Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya. Jl. Mayjen Haryono, Malang 1) 2)

PERBANDINGAN DESAIN IPAL FIXED-MEDIUM SYSTEMS ANAEROBIC FILTER DENGAN MOVED-MEDIUM SYSTEMS AEROBIC ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR UNTUK PUSAT PERTOKOAN DI SURABAYA

THE COMPARISON WWTP DESIGN BETWEEN FIXED-MEDIUM SYSTEMS ANAEROBIC FILTER WITH MOVED-MEDIUM SYSTEMS AEROBIC ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR FOR SHOPPING

CENTRE IN SURABAYA

Mohammad Razif ¹⁾ dan Ahmad Rahmat Habibi Bilal ²⁾

1,2) Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP-ITS Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya

1) Pasca Sarjana Universitas Brawijaya Jl. Mayjen Haryono, Malang

Email: ¹⁾ razif@its.ac.id; ²⁾ habibi_shawn11@yahoo.com

Abstrak

Studi ini akan membandingkan perencanaan IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah) dengan Anaerobic Filter (AF) fixed-medium systems dan perencanaan IPAL dengan Rotating Biological Contactor (RBC) moved-medium systems yang akan digunakan untuk mengolah limbah pusat pertokoan. Studi ini dilakukan dengan pengumpulan data primer dan sekunder, kemudian dilanjut dengan tinjauan pustaka, baru dilakukan perhitungan dan penggambaran Detail Engineering Design (DED) serta perhitungan Rencana Anggaran Biaya (RAB), setelah itu dilakukan pembahasan untuk memperoleh kesimpulan dan saran yang relevan dengan tujuan studi ini. Dari perhitungan DED didapat dimensi Bak Ekualisasi 6,12m x 6,12m x 3,3m;

Septic Tank 4,64m x 2,32m x 3m; Anaerobic Filter 1,05m x 0,53m x 3m; Rotating Biological Contactor 4,12m x 2,82m x 1,09m; Filter Press 5,15m x 2,95m x 2,38m. Sedangkan RAB yang dibutuhkan untuk IPAL dengan AF sebesar Rp.258.000.000 dan untuk IPAL dengan RBC sebesar Rp.366.000.000. Untuk kelebihan IPAL dengan AF adalah luas lahan lebih kecil, menghasilkan biogas 14,3 m ³ /hari, biaya Operasi dan Pemeliharaan (OP) lebih kecil; tapi kekurangannya adalah waktu tinggalnya yang lebih lama yaitu 24 jam. Sedangkan untuk kelebihan IPAL dengan RBC adalah waktu tinggal singkat 1,5 jam, produksi lumpur kecil 38,13 kg/hari; tapi kekurangannya keperluan lahan lebih luas, biaya Operasi dan Pemeliharaan lebih besar.

Kata kunci: IPAL pusat pertokoan, Anaerobic Filter, Fixed-medium Systems, Rotating Biological Contactor, Moved-medium Systems

Abstract

This study will compare between the WWTP design with anaerobic filters and WWTP design with rotating

biological contactor for treating waste water of shopping center. This study is done with collecting some

primary-secondary data, than follows with collecting some literature, than performed calculation and

depiction of DED plus calculation of RAB, after that will made discussion to get some conclusions and

suggestions which relevant with the purpose of this final project. From calculation of DED has been obtained

the dimention of Equalization Tank 6,12m x 6,12m x 3,3m; Septic Tank 4,64m x 2,32m x 3m; Anaerobic

Filter 1,05m x 0,53m x 3m; Rotating Biological Contactor 4,12m x 2,82m x 1,09m; Filter Press 5,15m x

2,95m x 2,38m. Whereas the RAB that needed for WWTP with anaerobic filter reached IDR.258.000.000

and for WWTP with rotating biological contactor reached IDR.366.000.000. For the advantages of WWTP

with AF have smaller land area, produce biogas 14,3 m ³ /day, smaller Operational and Maintenance cost; but

the disadvantages have long td until 24 hours. Whereas the advantages of WWTP with RBC have shorter td

2013) [4], barulah kemudian dibuang ke badan air penerima. Pada IPAL sendiri terdapat beberapa proses yang bisa dijadikan sebagai alternatif pengolahan (Reynolds, 1996) [5], yaitu secara aerobik dan anaerobik, yang mana keduanya dapat diterapkan untuk mengolah limbah yang berasal dari mal, namun memiliki tingkat efisiensi yang berbeda-beda (Praditya, 2013) [6]. Pada studi ini telah didesain unit-unit IPAL yang meliputi anaerobic filter serta aerobic rotating biological contactor melalui perhitungan DED sampai pada gambar-gambar unit IPAL tersebut, juga telah dihitung berapa rencana anggaran biaya (RAB) yang dibutuhkan untuk merealisasikan masing-masing unit IPAL tersebut, sehingga dapat diketahui masing- masing kelebihan, kekurangan, keefektifan tingkat pengolahan dari masing-masing unit IPAL tersebut, serta efisiensi dari segi pendanaan yang dibutuhkan. Dari tinjauan pustaka diketahui bahwa Rakhmadany (2013) [7] telah mendisain IPAL dengan Anaerobik Filter yang menyimpulkan kelebihan unit ini ialah nilai removalnya tinggi, biaya operasi rendah, dan kekurangannya karena dihasilkan gas dan td lama. Ramdhani (2013) [8] dalam disain IPAL juga telah menyimpulkan bahwa efisiensi proses anaerobik filter (89,82%

removal BOD) dan aerobik filter (89,80% removal BOD) lebih kecil dibandingkan dengan kombinasi anaerobik dan aerobik filter (95,46% removal BOD). Penelitian BPPT (Anonim, 2012) [9] untuk IPAL memakai Unit RBC di DKI bisa menghilangkan BOD sebesar 60% sampai 93%.

METODE

Pada studi kali ini digunakan alur perencanaan untuk mempermudah proses perencanaan yang dilakukan

agar langkah-langkah menjadi jelas sehingga tujuan perencanaan dapat tercapai dengan baik. Untuk lebih

jelasnya alur perencanaan pada studi kali ini dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Alur perencanaan

HASIL DAN PEMBAHASAN

Debit dan Karakteristik Air Limbah Pusat Pertokoan

Gambar 2. Diagram Alir Alternatif IPAL I Alternatif IPAL II :

Gambar 3. Diagram Alir Alternatif IPAL II Hasil Perhitungan dan Gambar DED unit IPAL

Bak Ekualisasi

Bak ekualisasi digunakan untuk mengatasi kondisi influent yang fluktuatif baik dari segi debit maupun beban air limbahnya, untuk itu dilakukan pengadukan pada unit ini untuk menghomogenkan beban air limbah yang masuk dan mengkonsistenkan jumlah debitnya. Kapasitas Bak sebesar 112,52m ³ dengan dimensi 6m x 6m x 3m. Inlet berbentuk pipa dengan diameter 0,05m panjang 1m dan headloss yang terjadi sebesar 0,065m. Pada bak juga digunakan pompa berjenis submersible dengan Head Pompa 10,3m untuk proses pengaliran menuju unit selanjutnya dan proses pengadukan air limbah dalam bak. Denah bak ekualisasi di Gambar 4.

Gambar 4. Denah Bak Ekualisasi Gambar 5. Potongan Melintang Bak Ekualisasi

Septic Tank

Septic tank berfungsi sebagai bak pengendap pertama untuk mengendapkan partikel diskrit yang terkandung

dalam air limbah secara fisik. Kapasitas septic tank sebesar 32,3m ³ dengan td selama 3 jam dan dimensi

sebesar 4,5m x 2,5m x 3m. Untuk inlet dan outlet septic tank ini juga berbentuk pipa berdiameter 0,04m

dengan panjang 0,5m dan headloss yang terjadi sebesar 0,09m. Pada unit septic tank ini juga dihasilkan

lumpur sebesar 58,3kg/hari. Denah Septic Tank di Gambar 6.

Gambar 6. Denah Septic Tanki Gambar 7. Potongan Melintang Septic Tank

Mass balance yang terjadi dalam unit septic tank ini diperlihatkan di Gambar 8. Dari gambar tersebut dapat diketahui % removal unit septic tank sebesar COD 25,3%; BOD 5 26,85%; TSS 53,71%.

Gambar 8. Mass Balance Unit Septic Tank Rotating Biological Contactor

Unit pengolahan biologis yang digunakan pada alternatif IPAL I yaitu RBC yang menerapkan proses attached growth (Jeppsson, 1996) [10], dengan sistem media-putar. Media berbentuk piringan (disk) yang disusun secara berjajar horizontal yang diputar menggunakan motor dengan kecepatan putar 1-6 rpm.

Dari perhitungan didapat dimensi RBC yaitu 4,5m x 3m x 1m dengan td selama 1,5 jam dan jumlah media sebesar 189 disk dengan spesifikasi media diameter 2,72m ketebalan 1cm dan ketinggian media tercelup air sedalam 0,5m. Inlet unit RBC adalah outlet dari unit septic tank, sementara outlet dari unit RBC berbentuk pipa dengan diameter 0,34m panjang 0,5m dan headloss yang terjadi sebesar 0,02m. Pada unit RBC ini proses berjalan secara aerobik sehingga menghasilkan lumpur, dengan jumlah sebesar 38,13 kg/hari. Denah Unit RBC di Gambar 9 dan modul media RBC di Gambar 11.

Gambar 9. Denah Unit RBC Gambar 10. Potongan Melintang Unit RBC

Gambar 11. Modul Media RBC Gambar 12. Tampak Samping Media RBC

Mass balance yang terjadi dalam unit rotating biological contactor (RBC) ini diperlihatkan di Gambar 13.

Dari gambar tersebut didapat % removal unit rotating biological contactor sebesar COD 95%; BOD 5 96%;

TSS 96%.

Gambar 13. Mass Balance Unit Rotating Biological Contactor

Anaerobic Filter

Unit pengolahan biologis yang digunakan pada alternatif IPAL II adalah anaerobic filter (AF) yang menerapkan proses attached growth dengan sistem media-tetap. Media yang digunakan adalah media sarang tawon yang terbuat dari plastik. Dari perhitungan dengan bantuan beberapa grafik (Sasse, 1998) [11] didapat dimensi AF yaitu 1m x 0,5m x 3m dengan tinggi media yang digunakan yaitu 2m dan td yang terjadi selama 24 jam. Inlet dan outlet AF ini berbentuk pipa dengan diameter 0,05m panjang 0,3m dan headloss sebesar 0,15m. Pada unit AF ini proses berjalan secara anaerobik sehingga tidak menghasilkan lumpur melainkan biogas sebesar 14,3 m ³ /hari. Denah Anaerobic Filter diperlihatkan di Gambar 14 dan media sarang tawon diperlihatkan di Gambar 16.

Gambar 14. Denah Anaerobic Filter Gambar 15. Potongan Melintang Anaerobic Filter

Gambar 16. Media Sarang Tawon

Mass Balance yang terjadi dalam unit anaerobic filter diperlihatkan di Gambar 17. Dari gambar tersebut didapat % removal unit anaerobic filter sebesar COD 40,8%; BOD 5 97,1%; TSS 97,1%.

Gambar 17. Mass Balance Unit Anaerobic Filter

Filter Press

Unit pengolahan lumpur yang digunakan adalah Filter Press, karena dianggap lebih efektif dan efisien untuk digunakan mengolah limbah lumpur pusat pertokoan yang tidak memiliki lahan yang luas. Unit filter press terdiri dari 2 komponen yaitu bak penampung lumpur awal dan paket filter press itu sendiri. Bak penampung lumpur awal digunakan untuk menampung lumpur dari unit-unit pengolahan sebelumnya sebelum masuk pada filter press. Untuk alternatif IPAL I, dimensi bak penampung lumpur awal yaitu 0,7m x 1m x 1m. Bak ini akan menampung lumpur hasil olahan unit septic tank. Sementara untuk alternatif IPAL II, dimensi bak penampung lumpur awal yaitu 1,2m x 1m x 1m. Pada alternatif II bak akan menampung lumpur olahan dari unit septic tank plus rotating biological contactor. Sementara untuk mesin filter press yang digunakan adalah jenis hydraulic chamber yang memiliki kapasitas untuk mengolah mencapai 25 m ³ /jam dengan spesifikasi panjang total 5,15m lebar total 2,95m tinggi total 2,38m. Denah Unit filter press diperlihatkan di Gambar 18 dan tipikal unit filter press diperlihatkan di Gambar 20.

1. Dimensi Bak Ekualisasi 6,12m x 6,12m x 3,3m.

2. Dimensi Septic Tank 4,64m x 2,32m x 3m.

3. Dimensi Anaerobic Filter 1,05m x 0,53m x 3m.

4. Dimensi Rotating Biological Contactor 4,12m x 2,82m x 1,09m.

5. Dimensi Filter Press 5,15m x 2,95m x 2,38m.

Lay Out IPAL

Lay out IPAL untuk alternatif I (Anaerobik Filter) hasil perencanaan diperlihatkan Gambar 21. Lahan yang dibutuhkan untuk membangun IPAL alternatif I seluas 0,02 ha.

Gambar 21. Lay Out IPAL Alternatif alternatif I (Anaerobik Filter)

Lay out IPAL untuk alternatif II (rotating Biological Contactor) hasil perencanaan diperlihatkan di Gambar 22. Sedangkan lahan yang dibutuhkan untuk pembangunan IPAL alternatif II seluas 0,025 ha.

Gambar 22. Lay Out IPAL Alternatif IPA II (Rotating Biological Contactor)

Hasil Perhitungan RAB untuk IPAL alternatatif I dan II

Anggaran Biaya (RAB) digunakan untuk menentukan volume pekerjaan sekaligus jumlah dana yang

dibutuhkan untuk membangun masing-masing alternatif IPAL. Hasil perhitungan RAB ini dapat dijadikan

sebagai dasar untuk mengambil keputusan bagi pengelola pusat pertokoan terkait. Tabel 1 dan Tabel 2

merupakan hasil ringkasan RAB yang dibutuhkan.

Tabel 1. RAB IPAL Alternatif I

Nama Unit Volume Pekerjaan Biaya Bak Ekualisasi 112,36 m3 45.668.570

Septic Tank 32,29 m3 18.513.489

AF 10,02 m3 53.910.436

Filter Press* 0,7 m3 123.991.831

Total Biaya 243.000.000

Tabel 2. RAB IPAL Alternatif II

Nama Unit Volume Pekerjaan Biaya Bak Ekualisasi 112,36 m3 45.668.570

Septic Tank 32,29 m3 18.513.489

RBC 12,7 m3 160.286.679

Filter Press* 1,2 m3 123.991.831

Total Biaya 349.000.000

*dengan mesin

Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa RAB yang dibutuhkan untuk pembangunan alternatif IPAL I senilai Rp 243.000.000 lebih murah dari pada alternatif IPAL II yang mencapai Rp 349.000.000

Hasil perbandingan alternatif IPAL

Telah dilakukan pembahasan secara rinci tentang kelebihan dan kekurangan dari setiap alternatif IPAL dan diperoleh ringkasan sebagai berikut :

1. Untuk alternatif I, kelebihan IPAL dengan AF adalah luas lahan lebih kecil, menghasilkan biogas 14,3 m ³ /hari, biaya Operasi dan Pemeliharaan (OP) lebih kecil; tapi kekurangannya adalah waktu tinggalnya yang lebih lama yaitu 24 jam.

2. Untuk alternatif II, kelebihan IPAL dengan RBC adalah waktu tinggal singkat 1,5 jam, produksi lumpur kecil 38,13 kg/hari; tapi kekurangannya keperluan lahan lebih luas, biaya Operasi dan Pemeliharaan lebih besar.

KESIMPULAN

1. Dari perhitungan DED didapat dimensi Bak Ekualisasi 6,12m x 6,12m x 3,3m; Septic Tank 4,64m x 2,32m x 3m; Anaerobic Filter 1,05m x 0,53m x 3m; Rotating Biological Contactor 4,12m x 2,82m x 1,09m; Filter Press 5,15m x 2,95m x 2,38m.

2. RAB yang dibutuhkan untuk IPAL dengan AF sebesar Rp.258.000.000 dan untuk IPAL dengan RBC sebesar Rp.366.000.000.

3. Untuk kelebihan IPAL dengan AF adalah luas lahan lebih kecil, menghasilkan biogas 14,3 m ³ /hari, biaya Operasi dan Pemeliharaan (OP) lebih kecil; tapi kekurangannya adalah waktu tinggalnya yang lebih lama yaitu 24 jam.

4. Untuk kelebihan IPAL dengan RBC adalah waktu tinggal singkat 1,5 jam, produksi lumpur kecil 38,13 kg/hari; tapi kekurangannya keperluan lahan lebih luas, biaya Operasi dan Pemeliharaan lebih besar.

Daftar pustaka

1. Anonim. 2013. Jumlah dan Nama Pusat Perbelanjaan di Surabaya Terbaru, [online] available from http://www.wikipedia.co.id (accessed March 15, 2014)

2. Tchobanoglous, G. 1998. Small and Decentralized Wastewater Management Systems. WCB McGraw- Hill.

3. Yang, Y. H., and Lou, H. H., 2000, Synthesis of an optimal wastewater reuse work. Waste Management.

Aerobik, Anaerobik, dan Kombinasi Aerobik dan Anaerobik di Kota Surabaya. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Lingkungan ITS. Surabaya.

9. Anonim. 2012. Pengolahan Air Limbah dengan Reaktor Biologis Putar. [online] available from:

http://www.kelair.bppt.go.id (accessed March 15, 2014).

10. Jeppsson. 1996. Modelling Aspects of Wastewater Treatment Processes. Dissertation. Lund Institute of Technology. Stockholm.

11. Sasse, L. 1998. Decentralised Wastewater Treatment in Developing Countries. Bremen. Bremen

Overseas Research and Development Association – BORDA.