STUDI PENYALURAN DAN PENGOLAHAN
AIR LIMBAH DI KOMPLEK PEMUKIMAN
(Studi Kasus: Komplek Pesantren)
Tugas Akhir
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Menempuh
Ujian Sarjana Teknik Sipil
050404087
ASRIL ZEVRI
BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2010
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan kekuatan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini berjudul “Studi Penyaluran dan Pengolahan Air Limbah di Komplek Pemukiman (studi kasus: Komplek Pesantren) ”. Tugas Akhir ini telah disusun dan merupakan salah satu persyaratan untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil pada Universitas Sumatera Utara.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis telah banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak yang telah memberikan bimbingan, bantuan dan dukungan materil maupun spiritual sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Untuk itu penulis ucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. –Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak DR. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan bimbingan, masukan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Teruna Jaya, M.Sc sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah banyak membantu penulis.
4. Bapak Ir. Sufrizal, M.Eng sebagai Dosen co Pembimbing yang telah bimbingan sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Kepada kedua orang tua saya Ir. Azmi Hamidi (papa) dan Sri Rahayu (mama) yang telah memberikan bimbingan, dukungan, perhatian dan doanya selama ini serta kakak dan abangku Astri Pratiwi, Azis Silalahi serta adikku Azuhra Yulinda yang selalu memberikan semangat.
6. Bapak/Ibu staf pengajar serta pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Kepada Teman2 awak: Bibi, Edo, Nanda, Nasrul, Iqbal, Afrijal, Andrisyam, Bde, Rio, Faiz, Andri, Ibnu, Zime’,Fachri, Boni, Andreas, Mizan, Benny, Yudo, Mumu, Widi, Arie, Kurnia, Bangun, Donny, Sakinah, Ida,Tanti, Ica, Ina , Nisa, Wida, Henny, Rini, Enny,Vika, Pessy dan abang2 ’02, adik2 ’08. Terima Kasih atas dukungan, doa dan pertemanannya selama ini.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari harapan karena keterbatasan pengetahuan, pengalaman serta referensi yang penulis miliki. Untuk itu penulis mengharapkan saran – saran dan kritik demi perbaikan pada masa yang akan datang.
Medan, Juni 2010
05 0404 087 Asril Zevri
ABSTRAK
Komplek pesantren Raudhatul Hasanah merupakan salah satu komplek pesantren terbesar dan terluas di daerah Sumatera Utara, peningkatan jumlah santri dan santriwati yang terus bertambah harus disertai oleh peningkatan kualitas lingkungan hidup dan sanitasi yang memadai. Maka untuk mendukung hal tersebut diperlukan adanya evaluasi terhadap kualitas air limbah dan perencanaan penyaluran air limbah tersebut.
Proses pengolahan yang digunakan dalam komplek pesantren ini adalah proses pengendapan, proses biologis, proses kimiawi dan proses lanjutan. Sistem penyaluran yang digunakan adalah sistem penyaluran terpisah dimana debit air limbah dipisah dengan debit air hujan.
Berdasarkan kualitas air buangan, ditentukan unit-unit yang digunakan untuk mengolah air limbah sehingga mutu air buangan yang di salurkan ke saluran drainase sudah sesuai dengan MENKLH No.03/MENKLH/II/1991. Unit itu adalah pengendapan I, aerasi (penambahan oksigen), penyaringan, pembunuhan kuman, pengendapan II, pengeringan. Sedangkan unit yang digunakan dalam sistem penyaluran air limbah tersebut yaitu: proyeksi penduduk, debit air buangan, dimensi sumur pengumpul, dimensi pipa dan dimensi bak pengendapan.
Dari studi ini didapatkan data-data antara lain: Pertambahan jumlah penduduk 10 tahun kedepan adalah sebesar 1395 jiwa yang terhitung mulai 2010 (2587 jiwa) – 2020 (3982 jiwa). Instalasi pengolahan air limbah menghasilkan 50% - 80% dari pemakaian air bersih yaitu 200 ltr/org/hari. Sedangkan dimensi daripada sumur pengumpul yang direncanakan yaitu panjang= 3.8 m, lebar= 5 m dan kedalaman= 2.32 m, bak pengendapan yang direncanakan terdiri dari 2 bak dengan panjang= 16 m, lebar =6 m dan kedalaman = 1-3 m, saluran pembawa yang digunakan adalah saluran tertutup (pipa) dengan diameter = 300 mm. Debit akhir air buangan yang disalurkan ke saluran drainase adalah 0.6 m3/hari dengan kandungan BOD 10 mg/l.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... i
ABSTRAK... iii
DAFTAR ISI... iv
DAFTAR GAMBAR... viii
DAFTAR TABEL... x
DAFTAR SI MBOL... xii
BAB I. PENDAHULUAN... 1
I.1. Umum... 1
I.2. Latar Belakang... 2
I.3. Tujuan Penulisan... 3
I.4. Ruang Lingkup Permasalahan... 4
I.5. Pembatasan Masalah... 5
I.6. Metodologi Penelitian... 5
I.7. Sistematika Penulisan... 7
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 9
2.1. Umum... 9
2.2. Sistem penyaluran air buangan... 10
2.2.1. Sistem sanitasi setempat... 10
2.2.2. Sistem sanitasi terpusat... 14
2.2.3. Sistem penyaluran terpisah... 15
2.2.4. Sistem penyaluran konvensional... 16
2.2.5. Sistem riol dangkal... 18
2.2.6. Sistem riol ukuran kecil... 19
2.2.7. Sistem penyaluran tercampur... 21
2.2.8. Sistem kombinasi... 22
2.3. Sistem Perpipaan... 23
2.4. Pola jaringan saluran... 24
2.5. Bentuk dan bahan saluran... 27
2.5.2. Bahan saluran... 29
2.6. Penempatan dan pemasangan saluran... 30
2.7. Kedalaman penanaman pipa... 32
2.8. Tinjauan hidrolika aliran dalam SPAB... 32
2.8.1. Jenis Aliran... 32
2.8.2. Persyaratan aliran air buangan... 33
2.8.3. Dasar-dasar perhitungan... 36
2.8.4. Fluktuasi pengaliran... 38
2.9. Beban diatas saluran... 42
2.10. Perlengkapan Saluran... 43
2.10.1 Manhole... 43
2.10.2. Drop Manhole... 47
2.10.3. Terminal clean out... 47
2.10.4. Siphon... 48
2.10.5. Bangunan Penggelontor... 51
2.10.6. Junction dan Transition... 53
2.10.7. Belokan... 54
2.10.8. Stasiun Pompa... 55
2.10.9. Ventilasi... 56
2.11. Proses Pengolahan Air Limbah... 56
2.11.1. Pengolahan Pertama... 56
2.11.2. Pengolahan Kedua... 57
2.11.3. Pengolahan Ketiga... 57
2.11.4. Pembunuhan Kuman... 58
2.11.5. Pengolahan Lanjutan... 58
BAB III . METODOLOGI PENELITIAN... 61
3.1. Umum... 61
3.2. Gambaran umum wilayah kecamatan Medan Tuntungan... 61
3.3. Karakteristik Lokasi Studi... 65
3.4. Cara Pengumpulan data... 67
3.6. Analisis data... 70
BAB IV. ANALISA PEMBAHASAN... 76
4.1. Pengolahan air limbah... 76
4.2. Prinsip Pengolahan... 78
4.3. Pengolahan Pertama... 78
4.3.1. Pengendapan... 78
4.3.2. Pengentalan dan pengapungan... 80
4.4. Pengolahan Kedua... 81
4.4.1. Proses penambahan oksigen... 82
4.4.2. Pertumbuhan bakteri dalam reaktor... 84
4.5. Pengolahan Ketiga... 87
4.5.1. Saringan pasir... 87
4.5.2. Penyerapan (adsorbtion)... 88
4.5.3. Pengurangan besi dan mangan... 89
4.5.4. Osmosis bolak balik... 91
4.6. Pembunuhan Kuman (disinfection)... 92
4.7. Pengolahan Lanjut... 94 4.7.1. Proses pemekatan... 96 4.7.2. Proses stabilisasi... 96 4.7.3. Proses pengaturan... 98 4.7.4. Proses pengeringan... 98 4.7.5. Proses pembuangan... 100
4.8. Penyaluran Air Limbah... 102
4.8.1. Metode Proyeksi Penduduk... 103
4.8.2. Analisa debit air buangan... 104
4.8.3. Perhitungan dimensi pipa... 105
4.8.4. Perhitungan kecepatan aliran... 107
4.8.5. Perhitungan sumur pengumpul... 109
4.8.6. Perhitungan Pompa... 111
4.8.7. Perhitungan Debit banjir... 113
4.8.9. Perhitungan Bak pengendapan I... 126
4.8.10. Perhitungan dimensi saluran pembawa... 130
4.8.11. Perhitungan Bak pengendapan II... 133
4.8.12. Bak pengendapan terakhir... 139
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN... 141
5.1. Kesimpulan... 141
5.2. Saran... 143
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Cubluk... 12
Gambar 2.2 Septic Tank... 13
Gambar 2.3 Beerput... 14
Gambar 2.4 Sistem Sanitasi Terpusat... 15
Gambar 2.5 Sistem Saluran terpisah... 16
Gambar 2.6 Sistem Penyaluran Kombinasi... 18
Gambar 2.7 Layout Saluran... 19
Gambar 2.8 Skema Small Bore Sewer... 20
Gambar 2.9 Sistem Penyaluran Tercampur... 22
Gambar 2.10 Sistem Penyaluran Kombinasi... 23
Gambar 2.11 Pola Jaringan Riol... 26
Gambar 2.12 pipa bulat lingkaran... 27
Gambar 2.13 Pipa Bulat Telur... 28
Gambar 2.14 Penempatan pemasangan saluran... 32
Gambar 2.15 Sistem Pengolahan Limbah... 59
Gambar 3.1 Lokasi komplek pesantren... 61
Gambar 3.2 Tampak Atas Komplek Pesantren... 65
Gambar 3.3 Sket Penyaluran air limbah... 74
Gambar 3.4 Sket Pengolahan air limbah... 75
Gambar 4.1 Bak Pengendapan Ideal... 79
Gambar 4.3 Aerasi dengan memasukkan udara... 83
Gambar 4.4 Aerasi dengan menggunakan baling-baling... 84
Gambar 4.5 Kurva Pertumbuhan Bakteri... 85
Gambar 4.6 Penggunaan activated sludge... 86
Gambar 4.7 Pengolahan Lumpur secara konvensional... 97
Gambar 4.8 Sket Sumur Pengumpul... 111
Gambar 4.9 Diagram estimasi waktu aliran... 116
Gambar 4.10 Penampang Saluran Drainase... 125
Gambar 4.11 Grafik hubungan fraksi tersisa terhadap Vs... 126
Gambar 4.12 Sket Bak Pengendapan I... 129
Gambar 4.13 Sket Bak Pengendapan II... 135
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan bahan saluran... 30
Tabel 2.2 Kemiringan saluran untuk tiap diameter... 34
Tabel 2.3 Jarak manhole menurut diameter... 44
Tabel 2.4 Jarak manhole menurut Kedalaman... 44
Tabel 3.1 Luas wilayah per kelurahan kecamatan Medan Tuntungan... 62
Tabel 3.2 Jumlah Penduduk kecamatan Medan Tuntungan... 63
Tabel 3.3 Jumlah Penduduk pria dan wanita kecamatan Medan Tuntungan... 63
Tabel 3.4 Jumlah Santri dan Santriwati Pesantren Raudhatul Hasanah... 67
Tabel 3.5 Jumlah Rata-rata aliran air limbah di daerah Pemukiman... 69
Tabel 4.1 Data karakteristik air buangan... 76
Tabel 4.2 Data hasil percobaan karakteristik air buangan... 77
Tabel 4.3 Standard kualitas air buangan... 77
Tabel 4.4 Banyaknya lumpur yang dihasilkan setiap Pengolahan... 95
Tabel 4.5 Luas areal yang diperlukan untuk bak pengering... 99
Tabel 4.6 Jumlah penduduk rata-rata dan kenaikan rata-rata Penduduk di komplek pesantren 2010-2020... 103
Tabel 4.8 Data Karakteristik Pompa... 112
Tabel 4.9 Analisa curah hujan metode log pearson... 114
Tabel 4.10 Curah hujan maksimum metode log pearson... 115
Tabel 4.11 Analisa curah hujan metode gumbel... 115
Tabel 4.12 Curah hujan maksimum metode gumbel... 115
Tabel 4.13 Rekapitulasi curah hujan maksimum... 115
Tabel 4.14 Waktu Konsentrasi... 117
Tabel 4.15 Koefisien Pengaliran... 119
Tabel 4.16 Intensitas Curah Hujan... 120
Tabel 4.17 Debit hujan rancangan... 123
Tabel 4.18 Karakteristik Partikel dikstrit dalam air buangan... 126
Tabel 4.19 Partisi fraksi partikel dikstrit... 127
DAFTAR SIMBOL
BOD = Biochemichal oxygen demandCOD = Chemichal oxygen demand SS = Suspended Solid
TSS = Total suspendend solid VSS = Volatile suspended solid Q = Debit (m³/det)
Vs = Kecepatan Endapan (m/s) V = Kecepatan Aliran (m/s) L = Panjang Bak (m)
h = Kedalaman Bak (m)
P = Berat Jenis air buangan ( 1.027 kg/l) P = Daya Pompa (KWH) w = Lebar Bak (m) η = Efisiensi pompa A = luas bak (m2) Cs = Koefisien Pengaliran D = Diameter Pipa (mm)
I = Intensitas Curah Hujan (mm/jam) R = Curah hujan (mm)
td = Waktu detensi (detik) Tc = Waktu Konsentrasi (menit)
