Perencanaan Sub Sistem Pengolahan: Pengolahan Tingkat Pertama

8. CONTOH PERENCANAAN

8.2 Perencanaan Sub Sistem Pengolahan: Pengolahan Tingkat Pertama

A. Dimensi Bar Screen dalam Kondisi Bersih

Dimensi saluran sebelum melalui bar screen mekanis direncanakan beroperasi sampai tahap II.

a. Sampai pada Tahap II, direncakan jumlah bar screen yang akan dibuat sebanyak 2 unit mechanical bar screen dan beroperasi pada kondisi maksimum.

b. Debit masing-masing bar screen(Q’maks)

c. Luas total bukaan batang (A)

d. Lebar bersih bukaan (l)

e. Jumlah batang (n) (n+1) x b = l

(n+1) x 3 cm = 92 cm Maka n = 30 batang

f. Lebar bukaan total saringan (w bukaan) w bukaan= (30+1) x b

Wc = 93 cm + ( 30 x 1 cm) Wc = 123 cm 1,25 m

h. Panjang saringan yang terendam air (Ls) Ls = d/sin α

Ls = 1,25/sin 75^o Ls = 1,27

Sehingga Kedalaman aliran (d1) tiap-tiap debit dapat dihitung. Hasil penghitungan kedalaman air tiap kondisi debit, yakni:

Tabel 8-2. Kedalaman dan Kecepatan Aliran di Saluran Bar Screen

Segmen 1 Satuan Tahap 1 Tahap 2

Min Rata-rata Maks Min Rata-rata Maks

Debit m³/detik 0,313 0,591 1,114 0,825 1,373 2,279

Kedalaman m 0,4 0,58 0,79 0,67 0,9 1,23

Kecepatan m/detik 0,66 0,83 1,02 0,93 1,1 1,24

8.2.2 Unit Grit Chamber

Jenis grit chamber yang direncanakan di IPALD Kota A yakni grit chamber aliran horizontal dengan kontrol kecepatan berupa bak pengendap panjang dan sempit dengan kontrol kecepatan yang baik. Grit chamber aliran horizontal didesain untuk mencapai kecepatan pengaliran >> 0,3 m/det dan waktu yang cukup untuk mengendapkan partikel grit di dasar saluran

Direncanakan terdapat 3 unit grit chamber yang akan bekerja pada kondisi maksimum Tahap I. Pada Tahap II akan dibangun 3 unit lagi yang akan bekerja pada kondisi maksimum. Tiap unit akan diberikan pintu air (gate) yang akan berfungsi untuk mengatur jumlah unit yang dioperasikan sesuai dengan kondisi debit. Pada kondisi minimum Tahap I hanya akan difungsikan 1 unit. Setiap (satu unit) unit grit chamber didesain dengan kapasitas setengah dari pengaliran maksimum atau kondisi puncak.

Dengan asumsi kecepatan pengendapan (vs) partikel untuk diameter 0,2 mm adalah 4,2 ft/menit = 50,4 inch/menit maka;

(Kondisi Maksimum Tahap I) OR = 900 x vs

= 900 x 50,4 inch/menit

= 45.360 gpd/ft³ = 0,02142 m³/m².det Luas permukaan bak (A_surface)

Luas penampang melintang (A_cross)

Volume bak (V) = Q x td V = Q x td

Tinggi muka air di bak pada saat maksimum (d)

Lebar bak (w)

Panjang (p)

Kontrol Desain Perhitungan

Periksa volume bak pada saat kondisi debit maksimum tahap II Volume (V) = p x w x d

= 12, 5 m x 1,5 m x 1,07 m

= 20,625 m³

Waktu detensi pada debit maksimum (td)

8.2.3 Unit Pengolahan Pengendapan Pertama

Unit bak pengendap berfungsi untuk mengurangi kandungan suspended solid dalam air buangan yang biasanya 50–70%

(Qasim, 1985) dan 25–40% OD5 (Metcalf, 1991). Bak pengendap pertama yang ditempatkan di depan proses pengolahan biologi biasanya didesain dengan waktu detensi yang lebih pendek dan beban permukaan (surface loading) yang lebih besar, kecuali jika terdapat resirkulasi waste activated sludge (Metcalf & Eddy,1991). Jenis bak pengendap pertama yang dipilih adalah jenis horizontal flow yang berbentuk persegi panjang dengan pertimbangan bahwa bak jenis ini akan dapat mengendapkan partikel dengan ukuran yang heterogen dengan efisiensi yang tinggi. Selain itu, pertimbangan pemilihan jenis ini ialah:

a. kebutuhan lahan yang lebih kecil dibandingkan lahan yang berbentuk circular;

b. lebih ekonomis dari segi kontruksi;

c. losses lebih kecil pada inlet dan outlet;

d. proses pengendapannya lebih baik karena jarak tempuh partikel lebih panjang; dan e. penggunaan energi lebih kecil untuk pengumpulan dan penyisihan lumpur

Perencanaan

1. Direncanakan bak dibuat 6 unit sampai tahap II. Namun pada tahap I, di mana debit air buangan tidak terlalu besar, hanya akan dioperasikan 3 unit bak pengendap I. Pada tahap II akan dioperasikan 6 bak pengendap dan satu bak lainnya sebagai cadangan.

2. Debit tiap bak:

Saat kapasitas rata-rata Tahap I

Tahap II

3. Direncanakan luas bak pada saat debit rata-rata pada tahap II dengan overflow rate 50 m³/m²/hari Luas permukaan tiap bak pengendap (As)

Asumsikan rasio panjang dan lebar ialah 3:1 Panjang bak = 3 x lebar

Luas Aktual = 12 m x 36 m = 432 m²

Tinggi bak = kedalaman air + free board = 3 m + 0,5 m = 3,5 m Volume tiap bak pengendap (V)

V = A x H

V = 432 m² x 3 m = 1.296 m³ Kontrol Desain Perhitungan a. Periksa Overflow Rate

Kondisi debit rata-rata:

- Tahap 1

- Tahap 2

b. Periksa Waktu Detensi

Kondisi debit rata-rata:

Tahap I = (1.296 m³)/ (0,197 m³/det x 3.600 det/jam) = 1,8 jam (memenuhi) Tahap II = (1.296 m³)/ (0,228 m³/det x 3.600 detik/jam) = 1,5 jam (memenuhi) Penghitungan Volume Lumpur

Penyisihan TSS dan BOD₅ Kondisi rata-rata

- Tahap I = overflow rate 42,5 m³/m² hari

= 59 % penyisihan TSS

= 32 % penyisihan BOD5

Debit, BOD₅, dan TSS influen

- Debit tahap I = 0,591 m³/det x 86.400 detik/hari = 51.062,4 m³/hari - Debit tahap II = 1,373 m³/det x 86.400 detik/hari = 118.627,2 m³/hari

- BOD₅ tahap I = 215 g/m³ x 51.062,4 m³/hari x (1.000 g/kg)^-1 = 10.978,4 kg/hari - BOD₅ tahap II = 273 g/m³ x 118.627,2 m³/hari x (1.000 g/kg)^-1 = 32.385,2 kg/hari - TSS tahap I = 244 g/m³ x 51.062,4 m³/hari x (1.000 g/kg)^-1 = 12.459,2 kg/hari - TSS tahap II = 248 g/m³ x 118.627,2 m³/hari x (1.000 g/kg)^-1 = 29.419,5 kg/hari Karakteristik Primary Sludge

a. BOD₅

- Tahap I (32% removal) = 10.978,4 kg/hari x 0,32 = 3.513 kg/hari - Tahap II (30% removal) = 32.385,2 kg/hari x 0,30 = 9.715 kg/hari b. TSS

- Tahap I (59% removal) = 12.459,2 kg/hari x 0,59 = 7.351 kg/hari - Tahap II (52% removal) = 29.419,5 kg/hari x 0,52 = 15.298 kg/hari Konsentrasi solid = 5%

Specific gravity = 1,03 Debit lumpur

- Tahap 1

- Tahap 2

Lumpur dari tiap bak akan dipompakan ke gravity thickener dengan menggunakan pipa dan pompa lumpur.

8.2.4 Unit Pengolahan Pengolahan Biologi Alternatif Lumpur Aktif

Tangki aerasi merupakan tempat terjadinya percampuran secara sempurna. Influen dimasukkan ke dalam suatu sistem inlet sehingga beban pengolahan dapat tersebar merata ke seluruh tangki. Dengan cara ini, diharapkan rasio antara substrat dan mikroorganisme cukup seimbang sehingga memungkinkan terjadinya adsorbsi material organik terlarut ke dalam biomassa dengan cepat. Influen yang masuk ke dalam tangki berasal dari efluen bak pengendap pertama yang ditambah dengan aliran resirkulasi lumpur, filtrat dari thickener, digester, dan sludge drying bed.

Kriteria Desain

Kriteria desain proses aerasi dapat dilihat pada Tabel 8-3.

Tabel 8-3. Kriteria Desain Lumpur Aktif

Parameter Satuan Besaran Sumber

Umur Sel hari 5-15 Metcalf &Edy, 1991

F/M Ratio hari-1 0,2-0,6 Metcalf &Edy, 1991

Organic Loading kg/m 3hari 0,7-2,0 Metcalf &Edy, 1991

MLSS mg/L 2500-4000 Metcalf &Edy, 1991

Koef. Pertumbuhan mg VSS/mg BOD5 0,4-0,8 Metcalf &Edy, 1991

Koef. Decay hari-1 0,025-0,075 Metcalf &Edy, 1991

Waktu Detensi Hidrolik jam 2,-8,5 Qasim, 1985

Faktor Resirkulasi - 0,25-1,0 Metcalf &Edy, 1991

Data Perencanaan

Data yang akan digunakan dalam mendesain tangki aerasi dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 8-4. Data Perencanaan Lumpur Aktif

Parameter Simbol Besaran Satuan

Umur Sel θc 8 hari

Koef. Pertumbuhan Y 0,5 mg/mg

Koef. Decay k_d 0,05 hari^-1

BOD₅ Efluen S 50 mg/L

MLVSS X 3.000 mg/L

Kedalaman Tangki h 4,5 M

Rasio Panjang:Lebar - 2:1 -

MLVSS/MLSS - 0,8 -

Jumlah Tangki sampai Tahap 2 2 Unit

Debit rata-rata Tahap 1 Qr 53.766,07 m³/hari

0,622 m³/detik

Debit rata-rata Tahap 2 Qr 119.619,50 m³/hari

1,453 m³/detik

BOD Rata-rata Tahap 1 158 mg/L

BOD Rata-rata Tahap 2 205 mg/L

TSS Rata-rata Tahap 1 125 mg/L

TSS Rata-rata Tahap 2 144 mg/L

Penghitungan

A. Konsetrasi BOD₅ Efluen

- BOD_L dalam efluen solid biodegradable

= 50 mg/l x 0,65 x 1,42 mgO₂/sel

= 46,15 mg/l

- BOD₅ (suspended) dalam efluen solid biodegradable

= 46,15 mg/l x 0,68

= 31,38 mg/l

- BOD₅ (solube) dalam efluen BOD₅ (S)

= (50 – 31,38) mg/l

= 18,62 mg/l B. Efisiensi Pengolahan

Efisiensi pengolahan berdasarkan BOD5 soluble

- Tahap 1

- Tahap 2

Efisiensi pengolahan keseluruhan

Tahap 1

Tahap 2

C. Volume Tangki

Pada Tahap I hanya akan dibangun 1 unit tangki. Sedangkan pada Tahap II akan dibangun satu unit lagi.

a. Debit per tangki

- Tahap I = 53.766,07 m³/hari / 1 unit = 53.766,07 m³/hari - Tahap II = 125.600,5 m³/hari / 2 unit = 62.800,25 m³/hari b. Volume Tangki

D. Luas Tangki

Kedalaman tangki direncanakan sebesar 4,5 m Luas tangki = volume / h

= 11.147,34/ 4,5 m = 2.477,18 m² E. Dimensi Tangki

Rasio panjang dan lebar direncanakan = 2 : 1, Panjang = 2 x Lebar Sehingga,

Luas (A) = P x L

= 2L x L = 2 L²

F. Lumpur yang Dihasilkan

Koefisien pertumbuhan observasi (Yobs)

Pertambahan MLVSS (P_x), P_x = Y_obs Q (S_o – S)

Tahap I: Px = [0,35 x 53.766,07m³/hari x (158– 18,62) g/m³]/1.000 g/kg Px = 2.623 kg/hari

Tahap II: Px = [0,35 x 125.600,5 m³/hari x (205 – 18,62)g/m³ ]/1.000 g/kg Px = 8.193 kg/hari

Pertambahan MLSS (Pxss) Pxss = Px / 0,8 Tahap I = 2.623 kg/hari / 0,8 = 3.278,75 kg/hari Tahap II = 8.193 kg/hari / 0,8 = 10.241,25 kg/hari Lumpur yang Akan Dibuang

Massa lumpur yang akan dibuang (Qs) = Pxss – ((Q – Vs) x BOD5 eff) MLSS = 3750 mg/l = 3,75 kg/m³

Volume lumpur yang akan dibuang (Vs) = Qs / 3,75 kg/m³

Tahap I: Qs = 3.278,75 kg/hari – ((53.766,07 – (Qs/3,75)) m³/hari x 50 g/m³/1.000) Qs = 598,83 kg/hari

Vs = 598,83 kg/hari / 3,75 kg/m³ Vs = 159,68 m³/hari

Tahap II: Qs = 10.241,25 kg/hari – ((125.600,5 – (Qs/3,75)) m³/hari x 50 g/m³/1.000) Qs = 4.017,46 kg/hari

Vs = 4.017,46 kg/hari / 3,75 kg/m³ Vs = 1.071,32 m³/hari

G. Return Sludge

Laju return sludge dihitung berdasarkan konsentrasi MLSS di dalam tangki aerasi dan TSS dalam return sludge. Diperkirakan bahwa TSS di influen sangat kecil.

MLSS (Q + Qr) = TSS dalam sludge x Qr

Rasio resirkulasi = 60%

Saat debit rata-rata

Tahap I Qr = 0,6 x 53.766,07 m³/hari = 32.259,64 m³/hari = 0,373 m³/det Tahap II Qr = 0,6 x 125.600,5 m³/hari = 75.360,3 m³/hari = 0,872 m³/det H. Kontrol Desain

a. Waktu Aerasi (td) td = volume / debit

td Tahap I = (10.404 m³ x 24 jam/hari) / (53.766,07 m³/hari) = 4,6 jam td Tahap II = (10.404 m³ x 24 jam/hari) / (62.800,25 m³/hari) = 3,9 jam b. Rasio F/M (U) tiap tangki

Saat Debit Rata-rata

- Tahap 1

- Tahap 2

c. Organic Loading (OL)

- Tahap 1

- Tahap 2

I. Kebutuhan Oksigen

- Tahap 1

- Tahap 2

b. Kebutuhan Oksigen Standar (SOR)

di mana: N = kebutuan oksigen teoritis (kg/hari)

Cⁿ_sw = konsentrasi oksigen pada temperatur lapangan (mg/l) = 8,5 mg/l (Metcalf & Eddy) Csw = konsentrasi oksigen pada temperatur standar 20^oC (mg/l) = 9,15 mg/l (Qasim) C = DO minimum yang dicapai dalam tangki (mg/l), 2 mg/l

β = faktor koreksi tegangan tergantung salinitas air limbah = 0,9 (Qasim) x = faktor koreksi transfer oksigen = 0,95 (Qasim)

fa = faktor koreksi kelarutan oksigen terhadap ketinggian fa = [1 - (ketinggian / 9.450)]

= [1 - (675 m / 9.450 m)] = 0,93

T = temperatur rata-rata air limbah pada kondisi lapangan, tergantung dari temperatur udara ambien rata-rata dan temperatur influen.

di mana: A = luas total permukaan tangki aerasi (m²) = 2 unit x 2.312 m² = 4.624 m² Ta = temperatur udara ambien = 24^oC

Ti = temperatur maksimum influen air limbah = 27^oC f = faktor proporsional = 0,5 m/hari

Maka SOR:

- Tahap 1

- Tahap 2

c. Volume udara yang dibutuhkan

Berat jenis udara = 1,201 kg/m³ Berat oksigen di udara = 23,2%

Faktor koreksi aerator (FA) = 0,65

Kebutuhan volume udara sebenarnya di lapangan (M):

Tahap 1

Tahap 2

d. Kebutuhan Udara Teoritis Mt = M / FA = M / 0,65

Tahap I = 41.767,27 m³/hari / 0,65 = 64.257,33 m³/hari Tahap II = 132.046,9 m³/hari / 0,65 = 203.149,12 m³/hari e. Total Udara Desain (Md)

Udara yang dibutuhkan dalam desain adalah sebesar 150% dari udara teoritis Sehingga total udara desain:

Tahap I = 1,5 x 64.257,33 m³/hari = 96.386 m³/hari = 66,93 m³/menit Tahap II = 1,5 x 203.149,12 m³/hari = 304.723,68 m³/hari = 211,6 m³/menit

f. Volume udara per kg BOD5 disisihkan per m3 air buangan yang diolah per m3 tangki Mb = Md / (So – S) x Q

Tahap 1

Tahap 2

g. Volume Udara per Volume Air Buangan (M¬a) M_a = M_d / Q

Tahap 1

Tahap 2

h. Volume Udara per Volume Tangki Aerasi M_t = M_d/(2 tangki x 10.404 m³)

Tahap 1 = 96.386 m³/hari/(10.404 m3) = 9,26 m³/m³ hari

Tahap 1 = 304.723,68 m³/hari/(2 x 10.404 m3) = 14,64 m³/m³ hari 8.2.5 Unit Pengolahan Pengolahan Pengendapan Kedua

Bak pengendap kedua mempunyai fungsi yang penting dalam meningkatkan pengolaha air buangan yaitu berfungsi untuk memisahkan mixed liquor suspended solid dari efluen clarifier dan untuk mengentalkan lumpur yang diresirkulasi.

Lumpur yang mengendap pada dasar clarifier sebagian dipompakan ke tangki aerasi yang kemudian akan diaerasi kembali.

Supernatan yang keluar akan didesinfeksi terlebih dahulu sebelum dibuang ke badan air penerima.

Kriteria Desain

Adapun kriteria desain unit pengendalan kedua dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 8-5. Kriteria Desain Clarifier

Parameter Satuan Besaran Sumber

Overflow Rate (OR) m3/m2 hari 12–32 Metcalf &Edy, 1991

Solid Loading kg/m2 hari 15–150 Qasim, 1985

Data Perencanaan

Adapun data perencanaan yang digunakan untuk merencanakan unit pengendapan kedua dapat dilihat pada tabel berikut

ini. Tabel 8-6. Data Perencanaan Clarifier

Parameter Simbol Besaran Satuan

Debir rata-rata Tahap 1 Qr 53.766,07 m³/hari

0,622 m³/detik

Debir rata-rata Tahap 2 Qr 119.619,50 m³/hari

1,453 m³/detik

Vol lumpur rata-rata Tahap 1

Qs 159,68 m³/hari

Vol lumpur rata-rata Tahap 2 1071,32 m³/hari

Rasio resirkulasi 125

Penghitungan 1. Debit Desain

Direncanakan dibuat 2 unit clarifier pada tahap I. Sedangkan pada Tahap II akan dioperasikan hingga 4 unit clarifier.

Q = debit awal – return sludge flow – lumpur yang dibuang Q = debit awal – debit lumpur

- Tahap I = 0,622 m³/detik – (159,68 m³/hari / 86.400) m³/detik = 0,620 m³/detik

- Tahap II = 1,477 m³/detik – (1.071,32 m³/hari /86.400) m³/detik = 1,464 m³/detik

Debit tiap bak

Tahap I = 0,62 m³/det/2 = 0,315 m³/detik = 1.134 m3/jam Tahap II = 1,464 m³/det / 4 = 0,366 m³/detik = 1.320 m3/jam 2. Limiting Solid - Loading Rate (SF)

Limiting solid – loading rate dapat diketahui dari kurva solid flux. Untuk konsentrasi return sludge 10.000 mg/l akan diperoleh nilai SF sebesar 2 kg/m² jam atau 48 kg/m² hari.

3. Luas Permukaan dan Diameter Bak Pengendap II

Luas permukaan dapat diketahui berdasarkan persamaan berikut

Luas permukaan tiap bak direncanakan untuk tahap II pada aliran rata-rata

Diameter tiap bak:

Luas Aktual

= ¼ π D2

= ¼ x 3,14 x 57 m = 2.550,5 m² 4. Kontrol Desain

Overflow Rate (OR) OR = Q/A

- Tahap 1

- Tahap 2

Solid Loading (SL) SL = (QX/A)

- Tahap 1

- Tahap 2

5. Kedalaman Clarifier

a. Kedalaman clarifier adalah penjumlahan antara kedalaman air jernih, kedalaman zona thickening, dan zona pengumpul lumpur.

b. Kedalaman zona air jernih direncanakan 2 m.

3. Total solid di setiap tangki aerasi

4. Total massa solid di tiap clarifier = 0,3 x 26.460 kg = 7.938 kg 5. Kedalaman zona thickening

d. Ke dalam zona pengumpul lumpur

1. Pertambahan massa pada tangki aerasi adalah pada saat kapasitas puncak selama dua hari berturut-turut 2. Asumsi faktor puncak (peak factor) untuk debit = 2,2 dan BOD = 1,2

3. Total volatil solid yang dihasilkan = Y_obsQ (S_s – S) / (10³ g/kg)

Tahap I = 0,35 x 53.766,07 m³/hari x (158–18,62) g/m³ x 1,2 x 2,2/103 g/kg

= 6.924,3 kg/hari.

Tahap II = 0,35 x 125.600,5 m³/hari x (205–18,62) g/m³ x 1,2 x 2,2/ 103 g/kg

= 21.630,3 kg/hari.

4. Total massa solid dalam dua hari (SS) = 2 x VSS / 0,8 Tahap I = 2 hari x 6.924,3 kg/hari / 0,8 = 17.310,75 kg Tahap II = 2 hari x 21.630,3 kg/hari / 0,8 =54.075,76 kg 5. Massa dalam tiap clarifier = SS / n

Tahap I = 17.310,75 kg / 2 = 8.655,37 kg Tahap II = 54.075,76 kg / 4 = 13.518,94 kg 6. Total solid dalam tiap clarifier = SS + total solid D

Tahap I = 7938 kg + 8.655,37 kg = 16.593,37 kg Tahap II = 7938 kg + 13.518,94 kg = 21.456,94 kg

7. Kedalaman zona pengumpul lumpur = Total Solid / (7000 g/m³ x luas) Direncanakan kedalaman zona pengumpul lumpur sampai tahap II

8. Kedalaman total clarifier

d = 2 m + 0,44 m + 1,2 m

= 3,64 m = 4 m

6. Waktu detensi (dt)

Volume clarifier = luas x dalam

= 2550,5 m² x 4,5 m

= 11.477,25 m³

Waktu detensi (td) = volume / debit Saat debit rata-rata:

Tahap 1

Tahap 2

8.2.6 Unit Pengolahan Pengolahan Lumpur: Anaerobic Digester

Proses stabilisasi lumpur penting untuk mengurangi bau yang menyengat dan mengontrol potensi pematangan materi organik.

Anaerobic digester menggunakan tangki yang kedap udara, sehingga mikoorganisme anaerob mampu menstabilkan materi organik menjadi metana dan karbon dioksida. Lumpur akan menjadi lebih stabil dan memiliki kandungan patogen rendah, sehingga lebih mudah dikeringkan. Anaerobic digester menggunakan proses biokimia yang kompleks serta memanfaatkan mikroorganisme anaerob dan fakultatif untuk mengasimilasi dan memecahkan materi organik. Proses ini terjadi dalam dua fase, yakni asam dan metan.

Kriteria Desain

Adapun kriteria desain untuk unit anaerobic digester dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 8-7. Kriteria Desain Anaerobic Digester

Parameter Satuan Besaran Sumber

Solid Retention Time hari 10–22 Qasim, 1985

Sludge Loading kg VS/m3 hari 1,6–6,41 Qasim, 1985

Konsentrasi Solid % 2–6 Qasim, 1985

Kedalaman m 7,5–14 Metcalf &Edy, 1991

Diameter m 6–38 Metcalf &Edy, 1991

Kemiringan Dasar Tangki - 1:4 Metcalf &Edy, 1991

Dasar Perencanaan

Dasar-dasar perencanaan yang digunakan dalam contoh penghitungan ini dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 8-8. Data Perencanaan Anaerobic Digester

Specific Gravity sg 1,03

Massa Lumpur Influen Tahap 1 7.154,84

kg/hari

Massa Lumpur Influen Tahap 2 17.383,91

Debir Lumpur Tahap 1 Q_L 138,92 m³/hari

Debir Lumpur Tahap 2 Q_L 337,55 m³/hari

Fraksi Volatile Solid Sebelum Digestion 75 %

Jumlah Tangki Tahap 1 1 unit

Jumlah Tangki Tahap 2 2 unit

Volatile Solid Destroyed 52 %

Penghitungan

1. Kapasitas digester saat aliran rata-rata dengan waktu digest 15 hari:

Volume satu reaktor = (390 m³/hari/ 2 reaktor) x 15 hari = 2.925 m³ 2. Dimensi Digester

a. Direncanakan

1. Kedalaman scum blanket = 0,6 m

2. selisih antara floating cover dengan tinggi maksimum digester = 0,6 m 3. Total ketinggian yang disediakan = 0,6 + 0,6 = 1,2 m

4. Ketinggian total = 1,2 m + 7,6 m = 8,8 m

5. Jika kedalaman air di digester tanpa kerucut = 7,6 m, maka penambahan 6. volume akan ditampung di dalam kerucut.

7. Volume aktif = (7,6 m – 1,2 m) / 7,6 m = 0,84 volume total 8. Jadi volume digester = 2.925 m³ / 0,84 = 3.483 m³ 9. Luas tiap digester = 3.483 m³ / 7,6 m = 458,3 m²

10. Diameter tiap diegester = √4/π x 458,3 m² =24,16 m=24,5 m b. Volume Digester Keseluruhan

1. Volume digester keseluruhan juga meliputi volume kerucut di dasar bak.

Lantai digester direncanakan memiliki kemiringan 1 vertikal : 3 horizontal.

Kedalaman kerucut adalah 2,3 m.

2. Volume digester total

= (volume bak silinder) + (volume kerucut)

= (p/4 x (24,5 m)² x 7,6 m) + (1/3 x p/4 x (24,5 m)² x 2,3m)

3. Solid Retention Time dan Solid Loading Solid Retention Time

Tahap I = 3.942,4 m³ / 138,92 m³/hari = 28 hari Tahap II = 7.884,7 m³ / 337,55 m³/hari = 23 hari Solid Loading

Tahap I = 7.154,84 kg/hari x 0,75 / 3.942,4 m³ = 1,36 kg VS/m³ hari Tahap II = 17.383,91 kg/hari x 0,75 / 7.884,7 m³ =1,65 kg VS/m³ hari 4. Gas yang Dihasilkan

a. Persamaan yang digunakan

di mana: Px = gas yang dihasilkan (kg/hari)

Y = koefisien Yield (g/g) (0,04 – 0,1) mg VSS/mg BOD yang digunakan b. Konsentrasi Solid

Tahap 1

Tahap 2

Asumsi 65% solid adalah biodegradable dan 1% solid biodegradable = 1,42 g BOD_L, Y = 0,05, kd = 0,03/hari, dan E = 0,8.

BOD_L dalam lumpur = 51.503 mg/l x 0,65 x 1,42 g/g = 47.537 g/m³ c. Gas yang dihasilkan (Px)

Tahap 1

Tahap 2

d. Volume Gas Metan

Tahap I

V = 0,35 m³/kg {[0,8 x 138,92 m³/hari x 47537 g/m³ x (103 g/kg)-1 ] – 1,42 (103,3 kg/hari)}

V = 1.702,3 m³/hari

Tahap II

V = 0,35 m³/kg {[0,8 x 337,55 m³/hari x 47534 g/m³ x (103 g/kg)-1 ] – 1,42 (379 kg/hari)}

V = 3.954 m³/hari Volume Gas Total (Vtot)

Jika metane = 66% dari gas di digester Gas yang dihasilkan di digester

Tahap I = 1.702,3 m³/hari / 0,66 = 2.579,24 m³/hari Tahap II = 3.954 m³/hari / 0,66 = 5.991 m³/hari 5. Solid yang Dihasilkan

a. Jumlah Solid Lumpur

1. VS = Massa lumpur influen x 75%

Tahap I = 7.154,84 kg/hari x 0,75 = 5.366,13 kg/hari Tahap II = 17.383,91 kg/hari x 0,75 = 13.038 kg/hari 2. VS yang dihancurkan = VS x 52%

3. VS yang dihancurkan = VS x 52%

Tahap I = 5.366,13 kg/hari x 0,52 = 2.790,38 kg/hari Tahap II = 13.038 kg/hari x 0,52 = 6.779,76 kg/hari 4. TS sisa setelah digester = Non volatile solid + VS sisa

Tahap I = (7.154,84 – 5.366,13) kg/hari + (0,48 x 5.366,13 kg/hari) = 4.364,45 kg/hari

Tahap II = (17.383,91 – 13.038) kg/hari + (0,48 x 13.038 kg/hari) = 10.604,15 kg/hari

b. Total Massa di digester 1. Total massa di digester

Total solid di thickened sludge = 6%

2. Total massa yang meninggalkan digester

Masa yang meninggalkan digester = massa di digester – kehilangan massa dalam bentuk gas. Asumsi densitas gas digester adalah 86% terhadap udara, dan berat udara adalah 1,162 kg/m³.

Total gas yang dihasilkan di digester saat rata-rata

Tahap I = 2.579,24 m³/hari x 1,162 kg/m³ x 0,86 = 2.577 kg/hari Tahap II = 5.991 m³/hari x 1,162 kg/m³ x 0,86 = 5.987 kg/hari Total massa yang meninggalkan di digester saat rata-rata Tahap I = 119.247 kg/hari – 2.577 kg/hari = 116.670 kg/hari Tahap II = 289.732 kg/hari – 5.987 kg/hari = 283.745 kg/hari 8.2.7 Unit Pengolahan Pengolahan Lumpur: Belt Filter Press

Belt Filter Press merupakan unit pengolahan lumpur yang berperan dalam proses dewatering lumpur. Kelebihan dari penggunaan belt filter press, yakni efluen lumpur memiliki solid content lebih tinggi (lebih kering), energi yang diperlukan lebih kecil, dan operasi yang kontinu. Proses dewatering menggunakan belt filter press terdiri dari tiga tahap dasar operasional yaitu: (1) Pengkondisian secara kimia, (2) Pengeringan kandungan air berlebih, dan (3) penekanan lumpur.

Kriteria Desain

Adapun kriteria desain untuk Belt Filer Press dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 8-9. Kriteria Desain Belt Filter Press

Parameter Satuan Besaran Sumber

Lebar Belt meter 0,5–3,5 Metcalf &Edy, 1991

Sludge loading kg/m/jam 90–680 Metcalf &Edy, 1991

Hydraulic loading L/m/detik 1,6–6,3 Metcalf &Edy, 1991

Dasar Perencanaan

Dasar-dasar perencanaan yang digunakan dalam contoh penghitungan ini dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 8-10. Data Perencanaan Belt Filter Press

Parameter Simbol Besaran Satuan

Solid loading - 500 kg/m/jam

Solid capture - 90 %

Specific gravity lumpur sg 1.060 kg/m3

Konsentrasi BOD di filtrat - 1.500 mg/L

Konsentrasi lumpur keluar - 30 %

Waktu operasi t 8 jam/hari

5 hari/minggu

Massa Lumpur Tahap 1 - 4.236,75 kg/hari

Massa Lumpur Tahap 2 - 10.292,65 kg/hari

Debit Lumpur Tahap 1 QL 83 m3/hari

Debit Lumpur Tahap 1 QL 202 m3/hari

Penghitungan

1. Dimensi Belt Filter Press - Jumlah solid perminggu

= 4.236,75 kg/hari x 7 hari /minggu = 29.657,25 kg/minggu - Solid yang harus diolah setiap jam operasi

- Total solid yang harus diolah tiap jam operasi

= sludge + kapur + polimer

= 741,43 + (0,05+0,02) x 741,43 = 793,33 kg/jam - Lebar Belt

Tabel berikut ini merupakan contoh spesifikasi belt filter press.

Tabel 8-11. Contoh spesifikasi Belt Filter Press Belt Filter

Press Type Lebar Belt Dimensi

Energi Debit Lumpur

Panjang Lebar Tinggi

A 700 3.200 1.100 1.800 0,37 2–6

B 1.100 3.200 1.500 1.800 0,55 4–10

C 1.600 3.200 2.000 1.800 1,1 6–18

D 2.100 3.200 2.500 1.800 1,5 12–25

E 2.600 3.200 3.000 1.800 2,2 18–35

Davies, P. S. (2005). The Biological Basis of Wastewater Treatment.

Davis, M. L. (2011). Water and Wastewater Engineering. New york: McGraw-Hill.

Delzer, G., & McKenzie, S. (2003). Five-day biochemical oxygen demand. U.S. Geological Survey.

McGhee, T. J. (1991). Water Suply and Sewerage. Singapore: McGraw-Hills.

Metcalf & Eddy. (2003). Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, 4th ed. Boston: McGraw-Hill.

Pescod, M. (1992). Wastewater treatment and use in agriculture - FAO Irrigation and Drainage Paper 47. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations.

Verbyla, M., Sperling, M. v., & Maiga, Y. (2017). Waste Stabilization Ponds. Global Water Pathogens Project. http://www.

waterpathogens.org (C. Haas, J. Mihelcic and M. Verbyla) (eds) Part 4 Management Of Risk from Excreta nad Wastewater) http://www.waterpathogens.org/book/waste-stabilization-ponds.

REFERENSI

DIREKTORAT PENGEMBANGAN PENYEHATAN LINGKUNGAN PERMUKIMAN Gedung Direktorat Jenderal Cipta Karya Lt. 7

Jl. Pattimura No.20, Kebayoran Baru, Jakarta Selatan 12110