PENENTUAN KRITERIA VARIABEL OPERASIONAL UNIT SEDIMENTASI LIMBAH CAIR INDUSTRI KERTAS BERDASARKAN
TIPE PENGENDAPAN LUMPUR AKTIF
FATIHATURRIZKY AMELIA
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 dengan judul “Penentuan Kriteria Variabel Operasional Unit Sedimentasi Limbah Cair Industri Kertas Berdasarkan Tipe Pengendapan Lumpur Aktif” adalah karya saya dengan arahan dari dosen 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, Juli 2021 Fatihaturrizky Amelia F44170025
ABSTRAK
FATIHATURRIZKY AMELIA. Penentuan Kriteria Variabel Operasional Unit Sedimentasi Limbah Cair Industri Kertas Berdasarkan Tipe Pengendapan Lumpur Aktif. Dibimbing oleh ALLEN KURNIAWAN.
Unit sedimentasi sekunder di dalam lumpur aktif diperlukan karena tingginya konsentrasi biomassa akibat degradasi material organik limbah cair industri kertas secara biologis. Proses pengendapan di dalam sedimentasi sekunder terbagi menjadi empat tipe pengendapan, yaitu discrete particle settling, flocculant settling,
hindered settling dan compression settling. Penelitian keempat tipe pengendapan
bertujuan untuk menentukan kriteria variabel operasional unit sedimentasi sekunder dan memberi rekomendasi kapasitas pengolahan limbah cair untuk skala lapangan. Penelitian ini dilakukan dengan menerapkan 3 variasi HRT, yaitu HRT 6 jam, 8 jam, dan 12 jam untuk mengetahui pengaruh perubahan HRT terhadap karakteristik partikel dan kecepatan pengendapan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa partikel limbah cair industri kertas memiliki kecenderungan untuk membentuk flok secara alami dan meningkatkan kecepatan pengendapan, meskipun pembubuhan flokulan dan koagulan tetap dibutuhkan untuk memaksimalkan reduksi TS. Sebagai upaya memenuhi kebutuhan luas area optimum, biaya instalasi terendah, dan efisiensi unit terbaik, maka operasional unit sedimentasi sekunder lumpur aktif dijalankan dengan HRT 6 jam, SLR 102,46 kg/m2.hari, dan HLR sebesar 42,16 m3/m2.hari.
Kata kunci: discrete particle settling, flocculant settling, hindered settling and
compression settling
ABSTRACT
FATIHATURRIZKY AMELIA. Determination of Operational Variables Criteria for Paper Mill Wastewater Sedimentation Unit Based on Sedimentation Type of Activated Sludge. Supervised by ALLEN KURNIAWAN.
Secondary sedimentation unit in activated sludge is often used due to high concentration of biomass as an effect from organic material degradation with biological process. The sedimentation process is divided into four types of, there are discrete particle settling, flocculant settling, hindered settling and compression settling. The study of sedimentation types is for determining operational variables criteria of secondary sedimentation unit and give a recommendation about unit capacity in the field scale. This study use three variation of HRT in order to know it’s impact to particles characteristic and settling velocity. The result of this study show that particles in paper mill wastewater has an ability to turn into floc naturally and increase the settling velocity, although flocullant and coagulant still needed to maximize TS reduction. In order to fulfill requirements of the optimum area, lowest cost instalation, and the optimum efficiency, then the operation of activated sludge secondary sedimentation was carried out with HRT of 6 hour, SLR limit of 102,46 kg/ m2.day, and an HLR of 42,16 m3/ m2.day.
Keywords: compression settling, discrete particle settling, flocculant settling, hindered settling.
iii
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2021
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah, dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2021
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah, dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada
Program Studi Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan PENENTUAN KRITERIA VARIABEL OPERASIONAL UNIT SEDIMENTASI LIMBAH CAIR INDUSTRI KERTAS BERDASARKAN
TIPE PENGENDAPAN LUMPUR AKTIF
FATIHATURRIZKY AMELIA
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
v
Tim Penguji pada Ujian Skripsi:
1 Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.S.
vii
Judul Skripsi : Penentuan Kriteria Variabel Operasional Unit Sedimentasi Limbah Cair Industri Kertas Berdasarkan Tipe Pengendapan Lumpur Aktif Nama : Fatihaturrizky Amelia
NIM : F44170025
Disetujui oleh Pembimbing :
Dr. Eng. Allen Kurniawan, S.T., M.T.
NIP. 19820729 201012 1 005 __________________
Diketahui oleh Ketua Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan:
Dr. Ir. Erizal, M.Agr., IPM NIP. 19650106 199002 1 001
__________________
Tanggal Ujian: Kamis, 8 Juli 2021
Tanggal Lulus:
(tanggal penandatanganan oleh Dekan Fakultas/Sekolah …)
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanaahu wa Ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2021 sampai bulan Mei 2021 ini pengolahan limbah cair industri kertas melalui proses biologis dengan judul “Penentuan Kriteria Variabel Operasional Unit Sedimentasi Limbah Cair Industri Kertas Berdasarkan Tipe Pengendapan Lumpur Aktif”.
Terima kasih penulis ucapkan kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam membantu secara langsung maupun tidak langsung dalam penyusunan skripsi ini, khususnya kepada:
1. Allah SWT yang senantiasa memberikan anugerah dalam kehidupan penulis. 2. Kedua orang tua yang senantiasa memberikan dukungan lahir dan batin. 3. Dr. Eng. Allen Kurniawan, S.T., M.T. yang telah membimbing dan banyak
memberi saran selama proses penelitian hingga penulisan laporan akhir. 4. Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.S., Dr. Satyanto Krido Saptomo, S.TP., M.Si selaku
penguji, dan Dr. Yudi Chadirin, S.TP., M.Agr selaku moderator sidang yang membantu proses pengujian tugas akhir.
5. Etty Herawati, Dipl. Kim dan Fretty Yurike, M.Si selaku staf Laboratorium Limbah Padat dan Bahan Berbahaya dan Beracun (B3), Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan yang telah memberi bimbingan dan orientasi laboratorium selama penelitian berlangsung.
6. Owen Jacob Notonugroho, Adhirajasa Wirayudhatama, Fadhila Rahma Ismail dan teman-teman SIL 54 yang telah memberikan dukungan, doa, dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan dan bagi kemajuan ilmu pengetahuan..
Bogor, Juli 2021
ix
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL x DAFTAR GAMBAR x DAFTAR LAMPIRAN x DAFTAR NOTASI xi I PENDAHULUAN 1 1.1Latar Belakang 1 1.2Rumusan Masalah 2 1.3Tujuan 2 1.4Manfaat 2 1.5Ruang Lingkup 3 II TINJAUAN PUSTAKA 4 2.1Lumpur Aktif 4 2.2Sedimentasi 4 III METODE 63.1Waktu dan Tempat 6
3.2Alat dan Bahan 6
3.3Prosedur Kerja 6
IV HASIL DAN PEMBAHASAN 13
4.1Karakteristik limbah cair industri kertas 13
4.2Discrete particle settling 14
4.3Flocculant settling 16
4.4Hindered dan compression settling 23 4.5Penerapan analisis tipe pengendapan dalam perencanaan unit sedimentasi
29
V SIMPULAN DAN SARAN 32
5.1Simpulan 32
5.2Saran 32
DAFTAR PUSTAKA 33
LAMPIRAN 36
DAFTAR TABEL
1 Rekapitulasi debit operasional lumpur aktif 8 2 Ketentuan nilai 𝐶d model discrete particle settling 9
3 Hasil uji anova hindered settling 27
4 Estimasi ketinggian lumpur yang terbentuk pada zona kompresi 28 5 Estimasi solid loading rate dan hydraulic loading rate 28 6 Perbandingan SLR dan HLR penelitian dan literatur 29
DAFTAR GAMBAR
1 Ilustrasi zona tipe pengendapan 5
2 Alat penelitian. (a) gelas ukur, labu ukur, bulb, tabung reaksi, erlenmeyer, gelas piala, pipet, dan bulb; (b) seperangkat reaktor lumpur aktif
6
3 Diagram alir tahap persiapan 7
4 Ilustrasi konfigurasi lumpur aktif 8
5 Hindered settling. (a) Ilustrasi zona pengendapan; (b) prosedur grafis untuk memperoleh area pengendapan
10
6 Diagram alir monitor kinerja proses 11
7 Rekapitulasi kadar COD limbah cair industri kertas 13 8 Rekapitulasi kadar TS limbah cair industri kertas 14 9 Perbandingan kecepatan pengendapan diskrit, diameter partikel,
dan bilangan Reynold. (a) HRT 6 jam; (b) HRT 8 jam; (c) HRT 12 jam
15
10 Data persen reduksi flocculant settling HRT 6 jam 16 11 Data persen reduksi flocculant settling HRT 8 jam 19 12 Data persen reduksi flocculant settling HRT 12 jam 21 13 Data perubahan ketinggian lumpur HRT 6 jam 24 14 Data perubahan ketinggian lumpur HRT 8 jam 25 15 Data perubahan ketinggian lumpur HRT 12 jam 25 16 Estimasi posisi 𝒕𝒖 dan 𝑯𝒖 pada kurva hindered settling. (a) HRT
6 jam; (b) HRT 8 jam; (c) HRT 12 jam
27 17 Penentuan dimensi unit sedimentasi berdasarkan nilai HLR di
setiap variasi HRT lumpur aktif. (a) Prediksi lebar unit; (b) Prediksi panjang unit; (c) Pediksi luas unit
30
DAFTAR LAMPIRAN
xi
DAFTAR NOTASI
Qp = Laju aliran influen (L/jam)
Qa = Laju aliran pada unit aerasi (L/jam)
Qs = Laju aliran pada efluen sedimentasi (L/jam)
Qus = Laju aliran bawah (underflow) (L/jam)
Qw = Debit kelebihan lumpur (L/jam)
Qr = Debit resirkulasi (L/jam)
Cd = Drag Coefficient (mg/L)
𝑣 = Kecepatan pengendapan bebas (m/detik) 𝑔 = Percepatan gravitasi (m/detik2)
𝜌𝑠 = Massa jenis partikel (kg/m3) 𝜌 = Massa jenis fluida (kg/m3) 𝑑 = Diameter partikel (mm)
