CONTOH TB PBPAB

(1)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Air adalah salah satu kebutuhan vital bagi kelangsunga hidup manusia, hewan maupun tumbuhan yang ada di atas permukaan bumi ini. Sehingga segala sesuatu yang berhubungan dengan airtidak dapat diabaikan begitu saja, mengingat semakin banyak penggunaan air didalam semua aktivitas kehidupan sehari-hari.

Salah satu kebutuhan pokok manusia adalah air bersih. Disamping untuk kebutuhan air minum, air bersih diperlukan juga untuk keperluan rumah tangga sehari-hari misalnya mandi, mencuci, memasak dan lain sebagainya.Sudah barang tentu dengan adanya pemakain air untuk rumah tangga ini, perlu pula dipikirkan tentang pembuangan air bekas pemakaiannya.

Air yang telah dipakai tersebut merupakan suatu air kotor dan harus dibuang, tetapi pembuangannya tidak boleh mengakibatkan pencemaran terhadap lingkungan. Pembuangan secara langsung ke dalam sungai tanpa ada pengolahan terlebih dahulu akan mengakibatkan tercemarnya air sungai tersebut. Hal ini dapat diatasi dengan meningkatkan sanitasi lingkungan sehingga tercipta kondisi lingkungan yang baik dan benar.

Sebagai realisasi dari hal tersebut di atas perlu direncanakan suatu sistem pengolahan air buangan yang memadai. Dalam tugas ini objek studi yang diambil adalah kota Sumenep yang terletak di kabupaten Sumenep, propinsi Jawa Timur.

1.2. Maksud dan Tujuan

Maksud dari sistem bangunan pengolahan air buangan ini adalah sebagai suatu fasilitas yang membantu mengolah air buangan sedemikian rupa, sehingga dapat mengurangi kadar zat atau konstituent tertentu yang terkandung di dalam air

(2)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 2 buangan sampai batas yang disyaratkan dan tidak menimbulkan gangguan terhadap lingkungan hidup manusia serta kehidupan di dalam badan air penerima.

Pada umumnya di dalam air buangan banyak terdapat jenis bakteri khususnya bakteri patogen yang seringkali menyebabkan penyebaran berbagai macam penyakit. Dan terutama pengaruhnya terhadap pengurangan oksigen di dalam air akibat proses biokimia yang terjadi karena kehadiran zat-zat tertentu di dalam air buangan.

Secara garis besar dapat dikatakan bahwa tujuan utama dari perencanaan bangunan pengolahan air buangan ini adalah :

• Menentukan jenis pengolahan air buangan yang sesuai dengan data kualitas kandungan air buangan yang dihasilkan.

• Merencanakan bangunan pengolah air buangan, termasuk diagram alir proses pengolahan.

• Menentukan kualitas dan kuantitas penghilangan kandungan bahan organikmaupun anorganik yang dikehendaki.

• Menentukan kehilangan tekanan yeng terjadi sehingga dapat diketahui tinggi muka air yang dikehendaki pada tiap unit serta dideskripsikan profil hidrolisnya.

1.3. Ruang Lingkup

Ruang Lingkup dalam tugas perencanaan ini dititikberatkan pada pembuatan konsep-konsep dasar perhitungan disain yang meliputi :

• Primary Treatment :

¾ Pompa Non Clogging / Srew Pump ¾ Screening

¾ Grit Chamber • Secondary Treatment :

Pengolahan secara biologis secara aerobik maupun anaerobik. • Sludge Treatment dan Disposal.

• Lay Out, profil hidrolis, gambar-gambar disain. • Bill Of Quantity dan Rencana Anggaran Biaya.

(3)

DASAR TEORI

2.1. Identifikasi Air Buangan

Air buangan biasa dinamakan air limbah atau sludge bahan buangan dari suatu lingkungan masyrakat dimana terdapat kontaminan di dalamnya yang merupakan substansi organik dan anorganikoriginal. Air buangan ini berasal dari sumber domestik, industri, air hujan atau infiltrasi ground water.

Air limbah yang masih baru berupa cairan keruh dan berbau tanah tetapi tidak terlalu merangsang. Bahan buangan ini mengandung padatan terapung dan tersuspensi serta polutan dalam bentuk larutan. Selain tidak sedap dipandang, air buangan ini sangat berbahaya terutama karena jumlah organisme patogen yang dikandungnya. Karena itu air limbah perlu mendapat penanganan khusus dalam pengolahannya sebelum dikembalikan ke badan air. Adapun komposisi air limbah dapat dideskripsikan sebagai berikut :

Air Limbah

Air (99,9%) Padatan (0,1%)

Zat Organik (70%) Zat anorganik (30%)

Protein (65%) Karbohidrat (25%) Lemak (10%)

Bahan butiran Garam Logam

(4)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 4 Bahan buangan biasanya diolah dengan memasukkan oksigen di dalamnya sehingga bakteri dapat memanfaatkan bahan buangan ini sebagai makanan. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

bakteri

Bahan buangan baru + O2 Bahan buangan olahan + Bakteri

Hal penting yang perlu diperhatikan untuk dijadikan acuan dalam disain operasi bangunan pengolah air buangan adalah :

• Zat padat atau solid, terutama zat padat tersuspensi • Material organik (biodegradable)

• Nutrien (nitrogen dan phosphor) • Patogen

• Mikropolutan, terutama logam berat, dissolved solid atau zat padat terlarut

Dalam air buangan, diasumsikan telah melewati proses penyaringan (screening). Berdasarkan ukurannya, zat padat diklasifikasikan sebagai :

¾ Zat padat tersuspensi (suspended solid) ¾ Zat padat terlarut (dissolved solid) ¾ Koloid

Pemisahan solid pada wastewater sering mengalami kesulitan , sehingga fraksi dissolved diturunkan dengan mekanisme tertentu.

Parameter dalam air buangan : a) Konduktivitas

Electrical Conductivity biasanya digunakan sebagai parameter kuantitas TDS (Total Dissolved solid) pada sampel.

b) Temperatur

Temperatur sangat berpengaruh terhadap kondisi air limbah, semakin tinggi temperatur maka kelarutan gas menurun, reaksi kimia meningkat dan pertumbuhan mikroorganisme berubah. Misalnya pada daerah tropis bakteri anaerobik tumbuh pada temperatur 20-25 O_{C, di luar range tersebut pertumbuhan} mikroorganisme tersebut akan terganggu.

(5)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 5 anaerobik dari zat organik yang menghasilkan NH3. Bau dapat dikurangi dengan aerasi secara intensifseperti strpping dari senyawa volatile dan oksidasi dari senyawa biodegradable serta dapat juga dengan penutupan treatment plant.

Warna merupakan hasil produk degradasi air buangan. Pemisahan warna sangat sulit dan perlu biaya tinggi. Bau dan warna ini adalah indikasi awal dari spesifik air limbah.

Padatan dalam air limbah yang menduduki komposisi terbesar adalah material organik (70%).

Komposisi material organik pada air limbah adalah sebagai berikut : Tabel 2.1. Komposisi material organik pada air limbah

KATEGORI KOMPOSISI Karbohidrat Lemak Protein Urea C, H, O C, H, O, N C, H, O, N, S, P C, H, O, N

Sebagai parameter material organik adalah : a) ThOD (Theoritical Oxygen Demand)

Biasanya digunakan bila senyawa organiknya diketahui dan dapat dihitung bila persamaan reaksi diketahui. Karena air limbah komposisinya sangat kompleks di alam maka ThOD tidak dapat dihitung. Tetapi dalam praktiknya dapat digunakan COD.

b) COD (Chemical Oxygen Demand)

Jumlah kebutuhan oksigen yang diperlukan untuk oksidasi material organik, yang didapat dengan mengoksidasi limbah dengan larutan asam dikromat yang mendidih (Cr2O72-). Jumlah COD biasanya lebih besar dari BOD.

c) BOD (Biochemical Oxygen Demand)

Parameter ini menunjukkan kebutuhan oksigen untuk pengoksidasian limbah oleh bakteri. Limbah yang teroksidasi hanya limbah yang biodegradablr saja.

Hubungan antara ketiga parameter tersebut adalah : ThOD > COD > BOD

(6)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 6 Melihat kandungan air limbah yang begitu kompleks dan dapat menimbulkan dampak yang buruk pada masyarakat, maka disain bangunan pengolah air buangan harus benar-benar menghasilkan efluen yang aman bagi lingkungan.

2.2. Pengelolaan Air Limbah

Dalam Pengelolaan air limbah ada tiga aspek yang saling berhubungan, yaitu : 1) Pengumpulan

Pengumpulan air limbah rumah tangga sebaiknya dilakukan dengan sistem pengaliran air dalam pipa sepenuhnya . Hal ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kontaminasi dan mempermudah pengumpulan.

2) Pengolahan

Pengolahan terutama dibutuhkan untuk membunuh mikroorganisme patogen yang ada di dalam air limbah dan untuk menjamin agar sesuai untuk setiap proses penggunaan ulang yang dipilih untuknya.Pengolahan air limbah adalah suatu kombinasi dari proses fisik, biologis, dan kimiawi.

Kriteria penyelenggaraan sistem pengolahan air limbah adalah : a. Kesehatan

Organisme patogen tidak boleh tersebar baik secara langsung maupun tidak langsung. Proses pengolahan memiliki derajat pengolahan yang tinggi.

b. Penggunaan ulang

Proses pengolahan harus memberikan hasil yang aman untuk penggunaan ulang (aquaculture dan pertanian).

c. Ekologis

Pembuangan air limbah ke dalam air permukaan tidak boleh melebihi kapasitas pembersihan diri dari badan air penerima.

d. Gangguan

Bau yang ditimbulkan harus berada di bawah ambang batas.

(7)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 7 harus sesuai dengan kebiasaan dan keadaan sosial setempat.

f. Biaya

Diusahakan biaya yang dikeluarkan sehemat dan seefisien mungkin sehingga masyarakat yang memakai instalasi pengolahan dapat membayar.

3) Penggunaan Ulang Air Limbah

Kelangkaan akan air yang umum terjadi di daerah tropis dan subtropis serta tingginya biaya untuk membangun sistem penyediaan air yang baru merupakan dua faktor utama yang mendorong bertambahnya kebutuhan untuk mengkonversi sumber-sumber air dengan penggunaan ulang efluen atau dengan reklamasi efluen untuk menghasilkan air yang dapat dipakai untuk distribusi, misalnya air pendingin. Penggunaan ulang air buangan segar maupun sudah terolah untuk irigasi telah dipakai secara meluas selama bertahun-tahun. Untuk masa sekarang, perhatian ditujukan pada aquaculture dan penggunaan ulang efluen untuk keperluan kota dan industri.

(8)

BAB III

DASAR-DASAR PERENCANAAN

3.1. Jumlah Penduduk dan Kuantitas Air Buangan

Dalam merencanakan bangunan pengolah air buangan ada beberapa dasar perencanaan yang harus diperhatikan. Terutama mengenai kuantitas air buangan yang dipengaruhi oleh jumlah penduduk yang dilayani dan perlu dilakukan suatu prediksi jumlah penduduk sesuai dengan periode tahun perencanaan, yaitu dengan metoda proyeksi.

Metoda proyeksi yang digunakan adalah metoda Geometri, dan data hasil proyeksi penduduk Kota Sumenep adalah sebagai berikut :

Tabel 3.1. Hasil proyeksi penduduk Kota Sumenep

Tahun Jumlah Penduduk

2000 123194 2001 123787 2002 124417 2003 125051 2004 125687 2005 126327 2006 126970 2007 127617 2008 128266 2009 128919 2010 129576 2011 130235 2012 130899 2013 131567 2014 132236

(9)

No 2001 2011

Fasilitas Jumlah Juml. Orang Fasilitas Jumlah Juml. Orang

1 Masjid 15 200 Masjid 17 200

2 Gereja 3 30 Gereja 4 30

3 Sekolah 20 150 Sekolah 24 150

4 Rumah Sakit 2 250 Rumah Sakit 3 250

5 Puskesmas 6 30 Puskesmas 7 30 6 Toko 124 40 Toko 143 40 7 Pasar 4 50 Pasar 5 50 8 Kantor 28 100 Kantor 33 100 9 Terminal 1 150 Terminal 2 150 10 Industri 4 200 Industri 6 200

Sumber : Hasil perhitungan

Kuantitas air buangan untuk suatu daerah terutama ditentukan oleh jumlah penduduk, tingkat hidup, iklim dan kegiatan sehari-hari. Untuk keperluan rumah tangga jumlah ini dipengaruhi jumlah pemakaian air untuk mandi, mencuci, memasak dan keperluan minum tiap orang perhari. Disamping itu adanya kegiatan lain seperti kegiatan perdagangan, perkantoran, industri dan lain sebagainya, maka jumlah kuantitas air buangan ini akan semakin meningkat.

Dari data Sistem Penyaluran Air Buangan (SPAB) Kota Sumenep diperoleh data kuantitas air buangan sebagai berikut :

Tabel 3.3. Pembagian blok pelayanan

BLOK DESA % Jumlah

Penduduk

Blok I Kebonagung 85 5446

Blok II Pamolokan 55 5295

Karangduak 100 9646

Blok III Pamolokan 35 3369

Bungkal 90 5774 Blok IV Pandean 20 1747 Kebonagung 15 961 Babalan 10 690 Batuan 20 1481 Blok V Pandean 80 6988 Babalan 35 2415 Gedugan 10 559 Blok VI Babalan 55 3795 Gedugan 70 3914

(10)

Blok VII Kolor 40 4061

Gedugan 20 1118

Blok VIII Pangerangan 70 6137

Kepanjen 100 9255 Pejagalan 100 9422 Pamolokan 10 963 Bungkal 5 321 Blok IX Kolor 60 6091 Blok X Pabean 70 8220 Blok XI Pangerangan 30 2630 Kacongan 50 3108 Pabean 30 3523 Bungkal 5 321

Blok XII Kacongan 50 3108

Marega daya 100 6479

Bab XIII Batuan 80 5925

Tabel 3.4. Pembagian fasilitas umum tiap blok pelayanan

No Fasilitas Blok

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII Total Unit

1 Masjid 1 2 1 2 3 1 1 1 1 1 1 1 1 17 2 Gereja - 1 - 1 1 - - - 1 - - - - 4 3 Sekolah 1 3 1 3 4 1 2 2 1 2 1 2 1 24 4 Rumah Sakit - 1 - - 1 - - - - - - 1 - 3 5 Puskesma s - 1 - 1 1 - 1 - 1 - 1 1 - 7 6 Toko 6 18 7 16 21 6 10 9 14 9 10 12 5 143 7 Pasar - 1 - 1 1 - - 1 - - 1 - - 5 8 Kantor 2 5 1 4 5 2 2 2 2 2 2 3 1 33 9 Terminal - - - - 1 - - - - - 1 - - 2 10 Industri 1 - 1 - - 1 - - - 1 - - 1 5

Untuk perencanaan ini, debit air buangan yang dihasilkan diasumsikan sebesar 70% dari debit air bersih yang digunakan. Debit air bersih yang digunakan untuk keperluan diperkirakan sebesar 150 lt/org/hari. Sedangkan untuk keperluan non domestik yaitu:

(11)

Jenis Debit Asumsi Jumlah

Fasilitas (l/org/hari) Pemakai

(org/unit) Masjid 30 200 Gereja 15 30 Rumah Sakit 200 150 Sekolah 20 250 Puskesmas 25 30 Toko 25 40 Kantor 30 50 Pasar 40 100 Terminal 20 150 Industri 350 200

Dan untuk tiap-tiap blok, kebutuhan air bersihnya untuk konsumsi domestik dibedakan menjadi:

1. Sambungan Rumah (SR), dimana jumlah penduduk yang dilayani diasumsikan 80% dari jumlah penduduk total blok tersebut. Dan kebutuhan air untuk sambungan rumah adalah sebesar 150 lt/org/hari.

2. Kran Umum (KU), diasumsikan yang dilayani adalah 20% dari jumlah penduduk blok itu. Dan kebutuhan airnya adalah 30 lt/org/hari.

Dan pada tahun 2011 jumlah penduduk yang dapat dilayani oleh PDAM diasumsikan 80%. Kemudian dari data-data dan ketentuan yang telah disebutkan, maka dapat dilakukan perhitungan debit air buangan.

A. Konsumsi Domestik

Contoh perhitungan untuk Blok I

• Jumlah penduduk : 5446 jiwa • % penduduk terlayani : 80%

• Sambungan rumah : 80%;keb. airnya 150 lt/org/hari • Kran umum : 20% ; keb. Airnya 30 lt/org/hari

(12)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 12 Perhitungannya:

1. Sambungan Rumah (SR)

Q air bersih = 80% x JmPend. X 80% x 150 lt/org/hari = 80% x 5446 x 80% x 150 lt/org/hari = 522816 lt/hari = 6 lt/dt

Q air buangan = 70% x Q air bersih = 70% x 6 lt/dt = 4.2 lt/dt

2. Kran Umum (KU)

Q air bersih = 80% x JmPend. X 80% x Keb. Air = 80% x 5446 x 80% x 30 lt/org/hari = 26141 lt/hari = 0.3 lt/dt

Q air buangan = 70% x 0.3 lt/dt = 0.21 lt/dt

3. Kebutuhan air domestik

Q domestik = Q sambungan rumah + Q kran umum = 522816 + 26141

= 54897 lt/hari = 6 lt/detik

Q air buangan domestik = 70% x 6 lt/dt = 4.2 lt/dt

(13)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 13 BLOK JUMLAH % JML PDDK Q sr Qsr buangan PENDDK TERLAYANI ( l/dt ) ( l/dt ) I 5446 80 4357 6.05 4.24 II 14941 80 11803 16.39 11.48 III 9143 80 7314 10.16 7.11 IV 4879 80 3903 5.42 3.79 V 9962 80 7970 11.07 7.75 VI 7709 80 6090 8.46 5.92 VII 5179 80 4040 5.61 3.93 VIII 26098 80 20878 29.00 20.30 IX 6091 80 4873 6.77 4.74 X 8220 80 6576 9.13 6.39 XI 9582 80 7570 10.51 7.36 XII 9587 80 7574 10.52 7.36 XIII 5925 80 4740 6.58 4.61

Q ku Q ku buangan Q dom Q dom buangan

( l/dt ) ( l/dt ) ( l/dt ) ( l/dt ) 0.30 0.21 6 4.2 0.82 0.57 17 12.05 0.51 0.36 11 7.47 0.27 0.19 6 3.98 0.55 0.39 12 8.14 0.42 0.30 9 6.22 0.28 0.20 6 4.12 1.45 1.01 30 21.31 0.34 0.24 7 4.97 0.46 0.32 10 6.71 0.53 0.37 11 7.73 0.53 0.37 11 7.73 0.33 0.23 7 4.84 Sumber : Hasil perhitungan

B. Konsumsi Non Domestik

Q non domestik = Σ unit X Debit X Asumsi jml pemakai Q masjid = 1 x 30 200 = 6000 lt/hari

(14)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 14 Q toko = 6 x 25 x 40 = 6000 lt/hari

Q kantor = 2 x 30 x 50 = 7000 lt/hari Q industri = 1 x 350 x 200 = 70000 lt/hari

Total keseluruhan adalah 90000 lt/hari = 1.042 l/dtk

Q buangan non domestik = 1.042 x 70% = 0.729 lt/dt

Dan untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:

Tabel 3.7. Keb. Air non domestik dan buangan

Blok Debit Debit Debit Buangan Non Domestik Non Domestik Non Domestik (l/hari) (l/detik) (l/detik)

I 90000 1.042 0.729 II 87700 1.015 0.711 III 89500 1.036 0.725 IV 54200 0.627 0.439 V 104700 1.212 0.848 VI 90000 1.042 0.729 VII 29750 0.344 0.241 VIII 32000 0.370 0.259 IX 29200 0.338 0.237 X 98000 1.134 0.794 XI 31750 0.367 0.257 XII 63250 0.732 0.512 XIII 87500 1.013 0.709

C. Kebutuhan Air Total

Q air bersih total = Q air domestik + Q non domestik = 6 lt/dt + 1.042 lt/dt

= 7.042 lt/dt

Q air buangan total = 70% x Q air bersih total = 70% x 7.042 lt/dt

(15)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 15 Tabel 3.8. Keb. Air bersih dan buangan total

Blok Q domestik domestik Q non

Q air bersih total

Q air buangan total (l/detik) (l/detik) (l/detik) (l/detik)

I 6 1.042 7.042 4.929 II 17 1.015 18.015 12.611 III 11 1.036 12.036 8.425 IV 6 0.627 6.627 4.639 V 12 1.212 13.212 9.248 VI 9 1.042 10.042 7.029 VII 6 0.344 6.344 4.441 VIII 30 0.370 30.370 21.259 IX 7 0.338 7.338 5.137 X 10 1.134 11.134 7.794 XI 11 0.367 11.367 7.957 XII 11 0.732 11.732 8.212 XIII 7 1.013 8.013 5.609

Debit air buangan yang telah diperoleh diatas merupakan debit rata-rata (average). Dan untuk selanjutnya dilakukan perhitungan fluktuasi air buangan sebagai berikut:

Contoh perhitungan untuk Blok I • Luas = 272.25 ha

• Jumlah penduduk terlayani = 4357 jiwa • Q domestik = 548.957 m3_/hari

• Q non domestik = 90 m3_/hari

Q average = Q domestik + Q non domestik = 548.957 + 90

= 638.957 m3/hari

Berdasarkan grafik, didapatkan factor peak = 3.4 Q peak = Q ave x fp

(16)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 16 = 2172.454 m3_/hari

Dan didapat pula faktor average infiltrasi = 5.6 Qaveinf = Luas x fav

= 272.25 x 5.6 = 1524.6 m3/hari

Q peak total = Q peak + Q average infiltrasi = 2172.454 + 1524.6 = 3697.05 m3/hari = 42.79 l/dt Q minimum =

x

P

xQave

2 . 0

1000

5 /

1 ⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

=

638 .

957 1000

4357

5 /

1

2 . 0

x

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

= 171.53 m3/hari = 1.985 l/dt

Dan untuk perhitungan blok-blok yang lain, dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:

Tabel 3.9. Debit air buangan tiap blok

Blok Pend Jml Luas bersih Q air Q air bersih bersih Q air Q air bersih Q Q Terlayani (ha) Domestik Non domestik Domestik Non domestik Average Average

(l/hari) (l/hari) (m3/hari) (m3/hari) (m3/hari) (m3/dt)

I 4357 272.25 548957 90000 548.957 90 638.957 0.0074 II 11803 225 1487227 87700 1487.227 87.7 1574.927 0.0182 III 7314 247.5 921614 89500 921.614 89.5 1011.114 0.0117 IV 3903 207.9 491803 54200 491.803 54.2 546.003 0.0063 V 7970 222.75 1004170 104700 1004.17 104.7 1108.87 0.0128 VI 6090 193.5 767354 90000 767.354 90 857.354 0.0099 VII 4040 371.25 508992 29750 508.992 29.75 538.742 0.0062 VIII 20878 348.75 2630678 32000 2630.678 32 2662.678 0.0308 IX 4873 418.5 613973 29200 613.973 29.2 643.173 0.0074 X 6576 162 828576 98000 828.576 98 926.576 0.0107 XI 7570 299.25 953792 31750 953.792 31.75 985.542 0.0114 XII 7574 497.25 954290 63250 954.29 63.25 1017.54 0.0118 XIII 4740 173.5 597240 87500 597.24 87.5 684.74 0.0079

(17)

Peak Q Factor Average Q Peak Q Peak Q Q

Factor Peak Average Infiltrasi Total Total Minimum Minimum (m3/hari) Infiltrasi (m3/hari) (m3/hari) (L/dt) (m3/hari) (L/dt)

3.4 2172.454 5.60 1524.6 3697.05 42.790 171.530 1.985 3.1 4882.274 5.80 1305 6187.27 71.612 516.047 5.973 3.2 3235.565 5.70 1410.75 4646.31 53.777 301.066 3.485 3.3 1801.810 6.00 1247.4 3049.21 35.292 143.385 1.660 3.2 3548.384 5.80 1291.95 4840.33 56.022 335.894 3.888 3.3 2829.268 6.10 1180.35 4009.62 46.408 246.101 2.848 3.3 1777.849 4.80 1782 3559.85 41.202 142.458 1.649 3.0 7988.034 4.90 1708.875 9696.91 112.233 977.882 11.318 3.4 2186.788 4.60 1925.1 4111.89 47.591 176.570 2.044 3.2 2965.043 6.20 1004.4 3969.44 45.943 270.087 3.126 3.2 3153.734 5.30 1586.025 4739.76 54.858 295.477 3.420 3.2 3256.128 4.20 2088.45 5344.58 61.859 305.103 3.531 3.3 2259.642 6.10 1058.35 3317.99 38.403 186.944 2.164

(18)

BAB IV

ALTERNATIF PERENCANAAN

4.1. Klasifikasi Pengolahan Air Buangan

Pengolahan air buangan dapat diklasifikasikan berdasarkan proses pengolahan dan tingkat pengolahannya.

A. Kalsifikasi berdasarkan proses pengolahan

a) Pengolahan secara fisik, dilakukan dengan maksud untuk menghilangkan benda-benda fisik atau memperbaiki sifat-sifat fisik air buangan

Pengolahan secara fisik dapat dilakukan dengan : • Screening (penyaringan) • Sedimentasi • Flokulasi • Filtrasi • Grit Chamber • Comminutor • Drying Bed

b) Pengolahan secara kimiawi, pengolahan yang menggunakan bahan-bahan kimia untuk memperbaiki kualitas air buangan.

Pengolahan secara kimiawi dapat dilakukan dengan : • Koagulasi

• Chemical Precipitation • Disinfeksi (Chlorinasi)

c) Pengolahan secara biologis, dengan memanfaatkan mikroorganisme di dalam proses pengolahan

Pengolahan biologis dapat dilakukan dengan : • Trickling Filter

• Activated Sludge • Lagoon

(19)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 19 B. Klasifikasi berdasarkan tingkat pengolahan

a) Pengolahan primer, bertujuan untuk mengurangi kadar zat-zat yang terkandung dalam air buangan dan membantu agar beban pada pengolahan sekunder tidak terlalu berat. Pengolahan primer ini dapat mengurangi atau menurunkan Suspended Solid (SS) sebesar 50-60 % dan BOD 25-30 % (Elwyn E. Seelye). Unit-unit pengolahan dapat berupa :

• Sreen • Comminutor • Grit Chamber • Sedimentasi

b) Pengolahan sekunder, merupakan proses pengolahan biologis dengan bantuan mokroorganisme. Pengolahan sekunder ini dapat mengurangi SS sebesar 90 % dan BOD sebesar 70-95 (Elwyn E. Seelye).

Unit-unit pengolahan dapat berupa : • Trickling Filter

• Activated Sludge • Stabilization Pond

c) Pengolahan tersier, dipergunakan untuk menghilangkan unsur-unsur tertentu dalam air buangan yang tidak diinginkan seperti Nitrogen (N), Phosphor (P) serta proses disinfeksi.

4.2. Alternatif Pengolahan

Ada beberapa alternatif pengolahan air buangan yang dapat dipilih sehubungan dengan beban pengolahan yang harus diolah sehingga dapat menghasilkan efluen yang sesuai dengan baku mutu air limbah yang ditentukan.

Adapun kriteria pemilihan suatu alternatif pengolahan adalah : a) Efisiensi Pengolahan

Efisiensi pengolahan berhubungan dengan kemampuan proses tersebut dalam mengolah air limbah.

(20)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 20 Aspek teknis meliputi kemudahan dari segi konstruksi, ketersediaan tenaga ahli, untuk mendapatkan bahan-bahan konstruksi, operasi maupun pemeliharan.

c) Aspek ekonomis

Aspek ekonomis meliputi pembiayaan dalam hal konstruksi, operasi maupun pemeliharaan dari instalasi bangunan pengolahan air buangan.

d) Aspek Lingkungan

Aspek lingkungan meliputi kemungkinan adanya gangguan terhadap penduduk dan lingkungan, yaitu yang berhubungan dengan keseimbangan ekologis, serta penggunaan lahan.

Flow diagram yang menjadi alternatif pengolahan adalah sebagai berikut : Alternatif 1 (Oxidation Ditch) :

Keterangan :

1. Saluran Pembawa R Return Sludge

2. Sumur Pengumpul S1 Sludge dari Bak Pengendap I 3. Pompa S2 Sludge dari Secondary Clarifier 4. Bar Sreen F Resirkulasi Filtrat

5. Grit Chamber 6. Bak Ekualisasi 7. Bak Pengendap I 8. Oxidation Ditch 9. Secondary Clarifier 10. Disinfeksi

11. Sludge Drying Bed

Keuntungan :

• Mempunyai efisiensi removal BOD dan COD yang tinggi antara 80-85 %. • Removal N tinggi (aerobic-anoxic).

5 6

11

10 8

(21)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 21 • Efluen yang dihasilkan lebih konstan / stabil (F/M ratio kecil sehingga terjadi

endogeneous respiration dan sludge yang dihasilkan lebih sedikit) dan tidak tidak berbau.

• Penanganan dan pengolahan lumpur dapat diabaikan (dikurangi) karena buangan lumpur relatif sedikit dan stabil, sehingga dapat langsung dikeringkan dengan Sludge Drying Bed (SDB).

• Tidak terdapat gangguan serangga.

Kerugian :

• Memerlukan area yang luas.

• Tidak fleksibel untuk beban organik dan beban hidrolik yang tidak stabil (bervariasi).

• Perlu tenaga terlatih untuk operasi pengolahannya.

Alternatif 2 (Trickling Filter) :

Keterangan :

2. Sumur Pengumpul S1 Sluge dari Bak Pengendap I 3. Pompa S2 Sludge dari Secondary Clarifier 4. Bar Sreen F Resirkulasi Filtrat 5. Grit Chamber 6. Bak Ekualisasi 7. Bak Pengendap I 8. Trickling Filter 5 6 9 10 12 13 11 8

(22)

9. Secondary Clarifier 10. Disinfeksi

11. Thickener 12. Digester

13. Sludge Dryng Bed / Fiter Press

Keuntungan :

• Tidak terganggu adanya beban hidrolik dan organik. • Mempunyai efisiensi pengolahan 60-80 %.

• Tidak memerlukan lahan yang luas. • Kebutuhan oksigen tidak terlalu besar.

Kerugian :

• Kemungkinan timbulnya lalat (serangga). • Efluen berbau.

• Perlu tenaga terlatih untuk operasi pengolahannya. • Memerlukan pengolahan lumpur yang lengkap. • Kehilangan tekanan cukup besar antara 1,8-3,6 atm.

Alternatif 3 (Aeration Tank) :

Keterangan :

2. Sumur Pengumpul S1 Sluge dari Bak Pengendap I 3. Pompa S2 Sludge dari Secondary Clarifier 4. Bar Sreen F Resirkulasi Filtrat 5. Grit Chamber

5 6 9 10

12 13

11

(23)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 23 7. Bak Pengendap I 8. Aeration Tank 9. Secondary Clarifier 10. Disinfeksi 11. Thickener 12. Digester

13. Sludge Dryng Bed / Fiter Press

Keuntungan :

• Mempunyai efisiensi removal BOD tinggi antar 80-85 %. • Dapat dimodifikasi sesuai karakteristik air buangan. • Efluen tidak berbau.

• Terhindar dari gangguan lalat (serangga).

Kerugian :

• Memerlukan area yang luas.

• Memerlukan proses stabilisasi lumpur.

• Memerlukan tenaga profesional yang banyak dan terlatih. • Tidak fleksibel terhadap variasi beban hidrolik.

4.3. Dasar Pemikiran Pemilihan Alternatif 4.3.1. Kriteria Pemilihan

Dalam menentukan criteria pemilihan ini, digunakan pertimbangan pada beberapa aspek, yaitu:

1. Efisiensi Pengolahan

Ditujukan agar dapat dihasilkan efluen yang memenuhi persyaratan yang telah ditentukan untuk dikembalikan ke badan air atau dimanfaatkan kembali.

2. Aspek Teknis a. Segi konstruksi

Menyangkut teknis pelaksanaan, ketersediaan tenaga ahli, kemudahan material konstruksi, dan instalasi bangunan.

(24)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 24 Menyangkut ketersediaan tenaga ahli, kemudahan pengoperasian dan pemeliharaan instalasi.

3. Aspek Ekonomis

Menyangkut masalah financial atau pembiayaan dalam hal konstruksi, operasi dan pemeliharaan IPAL.

4. Aspek Lingkungan

Kemungkinan terjadinya gangguan yang dirasakan penduduk akibat ketidakseimbangan faktor ekologis.

4.3.2. Alternatif Pengolahan Terpilih

Dari analisa-analisa yang dilakukan pada masing-masing alternative, maka dipilih alternative pengolahan 3 (tiga), yaitu pengolahan biologis dengan menggunakan complete – mix activated sludge.

Pemilihan ini didasarkan pada efisiensi removal BOD yang tinggi serta dapat dimodifikasi sesuai dengan karakteristik air buangan.

4.4. Mass Balance

Dari alternative pengolahan yang terpilih, maka dilakukan perhitungan mass balance.

Mass Balance Dengan Oxidation Ditch

Efisiensi removal tiap unit pengolahan yang dapat dicapai dengan menggunakan Oxidation Ditch dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Efisiensi removal unit pengolahan

Efisiensi removal (%) Unit Pengolahan

BOD COD SS P Org-N NH3-N

Bar screen - - -

Grit chamber 10 5 5 - - -

(25)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 25 (Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of Wastewater. Hal 170)

Perhitungan mass balance : Data awal :

Qp = 0,487 m3_{/detik = 42056,97 m}3_/hari [BOD] = 220 mg/L

BOD M = [BOD] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3_{/hari = 9252,53 kg/hari} [COD] = 500 mg/L

COD M = [COD] x Qp = 500 mg/L x 42056,97 m3_{/hari = 21028,49 kg/hari} [SS] = 220 mg/L SS M = [SS] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari [N] = 40 mg/L N M = [N] x Qp = 40 mg/L x 42056,97 m3/hari = 1682,28 kg/hari [P] = 8 mg/L P M = [P] x Qp = 8 mg/L x 42056,97 m3_{/hari = 336,46 kg/hari} 1. Grit Chamber

Kemampuan meremoval : BOD = 10 % SS = 5 % P = - COD = 5 % N = -

Yang keluar dari Grit Chamber (out) :

BODM’ = 9252,53 x (100 - 10) % = 8327,28 kg/hari CODM’ = 21028,49 x (100 - 5) % = 19977,07 kg/hari SSM’ = 9252,53 x (100 - 5) % = 8789,90 kg/hari

NM’ = = 1682,28 kg/hari

PM’ = = 336,46 kg/hari

Yang menjadi sludge (waste) :

BODM = 9252,53 – 8321,28 = 931,25 kg/hari CODM = 21028,49 – 19977,07 = 1051,42 kg/hari SSM = 9252,53 – 8789,90 = 462,63 kg/hari

NM = = 0 kg/hari

PM = = 0 kg/hari

(26)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 26 [BOD] =

x

1000

198 mg/L

97 ,

42056

8327,28

1000

x

Q

'

BOD

efluen M

₌

[COD] =

x

1000

475 mg/L

97 ,

42056

19977,07

1000

x

Q

'

COD

efluen M

₌

[SS] =

x

1000

209 mg/L

97 ,

42056

8789,9

1000

x

Q

'

SS

efluen M

₌

[P] = 40 mg/l [N] = 8 mg/l

2. Primary Clarifier (Pengendap pertama)

Kemampuan meremoval : BOD = 35 % SS = 65 % P = 20 % COD = 35 % N = 15 %

Yang keluar dari primary clarifier (out) :

BODM’ = 8327,28 x (100 - 35) % = 5412,73 kg/hari CODM’ = 19977,07 x (100 - 35) % = 12985,1 kg/hari SSM’ = 8789,9 x (100 - 65) % = 3076,47 kg/hari NM’ = 1682,28 x (100 - 15) % = 1429,94 kg/hari PM’ = 336,46 x (100 - 20) % = 269,17 kg/hari Yang menjadi sludge (waste) :

BODM = 8327,28 – 5412,73 = 2914,55 kg/hari CODM = 19977,07 – 12985,1 = 6991,97 kg/hari SSM = 8789,9 – 3076,47 = 5713,43 kg/hari NM = 1682,28 – 1429,94 = 252,34 kg/hari PM = 336,46 – 269,17 = 67,29 kg/hari Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur

Massa lumpur =

x

5713,43

95223

,

83 g/hari

6

100 '

SS

x

6

100

M

=

k

Volume lumpur =

90 ,

69 m

/hari

1000

x

05 ,

1

83 ,

95223

lumpur

jenis

berat

lumpur

massa

₃

=

Qefluen = Qinfluen – Qlumpur = 42056,97 – 90,69 = 41966,28 m3/hari Efluen primary clarifier :

[BOD] =

x

1000

128,98

mg/L

28 ,

41966

5412,73

1000

x

Q

'

BOD

efluen M

=

(27)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 27 [COD] =

x

1000

309,42

mg/L

28 ,

41966

1000

x

Q

efluen

=

[SS] =

x

1000

73 ,

31 mg/L

28 ,

41966

3076,47

1000

x

Q

'

SS

efluen M

₌

[N] =

x

1000

34,07

mg/L

28 ,

41966

1429,94

1000

x

Q

'

N

efluen M

₌

[P] =

x

1000

6,41

mg/L

28 ,

41966

269,17

1000

x

Q

'

P

efluen M

₌

3. Oxidation Ditch & Secondary Clarifier

Yang keluar dari secondary clarifier (out) :

BODM’ = 5412,73 x (100 - 90)% = 541,27 kg/hari CODM’ = 12985,1 x (100 - 80)% = 2597,02 kg/hari SSM’ = 3076,47 x (100 - 90)% = 307,65 kg/hari NM’ = 1429,94 x (100 - 30)% = 1000,96 kg/hari PM’ = 269,17 x (100 - 25)% = 201,88 kg/hari Yang menjadi sludge (waste) :

BODM = 5412,73 - 541,27 = 4871,46 kg/hari CODM = 12985,1- 2597,02 = 10388,08 kg/hari SSM = 3076,47 - 307,65 = 2768,82 kg/hari NM = 1429,94 - 1000,96 = 428,98 kg/hari PM = 269,17 - 201,88 = 67,29 kg/hari Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur

Massa lumpur =

x

2768,82

46147

kg/hari

6

100 '

SS

x

6

100

M

=

Volume lumpur =

43 ,

95 m

/hari

1000

x

05 ,

1 46147

lumpur

jenis

berat

lumpur

massa

₃

=

Volume Lumpur yang diresirkulasikan sebesar 75 % = 75 % x 43,95 m3_/hari

= 32,96 m3_/hari

(28)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 28 Efluen secondary clarifier :

[BOD] =

x

1000

12,88

mg/L

01 ,

42024

541,27

1000

x

Q

'

BOD

efluen M

₌

[COD] =

x

1000

61,8

mg/L

01 ,

42024

2597,02

1000

x

Q

'

COD

efluen M

₌

[SS] =

x

1000

7,32

mg/L

01 ,

42024

307,65

1000

x

Q

'

SS

efluen M

₌

[N] =

x

1000

23,82

mg/L

01 ,

42024

1000,96

1000

x

Q

'

N

efluen M

₌

[P] =

x

1000

4,8

mg/L

01 ,

42024

201,88

1000

x

Q

'

P

efluen M

₌

Mass Balance Dengan Trickling Filter

Efisiensi removal tiap unit pengolahan yang dapat dicapai dengan menggunakan Tricling Filter dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Bar screen - - -

Pengendapan pertama 30 – 40 30 - 40 50 - 65 10 - 20 10 - 20 - Trickling Filter 65 – 80 60 - 70 60 - 85 15 - 50 8 - 12 - (Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of Wastewater. Hal 170)

Qp = 0,487 m3/detik = 42056,97 m3/hari [BOD] = 220 mg/L

BOD M = [BOD] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari [COD] = 500 mg/L

(29)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 29 [SS] = 220 mg/L SS M = [SS] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3_{/hari = 9252,53 kg/hari} [N] = 40 mg/L N M = [N] x Qp = 40 mg/L x 42056,97 m3/hari = 1682,28 kg/hari [P] = 8 mg/L P M = [P] x Qp = 8 mg/L 42056,97 x m3/hari = 336,46 kg/hari 1. Grit Chamber

Yang keluar dari Grit Chamber (out) :

NM’ = = 1682,28 kg/hari

PM’ = = 336,46 kg/hari

NM = = 0 kg/hari

PM = = 0 kg/hari

Efluen Grit Chamber :

[BOD] =

x

1000

198 mg/L

97 ,

42056

8327,28

1000

x

Q

'

BOD

efluen M

₌

[COD] =

x

1000

475 mg/L

97 ,

42056

19977,07

1000

x

Q

'

COD

efluen M

₌

[SS] =

x

1000

209 mg/L

97 ,

42056

8789,9

1000

x

Q

'

SS

efluen M

₌

[P] = 40 mg/l [N] = 8 mg/l

(30)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 30 2. Primary Clarifier (Pengendap pertama)

BODM = 8327,28 – 5412,73 = 2914,55 kg/hari CODM = 19977,07 – 12985,1 = 6991,97 kg/hari SSM = 8789,9 – 3076,47 = 5713,43 kg/hari NM = 1682,28 – 1429,94 = 252,34 kg/hari PM = 336,46 – 269,17 = 67,29 kg/hari Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur

Massa lumpur =

x

5713,43

95223

,

83 g/hari

6

100 '

SS

x

6

100

M

=

k

Volume lumpur =

90 ,

69 m

/hari

1000

x

05 ,

1

83 ,

95223

lumpur

jenis

berat

lumpur

massa

₃

=

[BOD] =

x

1000

128,98

mg/L

28 ,

41966

5412,73

1000

x

Q

'

BOD

efluen M

₌

[COD] =

x

1000

309,42

mg/L

28 ,

41966

12985,1

1000

x

Q

'

COD

efluen M

=

[SS] =

x

1000

73 ,

31 mg/L

28 ,

41966

3076,47

1000

x

Q

'

SS

efluen M

₌

[N] =

x

1000

34,07

mg/L

28 ,

41966

1429,94

1000

x

Q

'

N

efluen M

=

[P] =

x

1000

6,41

mg/L

28 ,

41966

269,17

1000

x

Q

'

P

efluen M

₌

(31)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 31 3. Tricling Filter

Yang keluar dari secondary clarifier (out) :

BODM’ = 5412,73 x (100 - 70)% = 1623,82 kg/hari CODM’ = 12985,1 x (100 – 70)% = 3895,53 kg/hari SSM’ = 3076,47 x (100 - 75)% = 769,12 kg/hari NM’ = 1429,94 x (100 - 10)% = 1286,95 kg/hari PM’ = 269,17 x (100 - 15)% = 228,79 kg/hari Yang menjadi sludge (waste) :

BODM = 5412,73 - 1623,82 = 3788,91 kg/hari CODM = 12985,1 - 3895,53 = 9085,57 kg/hari SSM = 3076,47 - 769,12 = 2307,35 kg/hari NM = 1429,94 - 1286,95 = 142,99 kg/hari PM = 269,17 - 228,79 = 40,38 kg/hari Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur

Massa lumpur =

x

2307,35

38455

,

83 kg/hari

6

100 '

SS

x

6

100

M

=

Volume lumpur =

36 ,

62 m

/hari

1000

x

05 ,

1

83 ,

38455

lumpur

jenis

berat

lumpur

massa

₃

=

Qefluen = Qinfluen – Qlumpur = 41966,28 – 36,62 = 41929,66 m3/hari Efluen secondary clarifier :

[BOD] =

x

1000

38 ,

73 mg/L

66 ,

41929

1623,82

1000

x

Q

'

BOD

efluen M

₌

[COD] =

x

1000

92,91

mg/L

66 ,

41929

3895,53

1000

x

Q

'

COD

efluen M

=

[SS] =

x

1000

18,34

mg/L

66 ,

41929

769,12

1000

x

Q

'

SS

efluen M

₌

[N] =

x

1000

30,69

mg/L

66 ,

41929

1286,95

1000

x

Q

'

N

efluen M

=

[P] =

x

1000

5,46

mg/L

66 ,

41929

228,79

1000

x

Q

'

P

efluen M

₌

(32)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 32 Mass Balance Dengan Tangki Aerasi ( Activated Sludge Process )

Efisiensi removal tiap unit pengolahan yang dapat dicapai dengan menggunakan Tangki Aerasi ( ASP ) dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Bar screen - - -

Pengendapan pertama 30 - 40 30 - 40 50 - 65 10 - 20 10 - 20 - Tangki Aerasi ( ASP ) 75 - 95 80 - 85 80 - 90 10 - 25 15 - 50 - (Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of Wastewater. Hal 170)

Qp = 0,487 m3/detik = 42056,97 m3/hari [BOD] = 220 mg/L

BOD M = [BOD] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari [COD] = 500 mg/L

COD M = [COD] x Qp = 500 mg/L x 42056,97 m3/hari = 21028,49 kg/hari [SS] = 220 mg/L SS M = [SS] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3_{/hari = 9252,53 kg/hari} [N] = 40 mg/L N M = [N] x Qp = 40 mg/L x 42056,97 m3_{/hari = 1682,28 kg/hari} [P] = 8 mg/L P M = [P] x Qp = 8 mg/L 42056,97 x m3_{/hari = 336,46 kg/hari} 1. Grit Chamber

(33)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 33 Yang keluar dari Grit Chamber (out) :

NM’ = = 1682,28 kg/hari

PM’ = = 336,46 kg/hari

NM = = 0 kg/hari

PM = = 0 kg/hari

Efluen Grit Chamber :

[BOD] =

x

1000

198 mg/L

97 ,

42056

8327,28

1000

x

Q

'

BOD

efluen M

₌

[COD] =

x

1000

475 mg/L

97 ,

42056

19977,07

1000

x

Q

'

COD

efluen M

₌

[SS] =

x

1000

209 mg/L

97 ,

42056

8789,9

1000

x

Q

'

SS

efluen M

=

[P] = 40 mg/l [N] = 8 mg/l

2. Primary Clarifier (Pengendap pertama)

(34)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 34 CODM = 19977,07 – 12985,1 = 6991,97 kg/hari

SSM = 8789,9 – 3076,47 = 5713,43 kg/hari NM = 1682,28 – 1429,94 = 252,34 kg/hari PM = 336,46 – 269,17 = 67,29 kg/hari Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur

Massa lumpur =

x

5713,43

95223

,

83 g/hari

6

100 '

SS

x

6

100

M

=

k

Volume lumpur =

90 ,

69 m

/hari

1000

x

05 ,

1

83 ,

95223

lumpur

jenis

berat

lumpur

massa

₃

=

[BOD] =

x

1000

128,98

mg/L

28 ,

41966

5412,73

1000

x

Q

'

BOD

efluen M

₌

[COD] =

x

1000

309,42

mg/L

28 ,

41966

12985,1

1000

x

Q

'

COD

efluen M

₌

[SS] =

x

1000

73 ,

31 mg/L

28 ,

41966

3076,47

1000

x

Q

'

SS

efluen M

=

[N] =

x

1000

34,07

mg/L

28 ,

41966

1429,94

1000

x

Q

'

N

efluen M

₌

[P] =

x

1000

6,41

mg/L

28 ,

41966

269,17

1000

x

Q

'

P

efluen M

=

3. Tangki Aerasi ( Activated Process )

Direncanakan :

¾ k = 5 / hari

¾ y = 0,6 mg VSS / mg BOD5 ¾ kd = 0,06 / hari

¾ θc = 10 hari

¾ Xr = 10000 mg/l ( sebagai MLSS ) dan 8000 mg/l ( sebagai MLVSS) ¾ MLSS = 2000 mg/l

¾ MLVSS/MLSS= 0,8 ¾ Qr/Q = 0,25 – 0,75

(35)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 35 ¾ TSS efluen ytang diinginkan = 100 mg/l

¾ Q influen = 42056,97 m3_/hari Perhitungan :

• BOD5 terlarut di efluen tangki aerasi BOD5 = 68 % BOD ultimate

BOD solid = 65 % biodegradable

= 20 mg/l x 0,65 x 0,68 x 1,42 mg O2 / mg sel = 12,55 mg/l

BOD terlarut di efluen ( lolos ) = 20 mg/l – 12,55 mg/l

= 7,45 mg/l Efisiensi =

100 %

9 ,

128

45 ,

7

9 ,

128 x

−

= 94,2 %

• Rasio resirkulasi Lumpur

X ( Qr + Q ) = ( Qr x Xr ) + ( Qin x Xin ) 2000 Q + 2000 Qr = 8000 Qr

Qr / Q = 0,33 Qr = 0,33 x 42056,97 m3_/hari = 13878,8 m3_/hari

Q influen tangki aerasi = Q + Qr

= 42056,97 + 13878,8 = 55935,77 m3_/hari

• Volume tangki aerasi

)

.

1 (

)

.(

.

c

kd

X

S

So

Q

c

y

Vr

θ

+

−

=

)

10 .

06 ,

0

1 (

2000

)

45 ,

7

9 ,

128 .(

77 ,

55935

.

10 .

6 ,

0 +

−

= 12737,62 m3 • Yobs =

c

kd

y

θ

.

1 +

(36)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 36 =

10 .

06 ,

0

1

6 ,

0 +

= 0,375 • Produksi Lumpur ( Px ) Px =

1000

)

.(

.

Q

So

S

Yobs

−

=

1000

)

45 ,

7

9 ,

128 .(

77 ,

55935

.

375 ,

0 −

= 2547,52 kg/hari ( sebagai MLVSS ) Px ( MLSS ) = 2547,52 / 0,8 = 3184,4 kg/hari

• Total Solid Waste

= Px ( MLSS ) – SS removed

= 3184,4 – ( 55935,77 x 20 x 10-6_{x 10}3₎ = 2065,68 kg/hari

• Qw = Total solid waste MLSS = ₃

/

5 ,

2 /

68 ,

2065

m

kg

hari

kg

= 826,27 m3_/hari • Q efluen = Q influen – Qw = 55935,77 – 826,27 = 55109,5 m3_/hari • Removal COD = 85 %

COD efluen = 15 % x 12985,1 kg/hari = 1947,77 kg/hari

COD waste = 85 % x 12985,1 kg/hari = 11037,34 kg/hari

(37)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 37 [ COD ef ] =

hari

m

/

5 ,

55109

3 = 35,34 mg/l • Removal P = 25 % P efluen = 75 % x 269,17 kg/hari = 201,88 kg/hari Pw = 25 % x 269,17 kg/hari = 67,29 kg/hari [ P efluen ] =

hari

m

hari

kg

/

5 ,

55109

/

88 ,

201

3 = 3,66 mg/l • Removal N = 50 % N efluen = 50 % x 1429,94 kg/hari = 714,97 kg/hari Nw = 50 % x 1429,94 kg/hari = 714,97 kg/hari [ N efluen ] =

hari

m

hari

kg

/

5 ,

55109

/

97 ,

714

3 = 12,97 mg/l

(38)

BAB V

PRELIMINARY SIZING

5.1. SUMUR PENGUMPUL DAN POMPA

Direncanakan:

- Dibuat 1 sumur pengumpul

- Waktu detensi (td) = 5 menit (< 10 menit) - Q peak = 0,487 m3/dt Perhitungan: Q sumur pengumpul Q =

0 ,

487 m

/

det

ik

1

487 ,

0 sumur

peak

Q

=

3

Σ

Volume sumur pengumpul V = Q x td

= 0,487 m3_{/detik x 5 menit x 60 detik/menit} = 146,1 m3

Luas area sumur pengumpul Direncanakan: h = 2,5 m P : L = 3 : 2 A = 2

m

58,4

2,5

146,1

h

v

=

Dimensi sumur pengumpul A = P : L 58,4 m2_{= 3/2L . L} L2 = 38,9 m L = 6,24 m P = 3/2L = 3/2 . 6,24 = 9,36 m

(39)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 39 Direncanakan bar screen dipasang pada sebuah saluran yang menghubungkan antara sumur pengumpul dan grit chamber.

Direncanakan:

- lebar = 1 meter - panjang = 3 meter

Jadi luas untuk bar screen adalah: L = panjang x lebar

= 3 meter x 1 meter = 3 m2

5.3. Grit Chamber

Direncanakan:

- digunakan grit chamber tipe horizontal flow - dibuat satu grit chamber dengan proportional weir - kecepatan horizontal (Vh) = 0,3 m/detik

- diameter partikel minimal yang diendapkan = 0,2 mm (65 mesh) - suhu 250C = ν = 0,8774.10-2 cm/detik - Ss grit = 2,65 Perhitungan: Q channel Q =

1 m

0,487

channel

peak

Q

3

=

Σ

= 0,487 m3_/detik Luas penampang (A)

A =

0,3

0,487

b

A =

= 1,62 m2 Direncanakan b = 2 m h =

2 1,62

b

a =

= 0,81 m

(40)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 40 Kecepatan pengendapan partikel (Vs)

Vs = ₂ ₂

(0,02)

.

1)

-(2,65

.

0,008774)

.

(18

981 dp

.

1)

-(Ss

.

v)

.

(18

g

=

= 4,1 cm/detik = 0,041 m/dt Surface area (As)

As =

0,041

0,487

Vs

Q =

= 11,878 m2 Panjang bak (P) P =

2 11,878

b

As =

= 5,9 m

5.4. Bak Pengendap I (Zona Setling)

Direncanakan:

- dibuat 4 buah bak pengendap I - waktu detensi (td) = 1,5 jam Perhitungan:

Debit masing-masing bak (Q) Q tiap bak =

4 0,487

bak

peak

Q

=

Σ

= 0,122 m3/dtk Volume masing-masing bak (V)

V = Q . td = 0,122 m3_{/dtk x 1,5 jam x 3600 dt/jam} = 658,8 m3 Dimensi bak H = 1/12 . L0,8 B : h = 1 : 4 V = b x L x h 658,8 = 1/4L x L x 1/12 x L0,8 658,8 = 0,02L0,8

(41)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 41 L = 41 m B = 1/4L = ¼ . 41 = 10 m h = 1/12 . L0,8 = 1/12 . (41)0,8 = 1,6 m 5.5. Activated Sludge Direncanakan: Q peak = 0,487 m3_/detik Q average = 0,153 m3_/detik

Q max = Q average x faktor max-day

= 0,153 x 1,2 = 0,1836 m3/detik θc = 10 hari Q max = 0,1836 m3/s = 15863,04 m3/hari Y = 0,5 So = 128,9 mg/l S = 6,2 mg/l X ( MLVSS ) = 2500 mg/l MLSS = 3000 mg/l X resirkulasi = 10000 mg/l Kd = 0,06 / hari Perhitungan: Volume reactor V =

)

c

.

Kd

1 (

X

)

S

-So

(

.

Y

.

Q

.

c

θ

+

= ) ) hari 10 . hari / 0,06 ( 1 ( 2500 mg/l ) 6,2 -128,9 ( . 0,5 . /hari m 15863,04 . hari 10 3 + = 2433 m3

(42)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 42 Direncanakan terdiri dari 2 tangki aerasi

V tiap tangki = 2433 m3_{: 2} = 1216,5 m3

Dimensi tangki aerasi

- Kedalaman ( H ) = 5 m - L : W = 2 : 1 - V = L x W x H = 2W x W x H 1216,5 m3 _{= 2W}2_{x 5} W = 10 m L = 20 m Freeboard = 0,5 m 5.6. Secondary Clarifier Direncanakan:

- terdiri dari 4 unit clarifier - Q peak = 0,487 m3/detik - Q average = 0,153 m3/detik - Q max = 0,153 x 1,2 = 0,1836 m3/detik Diketahui: X = 3000 mg/l Sf = 2 kg/m2_.jam Perhitungan: • Q tiap clarifier =

0 ,

04

4 1863

,

0 =

m3_/detik • A surface =

2 3000

04 ,

0 x

= 60 m2 • Diameter clarifier = 2 / 1 14 , 3 60 4 _⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ x = 8,7 m ≈ 9 m

(43)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 43 Perencanaan yang digunakan :

- menggunakan Round the end horizontal baffle - terbuat dari beton (n = 0,015)

- dosis chlorine = 5 mg/l

Perhitungan:

Dosis chlorine untuk desinfeksi

Dosis = 5 mg/l x 0,487 m3_{/dt x 86400 dt/hari = 210,384 kg/hari ≈ 210 kg/hari} Ca(OCl)2 yang dibutuhkan =

300 kg/hari

7 ,

0 kg/hari

210 ₌

Dimensi bak kontak chlorine

Volume bak = Q x td = 0,487 m3_{/dt x 20 menit x 60 dt/menit = 584,4 m}3 Panjang round the end = VH x td = 3 m/menit x 20 menit = 60 m Dimensi bak : P = 60 m H = 2,2 m L = 4,4 m free board = 0,3 m Jumlah saluran =

13,64

14 m

4,4

m

60 L

P

≈

=

Lebar tiap saluran =

4,29

m

14 m

60 =

5.8. Thickener Diketahui:

- berat solid = 4545,63 kg/hari

- direncakan satu unit sludge thickener - solid loading = 50 kg/m2_.jam

Perhitungan:

- Luas permukaan (As) As =

50

63 ,

4545

= 90,91 m2 - Diameter thickener

(44)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 44 D = 2 / 1

91 ,

90

4 ⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

π

x

= 10,76 m 5.9. Sludge Digester Diketahui:

- berat solid = 4545,63 kg/hari - berat Lumpur = 30825,7 kg/hari - kadar solid = 7%

- kadar air = 93%

Direncanakan:

- kadar air di sludge digester 90% dalam waktu 15 hari - dibuat 2 unit sludge digester

Perhitungan: Kapasitas tangki: B =

xWxt

Wm

atxv

−

1 )

2 (

0005

,

0

Dimana: B = kapasitas tangki

at = fraksi volatile solid yang terurai v = fraksi volatile solid yang masuk w = berat solid yang masuk

Wm = kadar air rata-rata t = digestion time Asumsi: at =50% v = 70% B =

4545

,

63

15 %

5 ,

91

1 %)

70 %

50

2 (

0005

,

0 x

x

−

= 661,79 m3

(45)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 45 Dimensi tangki

Direncanakan digester berbentuk lingkaran ; dengan h = 2 m A =

330 ,

895

2

79 ,

661 =

m2 D = 2 / 1

895 ,

330

4 ⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

π

x

= 20,5 m

5.10. Sludge Drying Bed

Perencanaan yang digunakan : - berat lumpur = 3187,44 kg/hari - volume lumpur = 62,5 m3/hari - kadar solid = 12 %

- kadar air = 88 %

- menggunakan 2 unit sludge drying bed yang tiap unit terdiri dari 10 cell - waktu pengeringan = 10 hari

Perhitungan sludge drying bed : Dimensi bed

Produksi lumpur dalam 1 hari dikeringkan dengan menggunakan 2 cell dalam 1 unit sludge drying bed.

Volume cake kering : V1 =

S

-1

)

-(1

x

V

ρ

= 30m /hari 0,75 -1 0,88) -(1 x /hari m 62,5 3 3 =

Volume cake kering tiap cell = 3 3

m

15

2 m

30 =

Volume cake kering tiap bed (10 cell) = 10 x 15 m3_{= 150 m}3 Luas permukaan cell = 2

3 m 50 m 0,3 m 15 ₌ → diperoleh P = 8 m dan L = 6,25 m

Volume tiap bed = 3

3

m

312,5

2 hari

10 x

/hari

m

62,5

₌

(46)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 46 Kedalaman air =

(

)

0,325

m

m)

8 x

(2

x

m)

6,25

x

(5

m

150 -312,5

3

=

Sehingga :

Dimensi cell : P = 8 m Kedalaman = 0,3 m L = 6,25 m Dimensi bed : P = 5 x 6,25 m = 31,25 m L = 2 x 8 m = 16 m Kedalaman = 0,45 m + 0,3 m + 0,325 m = 1,075 m Free board = 0,225 m

(47)

PRELIMINARY TREATMENT

6.1. Saluran Pembawa

Kriteria Desain:

¾ Bentuk saluran direncanakan berbentuk bulat dengan bahan dari pipa beton (n = 0,013)

¾ Kecepatan aliran berkisar antara 0,3 – 2 m/dt ¾ Slope saluran 0,0008 – 0,0033, diambil 0,003

(Sumber : Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering Collection & Pumping)

Data Perencanaan:

¾ Q peak = 0,487 m3_/detik ¾ Q ave = 0,153 m3/detik ¾ Q min = 0,047 m3_/detik

Perhitungan:

Pada saat Q peak, masih tersisa tinggi renang = 0,1 ; maka d/D = 0,9 k = 0,44

(Sumber : Tabel 2.4, Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering)

Persamaan:

Q = (k/n) . d8/3_{. S}1/2_,_{sehingga untuk Q peak / Q full}

d peak = 8 / 3 2 / 1 8 / 3 2 / 1

)

003 ,

0

013 ,

0 /

44 ,

0 (

487 ,

0 )

/

(

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

=

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

x

nxS

k

Qpeak

= 0,6 m Jadi: D = d peak / 0,9 = 0,6 / 0,9 = 0,66 m

(48)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 48 Dengan diameter yang sama dapat dicari d min untuk Q min sebagai berikut:

Q = (k/n) . d8/3_{. S}1/2 Jadi: K = Q min x

)

.

(

d

8/3

S

1/2

n

= 0,047 x ₈_/₃ ₁_/₂

)

003 ,

0 .(

)

6 ,

0 (

013 ,

0

= 0,044

Berdasarkan tabel 2.4, Metcalf and Eddy Wastewater Engineering, dengan nilai k = 0,044, maka d/n = 0,3, sehingga:

d min = 0,3 x D = 0,3 x 0,66 m = 0,19 m

6.2. Sumur Pengumpul

Penggunaan sumur pengumpul pada pengolahan pendahuluan ini berfungsi untuk :

a. Menampung air buangan dari saluran pembawa yang kedalamannya dibawah permukaan instalasi pengolahan air buangan.

b. Menstabilkan variasi debit dan konsentrasi air buangan yang akan masuk ke bangunan pengolah air buangan.

c. Mengatasi masalah operasional yang dapat disebabkan oleh variasi debit dan konsentrasi air buangan.

d. Meningkatkan proses kinerja pada saat keadaan down stream.

Perencanaan sumur pengumpul : - berbentuk segi empat

- waktu detensi (td) ≤ 10 menit untuk menghindari terjadinya pengendapan lumpur - QMin = 0,047 m3/detik = 2,82 m3/menit

QPeak = 0,487 m3_{/detik = 29,22 m}3_/menit - jarak pompa ke dinding = 0,5 m

- jarak antara pompa = 0,6 m - diameter pompa = 1,2 m

(49)

Sony Wahyudi Teknik Lingkungan – ITS Surabaya 49 - ketinggian air dalam sumur pengumpul = 0,78 m

- free board = 0,3 m

Perhitungan sumur pengumpul : Lebar sumur pengumpul :

L = (2 x jarak pompa ke dinding) + (2 x diameter) + jarak antar pompa = (2 x 0,5) m + (2 x 1,2) m + 0,6 m

= 4 m

Volume sumur pengumpul :

Volume = P x L x H = 6,5 m x 4 m x 0,78 m = 20,28 m3

Cek waktu detensi :

saat QMin ; 7,19menit

/menit m 82 , 2 m 28 , 20 Q volume td ₃ 3 = = = ….. ≤10 menit (ok !)

saat QPeak ; 0,69menit

/menit m 22 , 29 m 28 , 20 Q volume td ₃ 3 = = = …..≤10 menit (ok !)

Dimensi sumur pengumpul :

Panjang (P) = 6,5 m Kedalaman (H) = 0,78 m Lebar (L) = 4 m Free board = 0,3 m

6.3. Pompa

Air buangan yang dimasukkan ke dalam sumur pengumpul dinaikkan menuju bangunan pengolahan air buangan dengan menggunakan pompa. Jenis pompa yang dapat digunakan adalah pompa yang tidak akan tersumbat oleh partikel terbesar dari air buangan atau oleh kepekatan lumpur.

Pompa yang digunakan adalah jenis pompa Screw pump. Pompa ini didasarkan pada prinsip dimana batang besi yang berputar , disesuaikan dengan satu, dua, atau lebih helical blade yang berputar dengan kemiringan tertentu yang akan mendorong air buangan naik ke atas. Keuntungan pompa ini bila dibandingkan dengan jenis lainnya :