34
4.1 Gambaran Umum Unit Operasi IPAL Mojosongo
Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Mojosongo di bangun untuk mengolah air buangan dari kota Surakarta bagian utara, dengan sistem pengolahan air limbah seperti pada Gambar 4.1
Gambar 4.1 Proses Pengolahan pada IPAL Mojosongo (Sumber: PDAM Kota Surakarta)
Proses pengolahan air limbah di IPAL Mojosongo meliputi beberapa tahap antara lain:
1. Pengaliran Dari Bak Penampung
Air limbah rumah tangga yang berasal dari Perumnas Mojosongo, Nusukan, Kadipiro dan Mojosongo non Perumnas akan ditampung terlebih dahulu di bak penampung dan dipompa ke pengolahan. Pemompaan dilakukan karena kontur tanah menuju ke IPAL lebih tinggi dari daerah pelayanan.
2. Saringan (Bar Screen)
Air limbah yang dialirkan melalui pipa kemudian disaring di bar screen untuk
menahan sampah dan plastik agar tidak masuk ke pengolahan limbah. Sebelum
masuk ke pengolahan air limbah akan dipompa menuju bak pengendap awal.
3. Bak Pengendap Awal
Apabila air limbah tidak diharapkan melewati bak ini, maka gate valve (katub) dioperasikan dalam keadaan terbuka sehingga air akan mengalir langsung menuju bak aerasi I, tetapi apabila air limbah diinginkan untuk melewati bak, maka gate valve (katub) dioperasikan dalam keadaan tertutup sehingga akan melimpah melalui weir (pelimpah) dan ruang pengukur dimana di ruang ini terpasang skala (disebelah selatan) dan alat ukur V notch untuk mengetahui debit air limbah yang sedang dipompakan dari rumah pompa Kali Anyar.
Air limbah yang terjun dari V notch memasuki ruang pengendapan, maka pada ruang ini pasir yang terbawa aliran diharapkan mengendap. Sedangkan sampah terapung dan bisa ditahan oleh penyekat yang kemudian diambil secara manual setiap satu minggu sekali kemudian dibuang ke tempat sampah. Air limbah yang melewati penyekat menuju pipa outlet dan masuk ke bak aerasi, hasil endapan dari bak ini perlu dikuras setiap 3 bulan sekali.
Gambar 4.2 Bak Pengendapan Awal
4. Bak Aerasi 1
Dari bak pengendap awal air buangan secara gravitasi akan mengalir menuju bak
aerasi I, pada bak ini aerator dihidupkan untuk menambah oksigen yang
diperlukan oleh mikroorganisme untuk menguraikan zat organik. Air limbah yang
masuk pada bak aerasi I perlu dibiarkan selama 1 sampai dengan 2 minggu untuk
dapat mengembangbiakkan mikroorganisme dan untuk percepatan perlu dilakukan
seeding dengan cara memasukkan lumpur aktif dari tangki septik ke dalam bak aerasi.
Gambar 4.3 Bak Aerasi I
Bak aerasi I dilengkapi 2 buah aerator bertujuan untuk pemberian oksigen.
Bila pemberian oksigen kurang akan ditandai dengan timbulnya bau dimana akan terjadi proses anaerobic, untuk itu operator harus menjalankan atau mengoperasikan aerator tersebut.
Gambar 4.4 Mesin Aerator
5. Bak Aerasi II
Dari bak aerasi I air akan mengalir secara gravitasi ke aerasi II dan di sini aerator
juga harus dihidupkan untuk menambah oksigen. Lumpur yang mengendap di dua
aerasi tersebut diproses dengan cara memompa lumpur tersebut ke bak pengering
(sludge drying bed).
Untuk itu perlu dilakukan pengurasan secara periodik, untuk pengurasan lumpur disediakan pompa lumpur dilengkapi dengan pontoon serta pipa fleksibel untuk hisap maupun tekan.
Gambar 4.5 Bak Aerasi II
6. Bak Sedimentasi (Sedimentation Pond)
Air limbah dari bak aerasi II mengalir secara gravitasi ke bak sedimentasi. Air yang telah di aerasi I dan II, sebagian besar partikel-partikelnya akan mengendap di dalam bak ini. Dari bak ini air limbah sudah boleh dibuang ke badan air penerima melalui saluran disebelah utara dan timur dari IPAL kemudian mengalir masuk ke Kali Anyar. Endapan Lumpur akan mengendap ke dasar kolam yang kemudian perlu diadakan pengurasan setelah lumpur berumur 2 (dua) tahun untuk pengurasan pertama, dan selanjutnya dilakukan pengurasan setiap 6 (enam) bulan sekali.
Gambar 4.6 Bak Sedimentasi
7. Bak Pengering Lumpur (Sludge Drying Bed)
Bangunan ini berfungsi untuk menampung lumpur yang diproduksi oleh bak aerasi I dan II, bak sedimentasi serta bak pengendap awal.
Dari bak-bak yang menghasilkan lumpur tersebut, lumpur dipompa melalui jaringan pipa lumpur, saluran terbuka ini dilengkapi dengan pintu-pintu pengatur aliran aliran lumpur sehingga cara pengisian petak-petak dapat dilakukan bergiliran. Untuk masing-masing petak, ketebalan lumpurnya adalah 30 cm.
Gambar 4.7 Bak Pengering Lumpur
4.2 Kinerja Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Mojosongo
4.2.1 Kualitas Air Berdasarkan Sifat Kimia dan Fisika di Laboratorium
Hasil rata-rata pengujian fisika dan kimia IPAL Mojosongo yang dilakukan oleh
laboratorium Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Surakarta di tahun 2015
dengan membandingkan parameter menurut Peraturan Menteri Lingkungan Hidup
nomor 5 tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik dapat dapat dilihat
pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Pengujian Fisika dan Kimia IPAL Mojosongo No Parameter Satuan Kadar
Maks
Hasil Uji
Keterangan Inlet Outlet
FISIKA
1 TSS mg/L 100 111,9 9,53 Peraturan Menteri Lingkungan Hidup nomor 5 tahun 2014
KIMIA
2 Ph - 9 7,7 8,05 Peraturan Menteri Lingkungan Hidup nomor 5 tahun 2014 3 BOD
5mg/L 100 197,5 56,67 Peraturan Menteri Lingkungan
Hidup nomor 5 tahun 2014 4 Minyak &
Lemak mg/L 10 - - Peraturan Menteri Lingkungan Hidup nomor 5 tahun 2014 Sumber: Data hasil laboratorium PDAM Kota Surakarta dengan membandingkan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup nomor 5 tahun 2014
Dari data pengujian fisika dan kimia dengan membandingkan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup nomor 5 tahun 2014 dapat dibuat diagram. Diagram Perbandingan parameter dengan baku mutu air limbah dapat dilihat pada Gambar 4.8.
Gambar 4.8 Diagram Perbandingan Parameter dengan Baku Mutu Air Limbah
Hasil pengamatan yang dilakukan oleh Laboratorium Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Surakarta dengan membandingkan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup nomor 5 tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik didapat:
0 20 40 60 80 100
TSS Ph BOD5 Minyak &
Lemak 100
9
100
9.53 8.05 10
56.67
0
ju m lah
Parameter
Baku mutu air
limbah
hasil uji outlet
1. Parameter Fisika:
a. TSS (Total Suspended Solid)
Kandungan lumpur yang ada di kolam pengolahan dipengaruhi oleh nilai TSS dari limbah cair yang masuk dalam kolam pengolahan. Semakin tinggi nilai TSS semakin besar kandungan lumpurnya. Dari hasil uji laboratorium yang dilakukan oleh Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) kota Surakarta diperoleh hasil bahwa sampel air di inlet 111,9 mg/L dan 9,53 mg/L di outlet. Berdasarkan syarat maksimum yang dijinkan oleh Peraturan Menteri Lingkungan Hidup nomor 5 tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik yaitu 100 mg/L sehingga memenuhi persyaratan dan layak untuk di buang ke badan air penerima yaitu Sungai Kali Anyar.
2. Parameter Kimia:
a. pH
Berdasarkan hasil pengujian di laboratorium didapatkan hasil bahwa sampel air di inlet mempunyai pH 7,7 dan 8,05 di outlet. Berdasarkan syarat maksimum yang dijinkan oleh Peraturan Menteri Lingkungan Hidup nomor 5 tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik yaitu antara 6,9-9, sehingga memenuhi persyaratan dan layak untuk di buang ke badan air penerima yaitu Sungai Kali Anyar.
b. BOD
5Berdasarkan hasil penelitian, BOD
5(Biologycal Oxygen Demand) inlet 197,5 mg/L dan outlet 56,67 mg/L hal ini menunjukkan zat organik yang terdapat dalam air limbah cair dapat teroksidasi dan terurai dengan suhu 26,85 °C. Berdasarkan syarat maksimum yang dijinkan oleh Peraturan Menteri Lingkungan Hidup nomor 5 tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik yaitu 100 mg/L sehingga memenuhi persyaratan dan layak untuk di buang ke badan air penerima yaitu Sungai Kali Anyar.
3. Perhitungan Efisiensi
Nilai efisiensi pengolahan COD, BOD
5dan TSS IPAL Mojosongo dapat dihitung
dengan menggunakan rumus sebagi berikut:
E =
× 100%
Dengan:
` E = Efisiensi (%)
C = Konsentrasi efluen (mg/l) Co = Konsentrasi influen (mg/l) Perhitungan:
a. Efisiensi COD
E =
× 100%
=
× 100%
= 60,7 % b. Efisiensi BOD
5E =
× 100%
=
× 100%
= 71,3 % c. Efisiensi TSS
E =
× 100%
=
× 100%
= 91,5 %
Nilai efisiensi dari perhitungan data yang diperoleh, efisiensi pengolahan COD adalah 60,7 % dan untuk BOD
5adalah 71,3 %. Sedangkan nilai untuk TSS adalah 91,5 %, lebih dari 50 % karena untuk kolam pengolahan merupakan pengolahan lanjutan dari pengolahan pendahuluan sehingga menunjukkan bahwa sistem pengolahan dan pengendapan lumpur juga berlangsung baik. Efisiensi diatas 50%
menunjukkan bahwa sistem pengolahan telah berlangsung dengan baik.
4.3 Prediksi Umur Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Mojosongo 4.3.1 Perhitungan Volume
1. Bak Pengendap Awal
Air buangan yang dipompa dari sump pump masuk ke bak pengendap awal, disini air limbah bisa diukur debitnya melalui V notch, biasanya pada bak pengendap awal ini air limbah akan dipisahkan, pasir yang akan mengendap dan plastik maupun busa akan tertahan pada penyekat yang kemudian akan diambil secara manual dan dibuang ketempat sampah. Sedangkan pasir yang ikut terbawa aliran akan mengendap pada bak pengendap awal perlu dikuras secara manual dan lumpurnya ditampung di bak pengering lumpur. Bak Pengendap awal dapat dilihat pada Gambar 4.9 di bawah ini:
Gambar 4.9 Bak Pengendap Awal dan Potongan
Dari Gambar 4.9 dapat diketahui:
a. Air yang mengalir dalam bak pengendap awal ini adalah 40-50 liter/detik.
b. Luasannya yaitu (21 m × 6 m) + (2,8 m × 1,5 m) + (9,4 m × 1,3 m) = 142,4 m
2c. Dengan dasar bangunan yang dibuat miring dan kedalamnya 2,5 m.
d. Volume air yang ada dalam bak ini adalah 356,05 m³ = 356050 liter
2. Bak Aerasi I
Dari bak pengendap awal air buangan secara gravitasi akan mengalir menuju bak aerasi I, pada bak ini aerator dihidupkan untuk menambah oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme untuk menguraikan zat organik. Air limbah yang masuk pada aerasi I perlu dibiarkan selama 1 sampai dengan 2 minggu untuk dapat mengembangbiakkan mikroorganisme. Bak aerasi I dilengkapi dengan 2 buah aerator. Bak aerasi I dapat dilihat pada Gambar 4.10 di bawah ini:
Gambar 4.10 Bak Aerasi I
Dari Gambar 4.10 dapat diketahui:
a. Luasannya yaitu 26 m × 47,5 m = 1235 m
2b. Kedalaman bangunan 3,5 m
c. Volume air yang tertampung yaitu 4322,5 m³ = 4322500 liter
3. Bak Aerasi II
Dari bak aerasi I air akan mengalir secara gravitasi pula ke bak aerasi II dan disini
aerator juga harus dihidupkan untuk menambah oksigen. Lumpur yang
mengendap di bak aerasi akan diproses dengan cara memompa lumpur tersebut ke
bak pengering (sludge drying bed). Untuk itu perlu dilakukan pengurasan secara
periodik, untuk pengurasan lumpur disediakan pompa lumpur dilengkapi dengan
pontoon serta pipa fleksibel untuk hisap maupun tekan. Bak aerasi II dapat dilihat
pada Gambar 4.11.
Gambar 4.11 Bak Aerasi II
Dari Gambar 4.11 dapat diketahui:
a. Luasannya yaitu 23 m × 51 m = 1173 m
2b. Kedalaman bangunan 3,5 m
c. Volume air yang tertampung yaitu 4105,5 m³ = 4105500 liter
4. Bak Sedimentasi
Air buangan dari bak aerasi II secara gravitasi akan mengalir ke bak sedimentasi.
Air limbah yang telah diaerasi pada bak aerasi I dan bak aerasi II sebagian besar partikel-partikelnya akan mengendap di dalam bak sedimentasi ini, dari bak ini air limbah sudah bisa dibuang ke badan air penerima, kadar BOD sudah mulai turun.
Bak sedimentasi dapat dilihat pada Gambar 4.12.
Gambar 4.12 Bak Sedimentasi
Dari Gambar 4.12 dapat diketahui:
a. Luasannya yaitu 59,51 m × 47,40 m = 2820,77 m
2b. Kedalaman bangunan 2,8 m
c. Volume air yang tertampung yaitu 7898,17 m³ = 7898170 liter
5. Bak Pengering Lumpur (Sludge Drying Bed)
Lumpur yang dipompa dari aerasi I dan II maupun sedimentasi akan mengalir lewat jaringan pipa lumpur dan masuk ke sludge drying bed, secara bergiliran semua terisi. Setelah lumpur yang masuk ke dalam bak kering yang memakan waktu 30 hari lumpur diambil untuk dibuang atau dimanfaatkan sebagai pupuk.
a. Dalam bak ini terdiri dari 12 bak dengan luasan masing-masing 8 m × 8 m = 64 m
2/bak.
b. Kedalaman bangunan 2 m
c. Volume lumpur yang terdapat pada masing-masing bak adalah 128 m³
4.3.2 Jumlah Pertumbuhan Penduduk
Data pertumbuhan penduduk pada Kelurahan Mojosongo, Kadipiro, Nusukan, dan Perumnas Mojosongo dari tahun 2009-2015 dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan diagram pertumbuhan penduduk dapat dilihat pada Gambar 4.13.
Tabel 4.2 Pertumbuhan Jumlah Penduduk
Tahun Jumlah Penduduk Kelurahan
Jumlah Mojosongo Nusukan Kadipiro
2009 41969 29705 49172 120846
2010 43863 27537 48.326 119726
2011 45233 28002 50324 123559
2012 48410 29502 48467 126379
2013 49173 30998 53461 133632
2014 49123 30789 53544 133456
2015 51601 29999 56381 137981
Sumber: Dispendukcapil Kota Surakarta
Dari data jumlah pelanggan IPAL Mojosongo, dapat dilihat diagram pertumbuhan penduduk pada Gambar 4.13.
Gambar 4.13 Diagram pertumbuhan penduduk IPAL Mojosongo
4.3.3 Jumlah Pertumbuhan Pelanggan dari IPAL Mojosongo
Data jumlah pelanggan IPAL Mojosongo pada setiap kelurahan dapat dilihat pada Tabel 4.3, dengan jumlah total pada tahun 2015 yaitu 5.425 SR.
Tabel 4.3 Pelanggan SR IPAL Mojosongo Nama Kelurahan
Tahun
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Mojosongo 422 431 433 433 456 459 537 681 682 Nusukan 682 692 702 706 712 714 881 1123 1128 Kadipiro 123 123 124 126 127 128 322 363 365 Perumnas
Mojosongo 3247 3248 3248 3249 3249 3249 3249 3249 3250 Jumlah 4474 4494 4507 4514 4544 4550 4989 5416 5425 Sumber: PDAM Kota Surakarta
` Dari data jumlah pelanggan IPAL Mojosongo, dapat dilihat diagram pertumbuhan pelanggan pada Gambar 4.14.
110000 115000 120000 125000 130000 135000 140000
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 120846
119726 123559
126379 133632
133456 137981
Ju m lah Pe n d u d u k
Tahun
jumlah
penduduk
Gambar 4.14 Diagram pertumbuhan pelanggan IPAL Mojosongo
4.3.4 Prediksi Pertumbuhan Penduduk IPAL Mojosongo
Tabel 4.4 Jumlah Pertumbuhan Penduduk pada Pelanggan IPAL Mojosongo Tahun Jumlah Penduduk Kelurahan
Jumlah Mojosongo Nusukan Kadipiro
2009 41969 29705 49172 120846
2010 43863 27537 48.326 119726
2011 45233 28002 50324 123559
2012 48410 29502 48467 126379
2013 49173 30998 53461 133632
2014 49123 30789 53544 133456
2015 51601 29999 56381 137981
Sumber: Dispendukcapil Kota Surakarta
Rata-rata pertambahan jumlah penduduk dari tahun 2009 – 2015 adalah:
Ka = (Pa – P
1) / (T
2– T
1)
Ka = (137981 - 120846) / (2015 – 2009) Ka = 2855,83 2856
1. Prediksi jumlah penduduk 10 tahun (2025) P
2025= Po + Ka (Tn − To)
P
2025= 137981 + 2856 (2025 – 2015)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 4474 4494 4507 4514 4544 4550
4989 5416 5425
Ju m lah p e lan gg an
Tahun
Series1
P
2025= 137981 + 2856 (10) P
2025= 166541 jiwa
2. Prediksi jumlah penduduk 20 tahun (2035) P
2035= Po + Ka (Tn − To)
P
2035= 137981 + 2856 (2035 – 2015) P
2035= 137981 + 2856 (20)
P
2035= 195101 jiwa
Berdasarkan perhitungan diatas pertambahan penduduk mengalami kenaikan.
Jumlah penduduk pada tahun 2025 adalah 166541 jiwa dan jumlah penduduk pada tahun 2035 adalah 195101 jiwa.
4.3.5 Prediksi Pertambahan Pelanggan IPAL Mojosongo
Prediksi pertambahan pelanggan IPAL Mojosongo dihitung dengan metode aritmatik untuk masing-masing jenis pelanggan, kemudian dijumlahkan sehingga akan diperoleh data yang lebih akurat untuk perencanaan. Perhitungan tersebut dihitung dengan asumsi setiap perubahan data negatif dianggap tetap. Data-data pelanggan dari Tabel 4.5 dianalisis dengan rumus dibawah ini:
Tabel 4.5 Pelanggan IPAL Mojosongo dari Tahun 2007-2015
Tahun
Nama Kelurahan
Jumlah
SR Selisih
Selisih Mojosongo Nusukan Kadipiro Perumnas
Mojosomgo %
2007 422 682 123 3247 4474
2008 431 692 123 3248 4494 20 0,45
2009 433 702 124 3248 4507 13 0,29
2010 433 706 126 3249 4514 7 0,16
2011 456 712 127 3249 4544 30 0,66
2012 459 714 128 3249 4550 6 0,13
2013 537 881 322 3249 4989 439 9,65
2014 681 1123 363 3249 5416 427 8,56
2015 682 1128 365 3250 5425 9 0,17
Jumlah 20,06
Persentase pertambahan penduduk rata-rata pertahun adalah:
r =
r =
r = 2,2 % = 0,02
Rata-rata pertambahan jumlah pelanggan dari tahun 2007-2015 adalah:
Ka = (Pa – P
1) / (Tn - To)
Ka = (5425 - 4474) / (2015 – 2007) Ka = 118,87 119
1. Metode Aritmatika
a. Prediksi jumlah pelanggan 10 tahun (2025) P
2025= Po + Ka (Tn − To)
P
2025= 5425+ 119 (2025 – 2015) P
2025= 5425 + 119 (10)
P
2025= 6615 SR
b. Prediksi jumlah pelanggan 20 tahun (2035) P
2035= Po + Ka (Tn − To)
P
2035= 5425 + 119 (2025 – 2015) P
2035= 5425 + 119 (20)
P
2035= 7805 SR
2. Metode Geometrik
a. Prediksi jumlah pelanggan 10 tahun (2025) P
n= P
o× ( 1 + r )
nP
2025= 5425 × (1 + 0,02)
10P
2025= 6613 SR
b. Prediksi jumlah pelanggan 20 tahun (2035) P
n= P
o× ( 1 + r )
nP
2035= 5425 × (1 + 0,02)
20P
2035= 8061 SR
Berdasarkan perhitungan diatas pertambahan pelanggan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Mojosongo mengalami kenaikan. Jumlah pelanggan IPAL tahun 2035 sebesar 7805 SR (aritmatika) dan 8061 SR (geometrik).
4.3.6 Kebutuhan Air Rumah Tangga
1. Kebutuhan Air Rumah Tanggan Menurut Petunjuk Teknis Perencanaan Rancangan Teknik Sistem Penyediaan Air Minum,
K
art= Jumlah pelanggan
2025× 5 × 150 liter/orang/hari K
art= 6614 × 5 × 150 liter/orang/hari
K
art= 4.960.500 liter /hari K
art= 57 liter/detik
2. Debit Air Limbah (80% dari air bersih) Q
al= 80 % × K
artQ
al= 0,8 × 57 liter/detik Q
al= 46 liter/detik
Berikut adalah perhitungan pertambahan jumlah pelanggan dan debit air limbah IPAL Mojosongo sampai tahun 2035 dapat dilihat pada Tabel 4.6.
Tabel 4.6 Pertambahan Jumlah Pelanggan
TAHUN SR Debit Air Limbah (liter/detik) Geometrik Aritmatika Geometrik Aritmatika
2025 6613 6615 46 46
2026 6745 6734 47 47
2027 6880 6853 48 48
2028 7018 6972 49 48
2029 7158 7091 50 49
2030 7301 7210 51 50
2031 7447 7329 52 51
2032 7596 7448 53 52
2033 7748 7567 54 53
2034 7903 7686 55 53
2035 8061 7805 56 54
Dari hasil perhitungan diperoleh:.
Perhitungan menurut jumlah pelanggan didapat bahwa jumlah pelanggan IPAL Mojosongo di tahun 2025 sebesar 6615 SR (aritmatika) dan 6613 (geometrik) dengan jumlah limbah cair yang dihasilkan 46 liter/detik dan jumlah pelanggan tahun 2035 sebesar 7805 SR (aritmatika) dan 8061 SR (geometrik) dengan jumlah limbah cair yang dihasilkan 54 liter/detik dan 56 liter/detik. Sedangkan kapasitas IPAL Mojosongo saat ini sebesar 50 liter/detik, sehingga dengan kapasitas pengolahan tersebut IPAL Mojosongo 10 tahun kedepan masih mampu melayani masyarakat sedangkan untuk 20 tahun kedepan IPAL Mojosongo tidak mampu mengolah limbah cair untuk wilayah Kelurahan Mojosongo 20 tahun kedepan.
4.3.7 Waktu Proses Pengolahan (Waktu Tinggal)
1. Perhitungan waktu proses pengolahan/ waktu tinggal Contoh Perhitungan pada bak aerasi I:
Q =
40 liter/detik =
t =