Salah satu bentuk penerapan sistem pengelolaan air limbah domestik (SPALD) adalah sistem pengelolaan air limbah rumah tangga terpusat (SPALD-T). Penyusunan pedoman ini melalui tahapan diskusi dengan pemangku kepentingan di sektor air limbah domestik.
PENDAHULUAN
Konsep Dasar IPALD
Prinsip Pengolahan Air Limbah Domestik
Dalam air limbah domestik, nitrogen terdapat dalam bentuk organik (N-organik) dan dalam bentuk amonia-nitrogen (NH4-N). Senyawa fosfor (fosfor) dapat terdapat dalam bentuk organik dan anorganik dalam air limbah domestik.
Tahapan Penghitungan
Hal ini dimaksudkan untuk mempermudah proses pengikatan padatan pada lumpur sehingga lebih mudah kering. Bahan kimia anorganik yang dapat digunakan antara lain besi klorida, kapur, besi sulfat, dan tawas.
BANGUNAN INLET
Bak/Sumur Pengumpul
Stasiun Pompa
Kebutuhan head total harus diperhitungkan dengan cermat dengan mempertimbangkan total head loss yang dapat disebabkan oleh head loss besar maupun head loss kecil. Tentu saja pembuangan air limbah domestik tidak dapat dilakukan secara instan dalam satu periode penyambungan sambungan rumah.
PENGOLAHAN TAHAP PERTAMA
Saringan Sampah (Screen)
Prinsip pengoperasian filter limbah adalah untuk mencegah masuknya material berukuran besar atau partikel padat ke dalam pengolahan air limbah. Filter limbah adalah unit proses yang digunakan untuk menghilangkan material kasar seperti sampah dan padatan lainnya yang dapat mengganggu proses pengolahan dan peralatan mekanis seperti pompa.
Bak Penangkap Pasir (Grit Chamber)
Ada beberapa komponen utama dan pendukung yang perlu diperhatikan ketika merencanakan kolam perangkap pasir. Perencanaan perangkap pasir sebaiknya dilakukan pada kondisi maksimum dan minimum dengan memperhatikan kriteria desain yang direncanakan.
Bak Ekualisasi
Penentuan fluktuasi debit air limbah domestik dapat dilakukan dengan menggunakan pendekatan fluktuasi penggunaan air bersih. Jika terdapat dua titik kontak (lihat Gambar 3-15 sebelah kanan), maka volume tangki pemerataan yang dipilih adalah yang mempunyai nilai terbesar.
Bak Sedimentasi
Namun, selain kecepatan aliran, pengaturan distribusi aliran air limbah domestik di tangki pengendapan juga berperan penting dalam mengoptimalkan efisiensi pengolahan. Oleh karena itu dalam perencanaannya harus memperhatikan pola aliran air pada settling tank yang akan mempengaruhi kebutuhan desain komponen inlet dalam mengatur distribusi aliran air limbah domestik. Beberapa komponen inlet yang harus diperhatikan agar pendistribusian aliran air limbah domestik dapat berjalan dengan baik yaitu adanya tangki pemerataan dengan sistem distribusi sesuai dengan lebar bangunan settling tank dan sekat.
Pendistribusian aliran air limbah domestik direncanakan dialirkan sesuai dengan desain bangunan tangki pengendapan, sehingga dapat memenuhi waktu penahanan sesuai perhitungan. Tangki pengendapan pertama yang dipasang sebelum proses pengolahan biologis biasanya dirancang dengan waktu penahanan yang lebih singkat dan beban permukaan yang lebih besar. Pada pengendapan kedua waktu detensi dan beban permukaan lebih besar karena faktor resirkulasi limbah lumpur aktif harus diperhitungkan (Metcalf & Eddy, 1991).
Ada beberapa komponen utama dan pendukung yang harus diperhatikan saat merencanakan pendaratan tangki pertama. Persen penghilangan dapat ditentukan berdasarkan hubungan antara laju luapan dan waktu tunggu pada (b) dan persen efisiensi pada Gambar 3-19. Dalam menghitung bagian-bagian saluran keluar atau sistem efluen, ada beberapa parameter yang perlu dihitung seperti dimensi bendungan, ketinggian, serta kedalaman yang dilalui desain titik-V dan dimensi pembersih limbah.
PENGOLAHAN TAHAP KEDUA: PENGOLAHAN BIOLOGI
Pengolahan Biologi dengan Sistem Anaerobik
Kolam anaerobik merupakan teknologi pengolahan yang menggunakan peran mikroorganisme anaerobik untuk menguraikan bahan karbon organik yang terdapat pada air limbah domestik. Kolam anaerobik dapat dirancang sendiri atau dirangkai dengan kolam lain, termasuk kolam fakultatif dan/atau maturasi. Metode pengolahan air limbah domestik menggunakan kolam anaerobik memiliki efisiensi yang sangat baik.
Pada kondisi konsentrasi BOD kurang dari 300 mg/L, waktu tinggal kolam anaerobik relatif singkat yaitu 1 hari pada suhu 20oC (Mara, 2003). Untuk daerah tropis seperti Indonesia, sistem kolam anaerobik cukup efektif dan efisien untuk bekerja dengan baik karena tidak terganggu oleh perubahan suhu yang signifikan seperti yang terjadi di daerah subtropis. Nilai volumetrik beban BOD dan persentase penyisihan BOD pada kolam anaerobik pada temperatur berbeda No. Suhu.
Setelah menghitung dimensi kolam anaerobik, perencana harus memeriksa kembali apakah perhitungan tersebut sesuai dengan kriteria desain. Contoh konstruksi inlet yang dapat digunakan pada kolam anaerobik adalah dengan adanya komponen penghilang busa sehingga tidak mengalir keluar ke tengah kolam anaerobik. Populasi mikroorganisme berkembang di air limbah domestik dan lapisan lumpur di dasar kompartemen.
Pengolahan Biologi dengan Sistem Aerobik
Namun saat ini teknologi SBR dapat digunakan untuk mengolah air limbah domestik dari wilayah layanan kota-kota besar. Pada tangki berikutnya, aliran lumpur dari tangki pertama dicampur dengan air limbah domestik dari limbah pengendapan pertama. a) Lumpur aktif tercampur sempurna; (b) Parit oksidasi; dan (c) Parit oksidasi. Ketika merencanakan lumpur aktif, beberapa kriteria desain harus dipenuhi; kriteria desain ini ditunjukkan pada Tabel 4-8. SLUDGE AKTIF KONVENSIONAL CAMPURAN LENGKAP SLUDGE AKTIF.
Beberapa kriteria desain yang harus dipenuhi ketika merancang kontaktor biologis putar (RBC), dapat dilihat pada Tabel 4-10. Filter tetesan dua tahap (dua filter tetesan secara seri) sering digunakan untuk mengolah limbah dengan kandungan padatan tinggi. Beberapa kriteria desain harus dipenuhi ketika merancang filter tetesan, kriteria desain ini ditunjukkan pada Tabel 4-11.
Konsentrasi BOD pada saluran masuk trickling filter merupakan konsentrasi campuran antara BOD dari pengendapan pertama dan BOD dari proses resirkulasi (lihat Gambar 4-26). Nilai HL merupakan total debit air limbah yang masuk ke dalam trickling filter dibagi dengan luas tangki trickling filter yang direncanakan.
PENGOLAHAN LUMPUR
Pengentalan (Thickener)
Kemudian melalui sistem pemompaan atau gravitasi, lumpur yang mengental akan dialirkan ke pabrik pengolahan berikutnya. Penerapan unit ini dapat mengurangi volume lumpur sebesar 30-60% dan meningkatkan konsentrasi lumpur di bawah yang akan keluar dari unit pengolahan pengental lumpur. Secara umum kriteria desain unit pengental sama dengan unit clarifier penempatan pertama dan kedua.
Luas permukaan dapat dihitung dengan menggunakan perkiraan dari informasi massa lumpur yang akan masuk satuan ketebalan dibagi dengan asumsi pembebanan padat yang digunakan. Untuk zona pengental, perhitungannya harus memperhatikan jumlah atau volume lumpur yang mengendap di bagian bawah unit pengental. Perlu diperhatikan bahwa semakin lama periode penyerapan yang dipilih, semakin besar pula ruang yang dibutuhkan untuk penyimpanan lumpur.
Diameter pipa dapat dihitung berdasarkan aliran lumpur yang akan mengalir dengan menggunakan persamaan hidrolik aliran dalam pipa. Perhitungan lumpur berdasarkan ketebalan bertujuan untuk mengetahui volume lumpur yang akan mengalir dalam jangka waktu tertentu untuk diolah pada pengolahan selanjutnya. Massa lumpur dihitung dengan mengalikan massa lumpur yang masuk ke unit pengental (kg/hari) dengan asumsi desain persentase jebakan padat yang dipilih (Lihat Kriteria Desain).
Stabilisasi (Sludge Stabilization)
Perhitungan dimensi tangki dilakukan dengan menggunakan asumsi perbandingan panjang dan lebar sesuai dengan kriteria desain. Vs adalah lumpur yang akan dibuang, dapat dihitung dengan membagi debit lumpur dengan asumsi MLSS (kg/.m3) dalam reaktor. Tingkat pengembalian lumpur dihitung berdasarkan konsentrasi MLSS di tangki aerasi dan TSS di lumpur kembali.
T = suhu rata-rata air limbah pada kondisi lapangan, bergantung pada suhu rata-rata udara sekitar dan suhu aliran masuk. Prinsip proses stabilisasi anaerobik adalah proses degradasi senyawa karbon organik yang terdapat pada lumpur dengan memanfaatkan peran mikroorganisme anaerobik. Perlu dilakukan perhitungan ulang volume reaktor destruksi karena proses perhitungan dimensi untuk pembulatan angka.
Stabilisasi lumpur dengan metode kimia dapat dilakukan dengan menggunakan kapur atau senyawa CaO untuk mendegradasi patogen yang berpotensi terkandung dalam lumpur sebagai hasil pengendapan awal dan pengolahan biologis. Kriteria perencanaan unit stabilisasi dengan metode kimia dapat dilihat pada Tabel 5-4 dan Tabel 5-5. Perhitungan satuan stabilisasi kimia dapat dilakukan dengan menentukan volume tangki pencampur dan kecepatan alat pencampur, baik pengaduk mekanis maupun dengan difusi udara.
Penirisan (Dewatering) dan Pengeringan (Drying)
Dari hasil perhitungan tersebut perencana dapat menyesuaikannya dengan spesifikasi peralatan yang tersedia dari produsen peralatan. Prinsip tangki pengering lumpur adalah mengeluarkan air lumpur melalui media pengering secara gravitasi dan penguapan oleh sinar matahari. Lumpur yang berasal langsung dari pengolahan air limbah tanpa proses pemekatan terlebih dahulu dapat dikeringkan dalam tangki pengering lumpur.
Tangki pengering merupakan tangki dangkal yang berisi media penyaring pasir, kerikil sebagai penyangga pasir dan saluran air hasil saringan (filtrat) pada dasar tangki. Dalam merencanakan tangki pengering lumpur ada beberapa kriteria desain yang harus dipenuhi, kriteria desain tersebut dapat dilihat pada Tabel 5-8. Selanjutnya, total luas kebutuhan SDB (ASDB) yang dihitung pada poin B dibagi dengan luas masing-masing unit SDB sehingga diperoleh jumlah unit SDB yang mampu menampung seluruh volume lumpur.
PLANT LAYOUT
PROFIL HIDROLIS
Head
Head loss (Friction Head Loss)
Kehilangan tekanan yang lebih sedikit terjadi karena gaya gesekan antara fluida dan permukaan pipa akibat turbulensi. Kehilangan tekanan kecil dapat terjadi pada aksesoris perpipaan termasuk katup, peralatan seperti tikungan, sambungan, dll. Kehilangan tekanan kecil biasanya ditemukan dalam jumlah yang relatif kecil, mungkin kurang dari 5% dari total kehilangan tekanan.
Namun dalam perencanaan SPALD-T, perencana tetap harus menghitung Head loss minor untuk memastikan kebutuhan head pada sistem pemompaan dapat ditentukan dengan benar sehingga air limbah domestik dapat dialirkan sesuai rencana. Nilai k merupakan koefisien head loss yang pada setiap aksesoris mempunyai nilai yang berbeda-beda, dipengaruhi oleh energi kinetik yang dihasilkan oleh aliran air pada aksesoris tersebut.
Hydraulic Grade Line (HGL) dan Energy Grade Line (EGL)
CONTOH PERENCANAAN
Penentuan Unit-unit pada Sub-sistem Pengolahan
Perencanaan Sub Sistem Pengolahan: Pengolahan Tingkat Pertama
Tipe ruang pasir yang direncanakan di IPALD Kota A adalah ruang pasir dengan pengatur kecepatan aliran horizontal berbentuk bak pengendap yang panjang dan sempit dengan pengaturan kecepatan yang baik. Tangki pengendapan pertama yang ditempatkan sebelum proses pemulihan biologis biasanya dirancang dengan waktu tinggal lebih singkat dan pembebanan permukaan lebih tinggi, kecuali jika terjadi resirkulasi limbah lumpur aktif (Metcalf & Eddy, 1991). Namun pada tahap I yang debit air limbahnya tidak terlalu besar, hanya akan beroperasi 3 unit settling tank I.
Luas tangki yang direncanakan pada saat debit rata-rata tahap II dengan laju luapan 50 m3/m2/hari adalah luas masing-masing bak pengendap (As). Influen yang masuk ke dalam tangki berasal dari efluen tangki pengendapan pertama yang ditambahkan pada aliran resirkulasi lumpur, filtrat dari pengental, pencernaan dan tempat pengeringan lumpur. Tangki pengendapan kedua mempunyai fungsi penting dalam perbaikan pengolahan air limbah, yaitu untuk memisahkan cairan campuran padat tersuspensi dari limbah pemurni dan untuk mengentalkan lumpur yang disirkulasikan kembali.
Dasar-dasar perencanaan yang digunakan pada contoh perhitungan ini dapat dilihat pada tabel berikut. Kapasitas pencernaan pada aliran rata-rata dengan waktu pencernaan 15 hari :. selisih antara penutup pelampung dan tinggi maksimum reaktor = 0,6 m 3. Jika kedalaman air dalam reaktor tanpa kerucut = 7,6 m, maka 6. volume tambahan akan tertampung di dalam kerucut. Dasar-dasar perencanaan yang digunakan pada contoh perhitungan ini dapat dilihat pada tabel berikut.
