Perencanaan Pengolahan Air Limbah Pabrik Kertas PT Bali Kertas Mitra Jembrana

(1)

TUGAS INDIVIDU TUGAS INDIVIDU MK PENGOLAHAN LIMBAH

MK PENGOLAHAN LIMBAH

_{(3 SKS)}

“

Perencanaan Instalasi

Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Lim

Pengolahan Air Limbah (IPAL)

bah (IPAL)

Pabrik Kertas PT Bali Kertas M

Pabrik Kertas PT Bali Kertas Mitra Jembrana

itra Jembrana

””

Disusun Oleh : Disusun Oleh : Achmad Rizki Azhari Achmad Rizki Azhari NIM. 250101

NIM. 2501011314025813140258

FAKULTAS KESEHATAN MASYARAKAT

UNIVERSITAS DIPONEGORO

TAHUN 2016

(2)

A. Kualitas Air Limbah Pabrik Kertas PT Bali Kertas Mitra Jembrana

PT Bali Kertas Mitra Jembrana merupkan unit/usaha yang bergerak pada bidang industry pengolahan atau pendaurulangan kertas bekas menjadi kertas tipis yang biasa dikenal dengan kertas bungkus nasi dan berlokasi di Desa Banyubiru, Kecamatan Negara Kabupaten Jembrana. Kualitas limbah yang menjadi bahan penyajian table merupakan air limbah yang baru keluar dari hasil pengolahan kertas (limbah inlet) dan belum mengalami proses pengolahan limbah. Data kualitas air limbah pabrik kertas PT Bali Kertas

Mitra Jembrana disajikan dalam table berikut ini:

Tabel 1. Kualitas Air Limbah Inlet PT Bali Kertas Mitra Jembrana No Parameter Satuan Hasil

Analisis Baku Mutu Air Limbah Status Air Limbah A. Fisika 1 Suhu C 37,3 38 TM 2 Bau - Bau - -3 Warna - Keruh - -4 TSS mg/l 160 200 TM B. Kimia 5 pH - 6,44 6,0-9,0 TM 6 DO mg/l 2,043 - -7 BOD5 mg/l 206,64 50 M 8 COD mg/l 612,25 100 M 9 Amoniak (NH3) mg/l 3,059 5 TM 10 Nitrit (NO2) mg/l 0,269 1 TM 11 Nitrat (NO3) mg/l 1,782 20 TM 12 Fenol mg/l 22,61 0,5 M 13 Phosfat (PO4) mg/l 4,742 - -14 Sulfida (H2S) mg/l 14,00 0,5 M 15 Besi (Fe) mg/l 1,367 5 TM 16 Kadmium (Cd) mg/l 0,117 0,05 M 17 Timbal (Pb) mg/l 0,955 0,1 M 18 Raksa (Hg) mg/l 0,020 0,002 M C Debit m3/hari 60 - -Sumber: Sundra, 2011 Keterangan:

 Baku mutu mengacu baku mutu air limbah lainnya golonan I pada Peraturan Menteri Lingkungan Hidup RI No. 5 Tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah

(3)

B. Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) 1. Ringkasan IPAL

Berikut ini skema perencanaan pengolahan berdasarkan karakteristik air limbah pada tabel 1.

Gambar 1. Skema Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) PT Bali Kertas Mitra Jembrana

2. Bak Ekualisasi

Air limbah dialirkan dari setiap unit prodeuksi masuk ke bak equalisasi. Dalam bak equalisasi terdapat mesin aerator yang berfungsi sebagai pengaduk dan meningkatkan kadar oksigen dalam air limbah. Berbagai fungsi dari bak equalisasi adalah: (Habibi, 2012)

1. Untuk meratakan debit air limbah yang masuk ke unit pengolahan selanjutnya

2. Sebagai kolam penampungan pertama dan pencampuran air limbah dari berbagai kegiatan produksi.

3. Untuk menghomogenkan air limbah yang akan disalurkan pada unit instalasi selanjutnya.

4. Meratakan pH untuk meminimalkan kebutuhan chemical pada proses netralisasi.

5. Meratakan kandungan padatan (SS, koloidal, dan lain sebagainya) untuk meminimalkan kebutuhan chemical pada proses koagulasi dan flokulasi.

(4)

Gambar 2. Bak Ekualisasi (Tampak Atas)

Gambar 3. Potongan Memanjang Bak Ekualisasi

Perencanaan bak ekualisasi air limbah pabrik kertas PT Bali Kertas Mitra Jembrana adalah sebagai berikut:

 Kapasitas IPAL = 150 m3/hari  COD air limbah Maksimum = 700 mg/l  BOD Air Limbah Maksimum = 300 mg/l

 Konsentrasi SS = 300 mg/l

 Total Efisiensi Pengolahan = 90 %

 BOD Air Olahan = 207 mg/l

 SS Air Olahan = 250 mg/l

 Waktu Tinggal Bak Ekualisasi = 12 jam

 Volume Bak Ekualisasi = (12/24) hari x 150 m3/hari = 75 m3

 Dimensi Bak Ekualisasi :

Kedalaman Bak = 3 m

Lebar Bak = 5 m

(5)

Tebal Dinding = 20 cm

3. Pompa Air Limbah

 Debit air limbah = 60 m3/hari = 60000 liter/hari = 42,67 liter/menit  Spesifikasi pompa:

Tipe pompa : pompa celup Tipe kapasitas : 40-120 liter/menit

4. Koagulasi-Flokulasi

Air limbah dari bak ekualisasi dialirkan ke unit koagulasi dan flokulasi. Koagulasi didefinisikan sebagai proses destabilisasi muatan koloid padatan tersuspensi termasuk bakteri dan virus, dengan suatu koagulan. sehingga akan terbentuk flok-flok halus yang dapat diendapkan (Siregar, 2005). Sedangkan flokulasi merupakan proses pembentukan flok, yang pada dasarnya merupakan pengelompokan/ aglomerasi antara partikel dengan koagulan (menggunakan proses pengadukan lambat atau slow mixing ). (Siregar, 2005).

Gambar 3. Ilustrasi Koagulasi dan Flokulasi dengan Paddle Impeller A) Koagulasi

a) Jenis pengadukan = Paddle Impeller b) Kebutuhan koagulan (Alum)

 Kapasitas IPAL = 150 m3/hari  Dosis efektif alum = 30 mg/l

 Kebutuhan koagulan = 150 m3/hari x 30 mg/l = 150.000 liter/hari x 30 mg/l = 4.500.000 mg/hari

(6)

c) Pompa dosing

 Debit koagulan = 0,13 liter/hari d) Gradien kecepatan = 700/ detik e) Waktu pengadukan = 30 detik f) Perencanaan bak :

 Kapasitas IPAL = 150 m3/hari  Waktu tinggal = 1 menit  Jumlah bak = 1 buah  Bentuk bak = kubus

 Volume bak = 150 m3/hari x 1 menit = 0,10 m3/menit x 1 menit = 0,10 m3  Dimensi bak : Kedalaman = 0,5 m Lebar = 0,5 m Panjang = 0,5 m B) Flokulasi

a) Jenis pengadukan = Paddle impeller b) Gradien kecepatan = 20/detik

c) Waktu pengadukan = 20 menit d) Perencanaan bak :

 Kapasitas IPAL = 150 m3/hari

 Jumlah = 1 buah

 Waktu tinggal = 1 menit  Volume bak = 0,10 m3  Dimensi

Kedalaman = 0,5 m

Lebar = 0,5 m

(7)

5. Sedimentasi (Pri mary Sedimentation)

Sedimentasi adalah proses memisahkan padatan terrendapkan dari limbah. Padatan terendap yang dimaksud adalah flok-flok besar yang terbentuk dari unit koagulasi-flokulasi dengan prinsip gravitasi (Siregar, 2005).

Gambar 4. Bak Sedimentasi (Tampak Atas)

Gambar 5. Bak Sedimentasi (Tampak Samping) a) Perencanaan Bak

 Debit/kapasitas IPAL = 150 m3/hari  Waktu tinggal = 4 jam

 Jumlah bak = 1 buah

 Bentuk bak = Balok

 Volume bak = 150 m3/hari x 4 jam = 150 m3/hari x 0,17 hari = 25,5 m3  Dimensi Kedalaman = 2 m Panjang = 3 Lebar = 4,5 m

(8)

6. Acti ved Sludge (Lumpur Aktif)

Pengolahan air limbah dengan proses lumpur aktif konvensional (standar) secara umum terdiri dari bak pengendap awal, bak aerasi dan bak pengendap akhir, serta bak khlorinasi untuk membunuh bakteri patogen.

(Fardiaz, 1992)

Gambar 5. Skema Sistem Lumpur Aktif

Gambar 6. Ilustrasi Sistem Lumpur Aktif a) Spesifikasi Pengolahan

 Desain = continous flow Stirer tank activated

 Debit = 150 m3/hari = 0,002 m3/detik  BOD₅air limbah = 206,64 mg/l

 BOD₅effluent = 50 mg/l atau kurang

 Suhu = 20o C (asumsi)

 Rasio MLVSS-MLSS = 0,8 (asumsi)

 Konsentrasi SS untuk Return Sludge 10.000 mg/l (asumsi)

(9)

 Waktu tinggal sel = 10 hari (asumsi)

 Effluent mengandung 22 mg/liter biological solid, 65% dapat terdegradasi (asumsi)

 Koefisien konversi BOD₅ = 0,68 (asumsi)

 Flow rate puncak 2,5 kali flow rate rata-rata (asumsi) b) Perhitungan

1) Perkiraan konsentrasi BOD5 terlarut

 BOD effluent = 50 mg/l

 BOD effluent degradable = 65% x 22 mg/l = 14,3 mg/l

 BOD ultimate biodegradable = 14,3 x 1,42 = 20,3 mg/l  BOD effluent tersuspensi = 20,3 x 0,68 = 13.8 mg/l

 BOD effluent = BOD terlarut + BOD

tersususpensi

50 mg/l = BOD terlarut + 13,8 mg/l

BOD influent terlarut = (50

_–

13,8) mg/l = 36,2 mg/l

2) Perhitungan Efisiensi

 BOD influent = 206,64 mg/l

 BOD influent terlarut = 36,2 mg/l

 BOD effluent = 50 mg/l

 Effisiensi berdasar BOD terlarut = [(206,64-36,2) / 206,64] x 100%

= 82,48 %

 Effisiensi total = [(206,64-50) / 206.64] x 100%

= 75,80 % 3) Perhitungan Volume Reaktor

 Waktu tinggal = 10 hari

 Debit IPAL = 150 m3/hari

 Kecepatan tumbuh m.o. = direncanakan 0,5 mg/g

(10)

 MLVSS = 3500 mg/liter

 Koefisien kinetik = 0,06 /hari (asumsi)  Volume reactor = [10x150x0,5 x (206,64-36,2)]: [3500x(1+(0,06x10))] = [750x170,44] : [3500x1,6] = 22,83  23 m3  Dimensi (balok) Kedalaman = 4 m Panjang = 2 m Lebar = 3 m

4) Perhitungan Jumlah Lumpur yang Dihasilkan dalam Lumpur Aktif  Kecepatan tumbuh m.o. = direncanakan 0,5 mg/g

 Waktu tinggal = 10 hari

 Koefisien kinetik = 0,06/hari

 Pertumbuhan m.o observasi = 0,5 / 1+0,06x10 = 0,3125 mg/g

 BOD influent = 206,64 mg/l

 Rasio MLVSS-MLSS = 0,8

 Volume lumpur volatile = 0,3125x150 (206,64-36,2) = 7.989,375 g

= 7,989 Kg

 Volume total = 7,989/0,8

= 9,986 kg/hari 5) Perhitungan Lumpur yang Dilakukan Resirkulasi

 Konsentrasi VSS aerator = 3.500 mg/l  Konsentrasi SS untuk Return Sludge 10.000 mg/l  Total lumpur (Q) = 9,986 kg/hari  Konsentrasi VSS return = 0,8 x 10.000 mg/l

(11)

 Debit lumpur resikulasi (Qr) :

3500 (Q+Qr) = 8000 Qr Qr/Q = 0,78

Qr = 0,78 x 9,986 kg/hari = 7,789 kg/hari

6) Perhitungan Waktu Detensi Hidrolisis

 Volume reactor = 23 m3

 Waktu detensi hidrolisis = 23/150

= 0,153 hari = 3,672 jam 7) Perhitungan Bak Sedimentasi Sekunder

 Kecepatan mengendap = 33 m/hari

 Luas bak sedimentasi sekunder = 150 m3/hari : 33 m/hari = 4,545 m2

 Dimensi

Kedalaman = 1 m

Jari-jari = 0,5 m

7. Filtrasi Pasir (Sand Filter)

Sand filter merupakan suatu bak/tangki yang berfungsi untuk proses filtrasi (penyaringan), didalam tangki filtrasi terisi media-media padat yang berfungsi untuk menahan partikel padat dalam air limbah menggunakan media filter pasir (Pr üss et al, 2005). Dalam isntalasi pengolahan air limbah ini, filtrasi pasir digunakan untuk menyaring partikel padat limbah hasil sistem lumpur aktif. Sehingga tidak

(12)

Gambar 7. Ilustrasi Sistem Filtasi Pasir a) Bak Filtrasi

 Debit IPAL = 150 m3/hari = 6,25 m3/jam  Laju filtrasi = 2,7255 m3/jam/ft2

 Luas penampang sand filter = 6,25 / 2,7255 = 2,29 ft2 = 0,07 m2  Jari-jari penampang sand filter = 0,15 m

 Tinggi filter :

a. Tinggi lapisan gravel = 0,3 m

b. Tinggi pasir = 0,7 m

c. Tinggi Ruang kosong atas = 0,5 m d. Tinggi Ruang kosong bawah = 0,5 m e. Total tinggi bak filtrasi = 2 m  Bentuk bak filtrasi = tabung

 Volume = 3,14 x 0,152 x 2

= 0,1413 m3 8. Klorinasi

Chlorine Contact Chamber adalah suatu bak penampungan air limbah atau bak klorinasi dari instalasi pengolahan air limbah (IPAL), dimana bak klorinasi ini digunakan untuk memberi dan mencampurkan zat kimia berupa klorin yang berfungsi untuk mambunuh mikroorganisme patogen yang ada pada air limbah sebelum di alirkan ke badan air atau

(13)

Gambar 8. Ilustrasi Chlorine Contact Chamber a) Kreteria Desain

 pH optimum = 6-7

 Aliran merata

 Dosis desinfeksi yang diberikan = 2-8 mg/l

 Waktu kontak = 15-45 menit

 Kadar klor dalam kaporit = 70%

 Berat jenis kaporit = 0,8

_–

0,88 kg/l b) Perhitungan Kebutuhan Klor dan Kaporit

 Debit dari klarifier terakhir = 150 m3/hari

 Dosis yang diberikan = 2 mg/l = 0,002 kg/m3  Kadar klor dalam kaporit = 0,7

 Kebutuhan klor = 150 m3/hari x 0,002 kg/m3 = 0,3 kg/hari

 Kebutuhan kaporit = 0,3 kg/hari : 0,7 = 0,43 kg/hari c) Perhitungan bak kontak

 Ruang kontak klorinasi dibuat memiliki tiga putaran keliling susunan baffle dengan dimensi dan pengaturannya

 Debit influent = 150 m3/hari = 6,25 m3/jam

 Waktu kontak = 30 menit = 0,5 jam

 Volume bak kontak = 6,25 m3/jam x 0,5 jam = 3,125 m3

(14)

 Desain bak

Panjang putaran keliling = 2,5 m

Lebar = 1,2 m

Total kedalaman = 1,2 m

Tinggi jagaan = 0,2 m

 Pengecekan waktu kontak = (2,5x1,2x1,4) m3 : 6,25 m3/jam

(15)

Daftar Pustaka

Fardiaz, Srikandi. 1992. Polusi Air dan Udara. Yogyakarta: Kanisius.

Prüss, A; Giroult, E. ;Rushbrook, P. 2002. Pengelolaan Aman Limbah Layanan Kesehatan. Jakarta: EGC.

Qasim, Syed R. 1999. Wastewater Treatment Plants Planning, Design, And Operation. New York: CRC Press LLC.

Siregar, Sakti A. 2005. Instalasi Pengolahan Air Limbah. Yogyakarta: Kanisius. Sundra, I Ketut. 2011. Kualitas Air Limbah Pabrik Kertas PT. Bali Kertas Mitra