PERENCANAAN TEKNIS INSTALASI PENGOLAHAN. pdf

(1)

93

BAB 3

PERENCANAAN TEKNIS INSTALASI

PENGOLAHAN AIR LIMBAH RUMAH SAKIT

PROSES BIOFILTER ANAEROB-AEROB

KAPASITAS 200 M

3

PER HARI

3.1 Perkiraan Jumlah Air Limbah dan Kapasitas IPAL

Untuk memperkirakan jumlah air limbah Rumah Sakit dilakukan dengan mengacu kepada standar pemakaian air untuk berbagai kegiatan seperti telihat pada Tabel 3.1. Berdasarkan tabel tersebut untuk kegiatan rumah sakit umum kebutuhan pemakaian air bersih berkisar antara 350-1000 liter per bed per hari. Berdasarkan standar tersebut di atas dapat diperkiraan jumlah air limbah rumah sakit berdasarkan dengan jumlah bednya.

3.2 Sistem Pengumpulan Air Limbah Dan Proses Pengolahan

(2)

94

(3)

95

Tabel 3.1 : Standar Pemakaian Air Bersih Rata-Rata Per Orang Per Hari.

No Jenis Gedung / Keluarga Pasien : 160 liter

(4)

96

12 Pabrik/industri Buruh pria: 60 Wanita: 100

8 - Per orang, setiap giliran (kalau

kerja lebih dari 8 jam sehari)

13 Stasiun/terminal 3 15 - Setiap penumpang (yang tiba

maupun berangkat)

(5)

97

(6)

98

19 Hotel/penginapan 250-500 10 - Untuk setiap tamu, untuk Staf

120-150 liter; penginapan 200

Sumber : Morimura dan Soufyan

(7)

99

Air limbah yang berasal dari kegiatan laundry dialirkan ke bak pengolahan awal untuk menghilangkan busa, selanjutnya dilairkan ke bak pengumpul. Air limbah yang berasal dari limbah domestik non toilet dialirkan ke bak screen atau bak kontrol dan selanjutnya dilairkan ke bak penumpul. Air limbah toilet dialirkan ke tangki septik, selanjutnya air limpasannya (overflow) dialirkan ke bak pengumpul. Air limbah yang berasal dari laboratorium dilairkan ke proses pengolahan awal dengan cara pengendapan kimia dan air olahnnya dialirkan ke bak pengumpul. Air limbah yang berasal dari ruang operasi dialirkan langsung ke bak pengumpul. Aliran air limbah dari sumber ke bak pengumpul dilakukan secara gravitasi sedangkan dari bak penumpun ke sistem IPAL dilakukan dengan sistem pemompaan. Tipikal Disain bak pengumpul dapat dilihat pada Gambar 3.2. Dari bak pengumpul, air limbah dipompa ke bak pemisah lemak atau minyak.

Bak pemisah lemak tersebut berfungsi untuk memisahkan lemak atau minyak yang masih tersisa serta untuk mengendapkan kotoran pasir, tanah atau senyawa padatan yang tak dapat terurai secara biologis.

Selanjutnya limpasan dari bak pemisak lemak dialirkan ke bak ekualisasi yang berfungsi sebagai bak penampung limbah dan bak kontrol aliran. Air limbah di dalam bak ekualisasi selanjutnya dipompa ke unit IPAL. Di dalm unit IPAL tersebut, pertama air limbah dialirkan masuk ke bak pengendap awal, untuk mengendapkan partikel lumpur, pasir dan kotoran organik tersuspesi. Selain sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengurai senyawa organik yang berbentuk padatan,

(8)

100

(9)

101

Air limpasan dari bak pengendap awal selanjutnya dialirkan ke bak anaerob (biofilter Anaerob). Di dalam bak kontaktor anaerob tersebut diisi dengan media khusus dari bahan plastik tipe sarang tawon. Di dalam reaktor Biofilter Anaerob, penguraian zat-zat organik yang ada dalam air limbah dilakukan oleh bakteri anaerobik atau fakultatif aerobik. Disini zat organik akan terurai menjadi gas metan dan karbon dioksida tanpa pemberian udara. Air limpasan dari reaktor biofilter anerob dialirkan ke reaktor biofilter aerob. Didalam reaktor biofilter aerob diisi dengan media sambil dihembus dengan udara. Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikro-organisme. Mikro-organisme inilah yang akan menguraikan zat organik yang belum sempat terurai pada bak pengendap awal.

Dari reaktor biofilter aerob air limbah dialirkan ke bak pengendapan akhir, sedangkan air limpasan (over flow) dialirkan ke flow meter dan selajutnya dialirkan ke khlorinator untuk membunuh mikro-organisme patogen dan setelah melalui khlorinator air dibuang ke saluran umum. Sebagian air olahan dari bak pengendap akhir dialirkan ke bak bioindikator yang diisi ikan, selanjutnya air limpasan dialirkan ke khlorinator. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor selanjutnya dibuang ke sungai atau saluran umum. Kombinasi proses anaerob aerob tersebut selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD), serta mereduksi amonia, padatan tersuspensi (SS), phospat dan lainnya.

Keungulan Proses Biofilter Anaerob-Aerob

(10)

102

 Lumpur yang dihasilkan sedikit

Dibandingakan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang dihasilkan pada proses biofilm relatif lebih kecil. Di dalam proses lumpur aktif antara 30 – 60 % dari BOD yang dihilangkan (removal BOD) diubah menjadi lumpur aktif (biomasa) sedangkan pada proses biofilm hanya sekitar 10-30 %. Hal ini disebabkan karena pada proses biofilm rantai makanan lebih panjang dan melibatkan aktifitas mikroorganisme dengan orde yang lebih tinggi dibandingkan pada proses lumpur aktif.

 Dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi.

Oleh karena di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm mikroorganisme atau mikroba melekat pada permukaan medium penyangga maka pengontrolan terhadap mikroorganisme atau mikroba lebih mudah. Proses biofilm tersebut cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi.

(11)

103

Di dalam proses biofilter mikro-organisme melekat pada permukaan unggun media, akibatnya konsentrasi biomasa mikro-organisme per satuan volume relatif besar sehingga relatif tahan terhadap fluktuasi beban organik maupun fluktuasi beban hidrolik.

 Pengaruh penurunan suhu terhadap efisiensi pengolahan kecil. Jika suhu air limbah turun maka aktifitas mikroorganisme juga berkurang, tetapi oleh karena di dalam proses biofilm substrat maupun enzim dapat terdifusi sampai ke bagian dalam lapisan biofilm dan juga lapisan biofilm bertambah tebal maka pengaruh penurunan suhu (suhu rendah) tidak begitu besar.

Beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah dengan biofilter anaerb-aerob yang lain antara lain yakni :

 Biaya operasinya rendah.

 Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit.

 Dapat menghilangkan nitrogen dan phospor penyebab euthropikasi.  Suplai udara untuk aerasi relatif kecil.

 Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD cukup besar.  Dapat menghilangan padatan tersuspensi (SS) dengan baik.

Secara urutan proses dapat dibagi menjadi dua yaitu pengolahan primer dan pengolahan sekunder.

Pengolahan primer yang terdiri dari antara lain :

 Bak pengumpul,

(12)

104

 Bak pemisah pasir atau grid chamber,

 Bak pemisah minyak/lemak atau grease trap,

 Bak ekualisasi.

Sedangkan pengolahan sekunder merupakan unit atau peralatan standard yang digunakan dalam biofilter anaerob aerob meliputi:

 Bak pengendapan Awal.

 Peralatan pemasok udara seperti blower dan difuser udara.

 Sistem pengadukan seperti untuk membuat campuran mikroorganisma dan air limbah homogen serta tidak mencegah pengendapan lumpur dalam kolam aerob biofilter. Sistem ini tidak perlu digunakan apabila suplai udara dalam kolam tersebut sudah cukup besar dan tidak terjadi pengendapan. Udara disalurkan melalui pompa blower (diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan mengendap di media kolam aerob biofilter.

3.3 Perhitungan Disain Volume IPAL Rumah Sakit Proses Biofilter

Anaerob-Aerob Kapasitas 200 m3 per hari

3.3.1 Kapasitas IPAL Yang Direncanakan

(13)

105

3.3.2 Disain Bak Pemisah Lemak/Minyak Utama

Bak pemisah lemak atau grease removal yang direncanakan adalah tipe gravitasi sederhana. Bak terdiri dari beberapa ruangan.

Kapasitas IPAL : 200 m3 per Hari Kriteria perencanaan + 60 - 120 menit.

Waktu Tinggal di dalam Bak (Hydraulic Retention Time, HRT) = + 60 menit. 1

Waktu tinggal air limbah di dalam bak :

(14)

106

Sket gambar bak pemisah lemak dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 : Sket Bak Pemisah Lemak.

3.3.2 Disain Bak Ekualisasi

KriteriaPerencanaan :

 Waktu Tinggal di dalam Bak (HRT) = 8 -12 Jam Ditetapkan : Waktu tinggal = 12 jam

12

(15)

107 Ditetapkan  Dimensi Bak :

Kedalaman bak = 2,0 m

Lebar bak = 6,0 m

Panjang bak = 8,0 m

Tinggi Ruang Bebas = 0,5 m Chek Waktu Tinggal :

Volume Efektif Aktual = 6 m x 8 m x 2 m = 96 m3 96 m3

Waktu Tinggal = x 24 jam/hari = 11,52 jam 200 m3/hari

HRT di dalam Bak Ekualiasi = 11,52 jam

Disain bak pemisah lemak ditunjukkan seperti pada Gambar 3.4.

(16)

108

Gambar sket bak pemisah lemak dan bak ekualiasi dapat dilihat pada Gambar 3.5 sampai dengan Gambar 3.15 .

(17)

109

Gambar 3.6 : Bak Pemisah lemak dan bak Ekualisasi Dilengkapi dengan Teras (Tampak Atas)

(18)

110

Gambar 3.8 : Bak Pemisah lemak dan bak Ekualisasi dilengkapi dengan Teras (Potongan A-A)

(19)

111

Gambar 3.10 : Bak Pemisah lemak dan Ekualisasi dilengkapi dengan Teras (Potongan C-C)

(20)

112

Gambar 3.12 : Bak Pemisah lemak dan bak Ekualisasi dilengkapi dengan Teras (Potongan E-E)

(21)

113

Gambar 3.14 : Bak Pemisah lemak dan bak Ekualisasi dilengkapi dengan Teras (Potongan G-G)

(22)

114 3.3.3 Pompa Air Limbah

Debit air limbah = 200 m3/hari = 8,33 m3/ jam = 138,8 liter per menit. Tipe pompa yang digunakan = Pompa celup

Spesifikasi Pompa :

Kapasitas = 220 – 250 liter per menit Total Head = 8,5 m

Output listrik = 750 watt, 220 volt Bahan = Stainless Steel

Spesifikasi Pompa Air Limbah :

Tipe : Pompa celup/ submersible

3.3.4 Bak Pengendapan Awal

Debit Limbah = 200 m3/hari = 8,33 m3/ jam = 138,8 liter per menit. BOD Masuk = 300 mg/l

(23)

115

 Dimensi Bak Pengendapam Awal :

Lebar = 6,0 m

Kedalaman air efektif = 2,0 m

Panjang = 3,0 m

Tinggi ruang bebas = 0,5 m (disesuaikan dengan kondisi lapangan).

Volume Aktual = 6 m x 2 m x 3 m = 36 m3.

 Chek Waktu Tinggal (Retention Time) rata-rata = 36 m3

= x 24 jam /hari = 4,32 Jam 200 m3/hari

 Beban permukaan (surface loading) rata-rata =

200 m2/hari

= = 11,1 m3/m2.hari 6 m x 3 m

 Standar JWWA :

(24)

116 3.5.3.5 Biofilter Anaerob

Debit Limbah = 200 m3/hari = 8,33 m3/ jam = 138,8 liter per menit.

Untuk pengolahan air limbah dengan proses biofilter standar Beban BOD per volume media adalah 0,4 – 4,7 kg BOD /m3.hari.

Untuk Air Limbah Rumah Sakit ditetapkan beban BOD yang digunakan : = 0,75 kg BOD /m3 media .hari.

(25)

117 HRT di dalam reaktor ditetapkan = 14,4 jam.  Dimensi :

Lebar = 6.0 m

Kedalaman air efektif = 2,0 m

Panjang = 10,0 m

Tinggi ruang bebas = 0,5 m

Jumlah ruang biofilter anaerob di bagi menjadi dua zona, tiap zona terdiri dari ruang biofilter dengan ukuran 6 m x 4 m x 2 m dan ruang penenang dengan ukuran 6 m x 1 m x 2 m.

 Tinggi ruang lumpur = 0,5 m

 Tinggi Bed media pembiakan mikroba = 1,2 m  Tinggi air di atas bed media = 30 cm

 Volume total media biofilter anaerob = 6 m x 8 m x 1,2 m = 57,6 m3. Jika media yang dipakai mempunyai luas spesifik + 200 m2/m3, maka BOD Loading per luas permukaan media = 0,78 kg BOD/m3 media per hari

3.5.3.6 Biofilter Aerob

Debit Limbah = 200 m3/hari = 8,33 m3/ jam = 138,8 liter per menit. Perkiraan :

BOD Masuk = 75 mg/l BOD _Keluar = 30 mg/l Efisiensi pengolahan : 53,3 %

(26)

118

Jumlah BOD yang dihilangkan = 0,6 x 15 kg/hari = 9 kg/hari.

Beban BOD per volume media yang digunakan = 0,5 kg/m3.hari. (berdasarkan hasil percobaan BPPT)

 Reaktor dibagi menjadi dua ruangan : ruangan aerasi dan ruangan biofilter.

 Dimensi Ruang Aerasi Reaktor Biofilter Areob :

Lebar = 6,0 m

Kedalan air efektif = 2,0 m

Panjang = 2,25 m

Tinggi ruang bebas = 0,5 m

 Dimensi Ruang Reaktor Biofilter Areob :

Lebar = 6,0 m

Kedalan air efektif = 2,0 m

Panjang = 4,0 m

(27)

119

Waktu tinggal di dalam biofilter aerobik rata-rata = 9 jam

 Tinggi ruang lumpur = 0,5 m

Kebutuhan oksigen di dalam reaktor biofilter aerob sebanding dengan jumlah BOD yang dihilangkan.

Jadi : Kebutuhan teoritis = Jumlah BOD yang dihilangkan = = 9 kg/hari.

Faktor keamanan ditetapkan + 1,5 

Kebutuhan Oksigen Teoritis = 1,5 x 9 kg/ hari = 13,5 kg/hari. Temperatur udara rata-rata = 28 o C

Berat Udara pada suhu 28 o C = 1,1725 kg/m3.

(28)

120 Jadi :

13,5 kg/hari Jumlah Kebutuhan Udara teoritis =

1,1725 kg/m3 x 0,232 g O2/g Udara

= 49,37 m3/hari. Efisiensi Difuser = 2,5 % (gelembung kasar)

49,37 m3/hari

Kebutuhan Udara Aktual = = 1.974,8 m3/hari 0,025

= 82,28 m3/jam = 1,37 m3/menit.

Blower Udara Yang diperlukan :

Spesifikasi Blower :

Kapasitas Blower = 2 m3/menit

Head = 2800 mm-aqua

Jumlah = 2 unit

(29)

121

Difuser udara e ggu aka difuser tipe Fi e Bu le Diffuser de ga spesifikasi sebagai berikut :

Spesifikasi Diffuser :

Size : 250 mm

Connection Diameter : 3/4

-Flow rate : 60 - 80 liter per menit (tipikal = 70 liter per menit) Material : Plastik single membrane

Untuk mengantisipasi kenaikan beban air limbah yang berlebihan, di dalam bak biofilter anaerob yang ke dua dilengkapi juga dengan difuser dengan jumlah difuser 32 buah.

Jadi : Total Difuser yang digunakan adalah 62 buah.

(30)

122

(31)

123 3.5.3.7 Bak Pengendap Akhir

Debit Limbah = 200 m3/hari = 8,33 m3/ jam = 138,8 liter per menit.

Tinggi ruang bebas = 0,5 m (disesuaikan dengan kondisi lapangan).

Volume Aktual = 6 m x 2 m x 3 m = 36 m3.

(32)

124 3.5.3.8 Media Pembiakan Mikroba

Spesifikasi Media biofilter yang digunakan (Gambar 3.17) :

Material : PVC sheet

Ukuran Modul : 25 cm x 30 cm x 30 cm Ketebalan : 0,15 – 0,23 mm Luas Kontak Spsesifik : 200 – 226 m2/m3 Diameter lubang : 2 cm x 2 cm

Warna : hitam atau bening transparan. Berat Spesifik : 30 -35 kg/m3

Porositas Rongga : 0,98

Jumlah total media yang dibutuhkan = 57,6 m3 + 28,8 m3 = 86,4 m3

Gambar 3.17 : Media Biofilter Tipe Sarang Tawon.

3.5.3.9 Pompa Air Sirkulasi

(33)

125 Listrik : 375 watt, 220-240 volt

Gambar Disain IPAL : Bak Pengendap Awal, Biofilter Anaerob-Aerob dan Bak Pengendap Akhir dapat dilihat pada Gambar 3.18 sampai dengan Gambar 3.31. Instalasi pengolahan air limbah dengan proses biofilter anaerob-aerob kapasitas 200 m3 per hari yang telah terbangun dapat dilihat pada Gambar 3.32 sampai dengan Gambar 3.37..

Hasil air olahan air limbah rumah sakit dengan proses biofilter anaerob-aerob secara fisik dapat dilihat seperti pada Gambar 3.38, sedangkan hasil analisa laboraorium air olahan dapat dilihat ada Gambar 3.39. Dari hasil tersebut dapat dilihat bahwa kualitas air olahan atau efluen adalah sebagai berikut : pH 7,8 , BOD 6 mg/l, COD 19 mg/l, TSS < 2 mg.l, Amoniak bebas < 0,001 mg/l, Fosfat 0,53 mg/k dan Total Koliform 4.600 MPN/100 ml.

(34)

126

Gambar 3.18 : Gambar Disain IPAL Biofilter Anaerob-Aerob. (Tampak Atas)

(35)

127

Gambar 3.20 : Gambar Disain IPAL Biofilter Anaerob-Aerob Dengan Teras. (Tampak Atas)

Gambar 3.21 : Gambar Disain IPAL Biofilter Anaerob-Aerob. (Potongan A – A)

(36)

128

Gambar 3.23 : Gambar Disain IPAL Biofilter Anaerob-Aerob. (Potongan C – C)

(37)

129