 11000 11 83 608.40 500 6.69 5.50 592.40 187.71 5.10 2.26 15-16 9000 9 92 645.27 413 5.81 3.72 612.00 491.49 5.29 4.06 16-17 11000 11 103 663.71 366 7.30 4.03 647.24 407.98 5.56 3.40 17-18 7000 7 110 645.27 296 4.52 2.07 662.53 361.55 5.64 3.00 18-19 14000 14 124 645.27 277 9.03 3.88 645.27 293.85 5.51 2.47 19-20 12000 12 136 682.14 87 8.19 1.04 648.52 260.24 5.60 1.90 20-21 6000 6 142 663.71 694 3.98 4.16 681.36 112.65 5.81 1.53 21-24 22000 22 164 719.01 323 15.82 7.11 671.13 644.23 5.87 4.61 0-1 3000 3 167 682.14 294 2.05 0.88 718.35 322.48 6.12 2.74 1-2 2000 2 169 737.45 83 1.47 0.17 682.80 291.50 5.85 2.42 2-3 1000 1 170 682.14 176 0.68 0.18 737.13 83.55 6.29 0.73 3-4 3000 3 173 700.58 47 2.10 0.14 682.46 173.76 5.85 1.38 4-5 1000 1 174 682.14 83 0.68 0.08 700.47 47.21 5.98 0.42 5-6 4000 4 178 663.71 43 2.65 0.17 681.73 82.10 5.79 0.62 6-7 4000 4 182 682.14 73 2.73 0.29 664.11 43.66 5.73 0.46 7-8 6000 6 188 682.14 739 4.09 4.43 682.14 94.26 5.83 4.62
Gambar 18 menggambarkan nilai volume kumulatif inlet dan outlet setiap jam selama 24 jam. Grafik menunjukkan selisih volume kumulatif inlet dan outlet terbesar pada pukul 7-8. Nilai selisih tersebut dijadikan acuan volume bak ekualisasi. Tanda negatif pada kolom volume rata-rata kumulatif disebabkan oleh nilai debit campuran per jam jauh lebih kecil dibanding nilai debit rata-rata kumulatif per jam selama 24 jam. Hasil perhitungan pada Tabel 9 disajikan dalam bentuk grafik, dengan mengilustrasikan nilai BOD dan TSS mass loading saat sebelum dan setelah ekualisasi (Gambar 19 dan Gambar 20). Grafik pada Gambar 19 menunjukkan perbedaan yang cukup signifikan antara BOD mass loading
Gambar 19 Grafik BOD mass loading sebelum dan sesudah ekualisasi
Gambar 20 Grafik TSS mass loading sebelum dan sesudah ekualisasi Gambar 20 menggambarkan perbedaan yang tidak begitu signifikan, antara TSS mass loading saat sebelum dan sesudah ekualisasi. Hal tersebut terjadi karena kandungan TSS air limbah ketika pemantauan selama 24 jam, sangat berfluktuasi dan memiliki kisaran nilai yang cukup besar. Dengan memperhatikan kedua grafik tersebut, unit ekualisasi telah dapat meminimalkan fluktuasi kandungan BOD, namun tidak berpengaruh besar pada nilai TSS. Dimensi bak ekualisasi hasil perhitungan tersaji pada Tabel 10.
0.000
BOD mass loading sebelum ekualisasi BOD mass loading sesudah ekualisasi
Rentang Waktu (jam)
TSS mass loading sebelum ekualisasi TSS mass loading sesudah ekualisasi
Tabel 10 Dimensi bak ekualisasi hasil perhitungan
Parameter Hasil Persamaan
Kedalaman bak, m 2 -
Luas permukaan outlet, m2 0.001 36
Diameter outlet, m 0.038 37
Volume bak ekualisasi, m3 53.24 -
Bak ekualisasi ini direncanakan terdapat dua unit, dengan volume masing-masing 53.24 m3 dan berbentuk limas terpancung. Waktu detensi pada unit ini adalah 4 - 8 jam. Unit ekualisasi dirancang di awal proses pengolahan untuk mengurangi beban proses unit selanjutnya serta dapat mengantisipasi terjadinya
shock loading pada unit pengolahan biologis. Shock loading merupakan kondisi saat beban dari air limbah menjadi saat besar secara mendadak sehingga menyebabkan kematian pada organisme dalam air limbah pada unit pengolah biologis (Horan, 1990). Unit ini juga berfungsi sebagai penampung air limbah awal, karena air limbah setiap jam tidak sama dan debitnya kecil. Gambar rancangan unit ekualisasi dapat dilihat pada Lampiran 2, nomor gambar A 1/2 – 01 dan A 2/2 – 02.
Bak Penampung
Bak penampung merupakan unit tambahan berfungsi menampung air limbah dari bak ekualisasi. Hal ini dilakukan untuk menanggulangi kecilnya debit air limbah tertampung selama waktu detensi unit ekualisasi dan menyebabkan sistem pengolahan air limbah tidak dapat dilakukan secara continuous, melainkan dengan sistem batch.
Tabel 11 Hasil perhitungan unit bak penampung
Parameter Hasil
Luas permukaan inlet, m2 0.0012
Diameter inlet, m 0.4
Kecepatan inlet, m/det 1
Luas permukaan outlet, m2 0.2
Diameter outlet, m 0.5
Kecepatan outlet, m/det 0.6
Bak penampung dirancang berpenampang persegi panjang dengan ukuran 6 × 5 × 4.22 m, bervolume 126.72 m3 disesuaikan dengan data debit maksimum harian yang diperoleh saat observasi, yaitu 190 m3/hari. Berikut hasil perhitungan bak penampung disajikan pada Tabel 11. Gambar hasil rancangan dapat dilihat pada Lampiran 3 nomor gambar B 1/1 – 03.
Bar Screen
Unit bar screen merupakan unit penyaring padatan-padatan (sampah,daun,kerikil) dalam air limbah. Apabila padatan-padatan tersebut tidak dipisahkan dapat mengganggu kinerja unit proses selanjutnya dalam IPAL (Corbitt. 1990). Bar screen dirancang dengan pembersihan manual dengan kriteria perancangan dapat dilihat pada Tabel 12.
Tabel 12 Kriteria rancangan unit bar screen
Parameter Nilai
kriteria
Kriteria digunakan Kecepatan maksimum aliran melalui racks, m/det 0.3-0.6 0.4
Ukuran bar l, mm 4-8 4
h, mm 25-50 25
Spasi antar bar, mm 25-75 25
Kemiringan dari garis horizontal (degrees) 45-60 45
HL diizinkan, clogged screen(mm) 150 150
HL maksimum, clogged screen (mm) 800 800
Sumber : Tchobanoglous 2003
Bar screen dengan pembersihan manual dipilih dalam perancangan unit ini karena mempertimbangkan volume sampah dalam air limbah PT. W cukup kecil dan dimensi unit tidak terlalu besar. Perhitungan unit ini menghasilkan dimensi
bar screen dengan lebar 1.5 m dan jumlah bar 51 buah. Menurut Tchobanoglous
(2003), kriteria kecepatan maksimum pada bar adalah antara 0.6 m/det. Hasil perhitungan bar screen pada Tabel 13 telah menunjukkan kesesuaian dengan kriteria tersebut.
Menurut Shun (2007), maksimum headloss diijinkan 0.6 – 0.7 m. Hasil perhitungan unit bar screen telah sesuai dengan kriteria tersebut. Kecepatan air limbah setelah melewati bar lebih tinggi dibanding saat melalui bar. Hal ini disebabkan kecepatan air limbah saat melalui bar dipengaruhi oleh padatan atau sampah yang dibawa air limbah (Nurhayati 2011). Gambar rancangan unit ini dapat dilihat pada Lampiran 4 nomor C 1/3 – 04, C 2/3 – 05, dan C 3/3 – 06. Tabel 13 Hasil perhitungan unit bar screen
Parameter Nilai * Persamaan
Parameter Nilai * Persamaan
* Nomor pada Lampiran 2 Contoh Perhitungan Unit IPAL
Grit Chamber
Fungsi dari unit grit chamber adalah untuk memisahkan padatan anorganik seperti pasir dan kerikil yang dapat menyebabkan kerusakan peralatan mekanik unit selanjutnya (Spellman, 2009). Partikel yang diendapkan merupakan partikel dengan massa jenis lebih berat dari pada partikel organik. Kriteria rancangan unit ini dapat dilihat pada Tabel 14.
Tabel 14 Kriteria rancangan unit grit chamber
Parameter Kriteria rancangan Kriteria terpilih
Kedalaman, m 2-5 2
Panjang, m 7.5-2.0 7
Lebar, m 2.5-7 2
Lebar/kedalaman 1:1-5:1 1:1
Panjang/lebar 2.5:1-5:1 3.5
Transverse velocity at surface, m/det 0.6-0.8 0.8
Waktu detensi, menit 2-5 4
Suplai udara, l/det m 4.6-12.4 4.6
Perhitungan dilakukan dengan memperhatikan debit maksimum yang masuk ke dalam konfigurasi unit. Dalam perancangan ini, dua unit grit chamber
dibutuhkan karena pasir diambil secara manual. Tipe grit chamber
digunakandalam rancangan adalah tipe Aerated Grit Chamber. Aliran pada tipe ini berbentuk spiral akan menyebabkan partikel ringan naik ke permukaan dan partikel lebih berat akan mengendap di dasar tangki. Keunggulan tipe ini adalah efisiensi konstan, headloss minimal, kandungan zat organik dapat dikontrol dengan mengatur laju aliran udara, dan chamber dapat berfungsi juga sebagai tempat pencampuran zat kimia (Davis, 2010).
Tabel 15 Hasil perhitungan unit grit chamber
Parameter Nilai * Persamaan
Panjang chamber (P), m 7
Lebar chamber (L), m 2
Parameter Nilai * Persamaan
Kapasitas difusser, l/det 48.3 II.2.b) 59
Kapasitas blower, m3/det 5.8 II.2.c) 60
Luas chamber, m2 14 61
Overflow rate, m3/m2 hari 462.85 II.3.a) 61
Lebar struktur influen, m 0.5
Kedalaman air di saluran 2.1
Kecepatan aliran saat satu chamber beroperasi
(v1), m 0.14 II.4 63
Kecepatan aliran saat dua chamber beroperasi
(v2), m 0.037 II.4 64
Beda head, m 0.04 II.4 65
Panjang weir efluen, m 1.5
Lebar weir efluen, m 1
Panjang kotak efluen, m 1.3
Lebar kotak efluen, m 1
Head di weir(kedua chamber beroperasi) 0.09 II.5 67
Ketinggian weir crest, m 1.91 II.5 68
Kedalaman air saat debit puncak, m 2.05
Kecepatan di chamber, m/det 0.038 II.5 69
Headloss, m 0.0018 II.5 70
* Nomor pada Lampiran 2 Contoh Perhitungan Unit IPAL
Berdasarkan perhitungan, diperoleh dimensi grit chamber sebesar 7 × 2 × 2.3 m dengan kecepatan aliran sebesar 0.03 m/det. Menurut Davis (2010), kecepatan efektif aliran dalam chamber adalah 0.03 m/det. Hasil perhitungan telah sesuai dengan kriteria tersebut. Letak diffuser direncanakan terdapat pada sepanjang salah satu sisi chamber berjarak 0.6 m dari dasar saluran untuk mendukung terbentuknya aliran spiral. Kecepatan aliran dalam chamber
Sedimentasi Primer
Unit sedimentasi primer (SP) adalah proses penyisihan partikel organik pertama dalam suatu rangkaian proses pengolahan air limbah. Unit ini dapat menghilangkan kandungan TSS sebesar 50-70% dan kandungan BOD sebesar 30-40% pada air limbah (Davis, 2010). Tingkat efisiensi unit ini dipengaruhi oleh besarnya specific gravity dari partikel tersuspensi di dalam air limbah. Partikel dengan specific gravity lebih besar dari cairan akan mengendap, sedangkan yang lebih rendah akan mengapung. Lumpur endapan selanjutnya diolah di unit sludge thickener dan supernatan akan dialirkan ke unit pengolahan biologis. Kriteria rancangan unit sedimentasi primer dapat dilihat pada Tabel 16.
Tabel 16 Kriteria rancangan unit sedimentasi primer Parameter Limpasan saat aliran rancangan
rata-rata, m3/m2 hari 30-50 30
Panjang, m 10-100 15.92
Rasio panjang terhadap lebar 1-7.5 4
Rasio panjang terhadap kedalaman 4.2-25 5.31
Kedalaman air, m 2.5-5 3
Lebar, m 3-24 4.0
Waktu detensi, jam >>1.5 2.4
Weir loading rate <<0.044m3/det m3
/m hari
248
372 >>0.044m3/det 372
Dua buah unit sedimentasi primer dirancang untuk dioperasikan bergantian ketika salah satu sedang dalam perawatan. Tangki sedimentasi yang digunakan berbentuk persegi dengan ukuran 15.92 m × 4 m × 3.5 m dan waktu detensi selama 2.4 jam. Dengan waktu detensi tersebut, lumpur dihasilkan secara terus menerus sehingga masalah bau yang dinyatakan dalam Davis (2010) dapat ditanggulangi dan tidak mempengaruhi tingkat efisiensi unit ini.
Pada unit ini terbentuk lumpur endapan dan partikel yang mengapung di permukaan disebut scum (Reynold 1996). Scum disedot oleh skimmer dan dialirkan ke dalam scum-dewatering trap untuk memisahkan antara scum dan air.
Tabel 17 Karakteristik air limbah di unit sedimentasi primer
Parameter air limbah awal lumpur primer efluen dari SP
Debit , m3/hari 13564.7 57 13507.87
konsentrasi massa removal massa massa konsentrasi mg/l kg/hari % kg/hari kg/hari mg/l
Tabel 18 Hasil perhitungan unit sedimentasi primer
Parameter Nilai * Persamaan
Kedalaman air di kotak eflluen, m 1
Kedalaman air di eflluen launder(y2), m 0.54 81
Kedalaman air di akhir efluen launder(y1), m 0.54 82
Jumlah lumpur, kg/hari 738.33 III.4.b) 83
Kuantitas scum, m3/hari 0.032 III.6 84
* Nomor pada Lampiran 2 Contoh Perhitungan Unit IPAL
Biological Nutrient Removal (BNR)
bak aerobik. Diagram alir proses perhitungan unit BNR dapat dilihat pada Lampiran 1, sedangkan kriteria rancangan unit BNR pada Tabel 19.
Tabel 19 Kriteria rancangan unit BNR
Parameter Nilai
Sludge Retention Time (SRT), hari 10-15
Rasio F/M, kg BOD5/kg MLVSS . hari 0.1-0.2
MLSS, mg/l 3000-4000
Hydraulic Retention Time (HRT), jam 5.7-10.2
Y BOD5 0.4-0.8
Kd BOD5 0.025-0.075
Y nitrifikasi 0.1-0.3
Kd nitrifikasi 0.03-0.06
Kelebihan BNR dibandingkan dengan unit pengolahan biologis lain adalah biaya menghilangkan fosfor dan nitrogen murah, lebih hemat dalam mengurangi kapasitas aerasi, jumlah lumpur dihasilkan lebih sedikit, terbebas dari biaya pengolahan kimiawi, meningkatkan efisiensi penurunan konsentrasi TSS dan BOD, serta meningkatkan stabilitas dan kehandalan proses (Qasim 2000). Jumlah rangkaian BNR dirancang sejumlah satu rangkaian. Umumnya satu rangkaian terdiri dari satu bak aerobik, tiga bak anaerobik dan tiga bak anoksik (Barnard 1998). Bak anaerobik dan bak anoksik berpenampang persegi dengan panjang sisinya 7 m. Kedalaman bak anaerobik 7.7 m dan bak anoksik 11.5 m, sedangkan dimensi bak aerobik 10 m × 20 m dengan kedalaman 6 m. Hasil perhitungan BNR selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 20. Gambar rancangan dapat dilihat pada Lampiran 7 nomor F 1/5–15, F 2/5–16, F 3/5–17, F 4/5–18, dan F 5/5–19.
Tabel 20 Hasil perhitungan BNR
Parameter Nilai *
Jumlah rangkaian reaktor 1
Zona anaerobik:
1. Dimensi dan konfigurasi bak:
a. Jumlah bak anaerobik 3 2. Struktur influen, dinding baffle, dan weir efluen:
Debit desain rata-rata ke BNR (m3/det) 0.157 IV.2.H.a)
Parameter Nilai * aliran rata-rata (m3/det)
Debit influen melalui setiap port pada kondisi aliran puncak (m3/det)
0.0088 IV.2.H.g)
e. Headlosspada saluran influen, ∆ z (m) 0.06 IV.2.H.i)
f. Headloss pada saluran influen saat debit
puncak, ∆ zpeak (m) 0.10
IV.2.H.j)
g. Jumlah dinding baffle 2
h. Jumlah orifice pada setiap dinding baffle 53
i. Diameter tiap orifice (cm) 5
j. Headloss pada dinding baffle saat debit
rata-rata, ∆ z average (m) 0.15 4. Daya pengaduk pada bak anaerobik (kW) 4.1 IV.2.A.m) Zona anoksik :
1. Dimensi dan konfigurasi bak:
a. Jumlah bak anoksik 3 2. Struktur influen, dinding baffle, dan weir efluen
Debit saat kondisi aliran rata-rata (m3/det) 0.71 IV.2.I.a) Debit saat kondisi aliran puncak (m3/det) 1.99 IV.2.I.b)
a. Lebar saluran influen (m) 1
b. Kedalaman saluran influen (m) 3
c. Jumlah port pada saluran influen 16
d. Ukuran setiap port (cm) 20 × 20
e. Headlosspada saluran influen, ∆ z (m) 0.167 IV.2.I.e)
f. Headloss pada saluran influen saat debit
puncak, ∆ z peak(m) 1.325
IV.2.I.f)
g. Jumlah dinding baffle 2
h. Jumlah orifice pada setiap dinding baffle 53
i. Diameter tiap orifice (cm) 20
j. Headloss pada dinding baffle saat debit
rata-rata, ∆ z average (m) 0.025
IV.2.I.h)
k. Headloss pada dinding baffle saat debit
puncak, ∆ z peak (m) 0.196
IV.2.I.i)
l. Head over pada effluent weir saat debit rata-rata, H avg (m)
Parameter Nilai * m. Head over pada effluent weir saat debit
puncak, H peak (m)
0.29 IV.2.I.k) 3. Sludge Retention Time (SRT) untuk denitrifikasi,
� , (hari)
3.5 IV.2.B.c)
Sludge Retention Time (SRT) untuk denitrifikasi, � , (hari)
4 IV.2.B.c)
Hydraulic Retention Time (HRT) ,� (jam) 3 IV.2.B.h)&i)
4. Daya pengaduk pada bak anoksik (kW) 6.17 IV.2.B.r) Zona aerobik:
1. Dimensi dan konfigurasi bak:
a. Jumlah bak aerobik dalam satu rangkaian reaktor g. Periode aerasi berdasarkan nilai debit (jam) 2.13 IV.2.C.ee) 2. Struktur influen bak aerasi:
a. Lebar saluran influen (m) 1
b. Kedalaman saluran influen (m) 1.5
c. Jumlah port pada saluran 15
d. Ukuran setiap port (cm) 20 × 20
e. Headlosspada saluran influen, ∆ z (m) 0.19 IV.2.J.b)
f. Headloss pada saluran influen saat debit
puncak, ∆ z peak (m) 1.50
IV.2.J.c)
3. Struktur efluen bak aerasi:
a. Lebar saluran launder (m) 1
b. Ukuran efluen boks (m) 1 × 1
c. Diameter pipa efluen (m) 0.5
d. Jumlah weir pada saluran launder , setiap
adjustable weir 0.75 m
6
Debit rata-rata (m3/det) 0.11
Debit rata-rata tiap weir (m3/det) 0.018 IV.2.J.h)
Debit puncak (m3/det) 0.14
Debit puncak tiap weir (m3/det) 0.023 IV.2.J.j) e. Panjang adjustable weir setelah diubah, L‘
(m)
0.74 IV.2.J.k) f. Head over pada effluent weir saat debit
rata-rata, ∆ z (m) 0.058
IV.2.J.k)
g. Panjang adjustable weirsetelah diubah, L‘
Parameter Nilai * k. Ketinggian air pada efluen boks , Y2(m) 0.44
l. Ketinggian air pada saluran launder, Y1 (m) 0.45 IV.2.J.p)
m.Debit maksimum dari tiap weir (m3/det) 0.1409 n. Kedalaman total di sepanjang saluran efluen
(m)
0.67 IV.2.J.q) o. Kecepatan aliran pada pipa efluen (m/det) 0.71 IV.2.J.r) 4. Sludge Retention Time (SRT) untuk nitrifikasi,
� , (hari)
0.79 IV.2.C.b)
Sludge Retention Time (SRT) untuk nitrifikasi, � , (hari)
2.00 IV.2.C.c)
Hydraulic Retention Time (HRT) ,� (jam) 2 IV.2.C.w)&x)
5. Kebutuhan Oksigen pada zona aerobik :
a. Secara teoritis (mg O2/L) 588.06 IV.2.G.c)
b. Kebutuhan Oksigen standar (kg O2/d) 7943.43 IV.2.G.d)
c. Suplai udara yang dibutuhkan (m3/hari) 576,855.10 IV.2.G.f) d. Total suplai udara direncanakan (m3/hari) 865,282.7 IV.2.G.g) e. Suplai udara bak aerasi (m3/menit) 600.89 6. Kapasitas desain dari sistem aerasi secara difusi:
a. Dimensi tabung diffuser (cm) 61 × 7.5 b. Debit standar per tabung difusi (m3 udara) 0.21
c. Jumlah total tabung 2861 IV.2.K.c)
d. Jumlah diffuser aktual 3072
f. Jumlah tabung diffuser per baris 256 IV.2.K.e) g. Jumlah tabung diffuser per pipa penggantung 64 7. Kapasitas blower :
a. Total Headloss (m) 4.5
b. Tekanan suplai absolute (atm) 1.49 IV.2.K.o) c. volume udara untuk bak aerasi (m3/menit) 591.36 IV.2.K.q) d. Direncanakan 5 blower sentrifugal ,kapasitas
masing-masing (m3/menit)
230
e. Daya dibutuhkan (kW) 277.98 IV.2.k.r)
Kuantitas dari Waste Activated Sludge (WAS): 1. Peningkatan kuantitas biomassa total:
a. Peningkatan kuantitas total MLVSS (kg/hari) 1333.84 IV.2.D.a) b. Peningkatan kuantitas total MLSS (kg/hari) 1667.31 IV.2.D.b)
2. Debit WAS (m3/hari) 442.19 IV.2.D.c)
3. Karakteristik dari WAS:
a. TSS (kg/hari) 1658.22 IV.2.D.e)
h. Persentase konsentrasi P dari TVSS (% ) 6.11 IV.2.D.m)
Parameter Nilai * 1. PO4- -P dilepaskan pada P Stripper (kg/hari) 50.48 IV.2.D.n)
2. Alum liquid dibutuhkan (m3/hari) 2.14 IV.2.D.p) 3. Volume total dari P-stripped WAS (m3/hari) 444.33 IV.2.D.r) 4. Kuantitas total TSS setelah P-Stripping 1892.72 IV.2.D.w) Debit aliran lumpur kembali , Qr (m3/hari) 8105 IV.2.E.a) Debit aliran recycle, Qrecycle (m3/hari) 162,518.93 IV.2.E.c) Rasio F/M , Food per mass ratio (kg BOD5/kg
VSS.hari)
0.44 IV.2.F.a)
Organic loading rate, (kg BOD5/ m3.hari) 1.32 IV.2.F.b)
* Nomor pada Lampiran 2 Contoh Perhitungan Unit IPAL
Penggunaan konfigurasi BNR dewasa ini sangat beragam, tergantung pada proses yang dipilih untuk menghilangkan nitrogen dan fosfor . Contohnya, proses
Bardenpho, A2/O, UCT, VIP, SBR, PhotoStrip, dan Orbal (Qasim 2000). Proses
A2/O digunakan dalam perancangan ini karena menurut EPA (2007), konfigurasi memiliki performa yang baik dalam menghilangkan kandungan TN dan TP pada air limbah sehingga efluen memiliki nilai TN sebesar 3 mg/l dan nilai TP 1 mg/l. BNR dengan konfigurasi bak anaerobik, bak anoksik, dan bak aerobik dirancang untuk mengoptimalkan aktivitas metabolisme dari bakteri atau pun mikroorganisme pengolah carbon, nitrogen dan fosfor. Jenis bakteri Nitrosomonas, Nitrobacter, Acinetobacter dan Nocardia digunakan dalam penelitian terdahulu (Grote 2010).
Pada zona anaerobik terjadi penyerapan dan penampungan volatile fatty acids (VFAs) oleh phosphate-accumulating organisms (PAOs) serta fermentasi kandungan organik terbiodegradasi oleh bakteri heterotrop (WEF 2005). Proses denitrifikasi terjadi pada zona anoksik, sedangkan proses nitrifikasi terjadi di zona aerobik (Barnard 1998). Pada zona anoksik, nitrat dikonversi menjadi gas nitrogen oleh bakteri denitrifikasi, terjadi pula peningkatan alkalinitas. Selanjutnya, alkalinitas dikonsumsi pada zona aerobik dalam proses metabolisme substrat eksogen oleh PAOs sehingga dalam zona aerobik terjadi penurunan konsentrasi fosfor. Selain itu, terjadi pula konversi amonia menjadi nitrit dan nitrat, serta pelepasan nitrogen melalui gas stripping. Sirkulasi aliran kembali dari zona aerobik menuju zona anoksik bertujuan menjaga stabilitas rasio makanan bagi aktivitas mikroorganisme di dalam BNR (WEF 2005). Agen utama yang berperan dalam penurunan kandungan BOD dan COD adalah kumpulan organisme heterotrop (HOs).
Sedimentasi Sekunder atau Clarifier
Tabel 21 Kriteria rancangan unit sedimentasi sekunder
Parameter Kisaran nilai
Waktu detensi (td), menit 90-150
Overflow rate aliran rata-rata, m3/m2 hari 30-50
Kedalaman, m 3-14.9
Diameter, m 3-60
Kemiringan dasar, % 1/16–1/6
Unit ini dirancang berbentuk penampang lingkaran dengan keuntungan waktu detensi cukup singkat dan biaya perawatan relatif rendah (WEF 2005). Kriteria rancangan unit ini sama dengan unit sedimentasi primer. Hasil perhitungan tersaji dalam Tabel 22.
Tabel 22 Hasil perhitungan unit clarifier
Parameter Nilai * Persamaan
Jumlah bak Sedimentasi Sekunder 2
Kedalaman clarifier, m 3.9 V.2.i)
Diameter bak, m 33 V.1.f) 113
Freeboard, m 0.3
Limpasan saat aliran rancangan rata-rata, m3/m2.hari 12.72 V.1.h) Limpasan saat aliran rancangan puncak, m3/m2.hari 14.24 V.1.l)
Volume rata-rata bak, m3 3334 V.2.j) 114
Waktu detensi saat aliran rata-rata, jam 3.68 V.2.k) 74 Waktu detensi saat aliran puncak, jam 6.57 V.2.l) 74
Lebar efluen launder, m 0.5
Diameter pipa outlet, m 0.5
Kedalaman air di efluen boks, m 0.36 V.3.q) 81
Kedalaman air pada efluen launder (Y2), m 0.31 V.3.m) 82
Kuantitas lumpur, kg/hari 1861.11 83
Volume lumpur, m3/menit 0.014 115
* Nomor pada Lampiran 2 Contoh Perhitungan Unit IPAL
dianggap sebagai lumpur aktif (Lawrence et all. 2005). Gambar rancangan dapat dilihat pada Lampiran 8 nomor G 1/3–20, G 2/3–21, dan G 3/3–22.
Desinfeksi
Dalam suatu rangkaian IPAL, unit desinfeksi dirancang dengan tujuan menghilangkan kandungan bakteri pathogen dalam air limbah setelah diolah di unit BNR dan clarifier. Proses desinfeksi dapat dilakukan dengan proses fisik maupun secara kimia. Contohnya, Ozonasi, Bromine Chloride, Chlorine Dioxide, Dechlorination dan radiasi gamma. Proses fisik menggunakan sinar Ultra Violet (UV) adalah salah satu tipe desinfeksi yang aman. Selain itu, lebih hemat biaya perawatan jika dibandingkan proses secara kimia (Qasim 2000). Unit desinfeksi berupa saluran tertutup dengan sensor ketinggian air agar lampu UV tetap terbenam. Lampu UV dilapisi dengan lapisan kuarsa berfungsi menghindari kontak langsung dengan air serta menjaga suhu dinding. DNA atau RNA mikroorganisme akan dirusak oleh UV sehingga mikroorganisme tidak mampu membelah diri (Davis 2010; Tchobanoglous 2003). Hasil rancangan unit desinfeksi tersaji pada Tabel 23.
Tabel 23 Hasil perhitungan unit desinfeksi
Parameter Nilai * Persamaan
Debit (Q), m3/det 0.15
Jumlah lampu, buah 162 VI1.2 85
Jumlah saluran, buah 4
Jumlah bank, buah 2
Kedalaman saluran, m 0.73
Freeboard, m 0.4
Parameter Nilai * Persamaan Rancangan Parshall Flume
Penampang saluran Persegi
Dimensi parshall flume di hulu saluran
Lebar saluran, m 0.6
Kedalaman saluran, m 0.8
Kemiringan 0.00018 VI.35
Dimensi parshall flume di hilir saluran
Lebar saluran, m 0.6
Kedalaman saluran, m 1
Kemiringan 0.00011 VI.42
Dimensi parshall flume
Lebar weir, m 1.22
Q parshall flume, m3/det 5.3
* Nomor pada Lampiran 2 Contoh Perhitungan Unit IPAL
Debit aliran pada unit desinfeksi diukur dengan parshall flume di hulu dan hilir saluran. Unit desinfeksi terdiri dari empat buah saluran, dua bank, dan dua buah modul dengan jumlah lampu UV sebanyak 162 buah. Dalam Davis (2010), kriteria rancangan kecepatan aliran pada desinfeksi adalah 0.05 m/det–0.4 m/det dengan waktu kontak 6-40 detik. Hasil rancangan telah sesuai dengan kriteria, yaitu berkisar 0.3 m/det. Gambar hasil rancangan dapat dilihat pada Lampiran 9 nomor H 1/2–23 dan H 2/2–24.
Sludge Thickener
Sludge thickener merupakan unit pengumpul serta pengolah lumpur dari unit
sedimentasi primer dan bak aerasi pada BNR. Unit ini bertugas meningkatkan konsentrasi padatan atau TSS dan menurunkan volume lumpur dengan menghilangkan kandungan air di dalam lumpur. Tujuan dari penurunan volume lumpur adalah meningkatkan efisiensi unit serta mengurangi biaya dalam proses pengolahan lumpur selanjutnya. Unit pengental lumpur yang sering digunakan dalam suatu IPAL antara lain, secara gravitasi, terapung, sentrifugal, drum berputar, dan gravity belt (Turovskiy, 2006).
Unit thickening dirancang menggunakan proses gravitasi. Metode ini dipilih karena biaya operasinya murah dan daya listrik juga relatif rendah. Lumpur yang dihasilkan di unit ini dipompa ke unit pengolah lumpur selanjutnya, sedangkan supernatan dari lumpur dikembalikan ke dalam proses biologis di BNR. Kriteria perancangan unit sludge thickener ini disajikan pada Tabel 24 .Tabel 25 memaparkan karakteristik lumpur dalam unit sludge thickener.
Tabel 24 Kriteria rancangan unit sludge thickener
Parameter Kriteria Rancangan Kriteria rancangan terpilih
Konsentrasi solids influen, % 0.5-2 0.5
Konsentrasi thickened solids, % 4-6 4
Solids loading, kg/m2 hari 25-80 25
