Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) pada PT. Soedali Jani

(1)

MAKALAH PENGOLAHAN LIMBAH PABRIK

INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH (IPAL) DI PT. SOEDALI SEJAHTERA

KELOMPOK 5

Dosen Pengampu:

Prof. Dr. Ir. Srie Muljani, M.T.

Disusun Oleh:

1. Kurnia Puspitasari 21031010002 2. Aldilah Dian Magfiroh 21031010024 3. Wanda Nur Isnayyah 21031010036 4. Muhimatur Rosida 21031010052

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK & SAINS

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR SURABAYA

2024

(2)

i KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta hidayah- Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas makalah dengan judul “Makalah Pengolahan Limbah Pabrik tentang instalasi pengolahan air limbah di PT. Soedali Janji”

tepat pada waktunya.

Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas pada mata kuliah Pengolahan Limbah Pabrik, selain itu makalah ini juga bertujuan untuk menambah wawasan tentang jenis instalasi pengolahan air limbah pada industri.

Penyusun mengucapkan terima kasih kepada Ibu Prof. Dr. Ir. Srie Muljani, M.T., selaku dosen Pengolahan Limbah Pabrik yang telah memberikan tugas ini sehingga dapat menambah pengetahuan dan wawasan sesuai dengan bidang studi yang penyusun tekuni. Penyusun juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyusun makalah dan membagi sebagian pengetahuannya sehingga penyusun dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik.

Penyusun menyadari bahwa makalah yang penyusun tulis ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun akan penyusun nantikan demi kesempurnaan makalah ini.

Surabaya, 20 Desember 2023

Penyusun

(3)

ii DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR GAMBAR ... iv

DAFTAR TABEL ... iv

BAB I ... 1

PENDAHULUAN ... 1

I.1 Latar Belakang Perusahaan dan Permasalahan ... 1

I.2 Rumusan Masalah ... 1

I.3 Tujuan Perencanaan ... 1

I.4 Manfaat Perencanaan ... 2

BAB II ... 3

TINJAUAN PUSTAKA ... 3

II.1 Baku Mutu Limbah Cair Industri Tekstil ... 3

II.2 Karakteristik Limbah di PT. Soedali Sejahtera ... 3

II.3 Pengolahan Limbah Cair Industri di PT. Soedali Sejahtera ... 4

II.4 Rancangan Proyek ... 4

BAB III ... 7

PERHITUNGAN ALTERNATIF IPAL... 7

III.1 Perencanaan Alternatif 1 ... 7

III.1.1 Bak Ekualisasi ... 7

III.1.2 Bak Pengendapan Awal ... 7

III.1.3 Bak Anaerobik Biofilter Tercelup ... 10

III.1.4 Bak Aerobik Biofilter ... 14

III.1.5 Bak Pengendap Akhir Biofilter ... 18

III.2 Perencanaan Alternatif 2 ... 18

III.2.1 Bak Ekualisasi ... 18

III.2.2 bak Pengendapan Awal ... 19

III.2.3 Bak Anaerobik Biofilter Tercelup ... 22

III.2.4 Bak Aerobik Filter ... 25

III.2.5 Bak Pengendao Akhir Biofilter ... 28

III.3 Perbandingan Alternatif 1 dan Alternatif 2 ... 29

BAB IV ... 30

KESIMPULAN DAN SARAN... 30

IV.1 Kesimpulan ... 30

(4)

iii

IV.2 Saran... 30

DAFTAR PUSTAKA ... 31

LAMPIRAN I ... 32

LAMPIRAN II ... 33

(5)

iv DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Diagram Alir saat ini IPAL PT. Soedali Sejahtera ... 4

Gambar 2 Diagram Alir Alternatif 1 IPAL PT. Soedali Sejahtera ... 5

Gambar 3 Diagram Alir Alternatif 2 IPAL PT. Soedali Sejahtera ... 6

DAFTAR TABEL Tabel 1 Baku Mutu Air Limbah Industri Tekstil ... 3

Tabel 2 Karakteristik Air Limbah IPAL Industri Tekstil di PT. Soedali Sejahtera ... 3

Tabel 3 Kriteria desain anaerobik biofilter ... 7

Tabel 4 Dimensi Desain Alternatif 1 ... 18

Tabel 5 Dimensi Desain Alternatif 1 ... 29

Tabel 6 Perbandingan Kualitas Air Limbah Desain IPAL ... 29

Tabel 7 Perbandingan Desain IPAL ... 29

(6)

1 BAB I

PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Perusahaan dan Permasalahan

PT. Soedali Sejahtera, merupakan perusahaan yang yang bergerak dlam bidang tekstil.

Produk atau layanan di pabrik ini meliputi kain tekstil, kain grey fabric, polyester fabric dan batik. Perkembangan dan meningkatnya permintaan produk tekstil membuat industri ini terus berusaha untuk tetap bersaing dengan memproduksi pakaian berwarna gelap. Dampak peningkatan kegiatan produksi industri membuat limbah yang dihasilkan bertambah dan mengalami perubahan karakteristik. Banyaknya warga yang mengeluh mengenai limbah industri ini, dikarenakan Kali Jogonalan yang mendadak berubah warna menjadi merah darah.

IPAL industri tekstil PT. Soedali Sejahtera memiliki desain untuk mengolah air limbah tekstil dengan karakter limbah berwarna cerah pada awalnya, tetapi akibat perubahan karakteristik limbah yang dihasilkan menyebabkan IPAL tidak bekerja secara efektif. Kualitas limbah hasil dari unit IPAL industri tekstil PT. Soedali Sejahtera untuk parameter COD, BOD, dan TSS masih belum memenuhi baku mutu (Arifin, 2021). Kinerja IPAL yang kurang baik membuat industri tekstil PT. Soedali Sejahtera mencari solusi yang tepat untuk memperbaiki IPAL agar kualitas limbah yang dikeluarkan memnuhi baku mutu. Oleh karena itu PT. Soedali Sejahtera akan berkomitmen lebih dalam lagi untuk memperbaiki kualitas pengolahan limbah untuk masa yang akan datang.

I.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana solusi untuk IPAL yang sudah ada di PT. Soedali Sejahtera?

2. Bagaimana merencanakan desain ulang IPAL menggunakan unit biofilter tercelup anaerobik-aerobik sebagai alternatif untuk sistem pengolahan air limbah di industri tekstil PT. Soedali Sejahtera?

3. Bagaimana perbandingan kelebihan untuk desain ulang IPAL industri tekstil PT Soedali Sejahtera menggunakan unit biofilter tercelup anaerobik-aerobik terhadap IPAL eksisting dilihat dari aspek teknis dan finansial?

I.3 Tujuan Perencanaan

1. Merencanakan solusi untuk IPAL akan dilakukan desain ulang atau hanya sekedar adanya penambahan zat baru

2. Merencanakan ulang unit IPAL eksisting yang memiliki kinerja kurang baik dengan menggunakan alternatif desain berupa unit biofilter tercelup anaerobik-aerobik

(7)

2 3. Membandingkan kelebihan desain ulang IPAL menggunakan unit biofilter tercelup anaerobik-aerobik dengan IPAL eksisting industri tekstil PT. Soedali Sejahtera berdasarkan aspek teknis dan finansial

I.4 Manfaat Perencanaan

1. Memperbaiki IPAL industri tekstil PT. Soedali Sejahtera sehingga menghasilkan air limbah yang memenuhi baku mutu yang berlaku

2. Menjadi bahan pertimbangan dalam perbaikan kinerja unit IPAL industri tekstil PT.

Soedali Sejahtera sehingga air limbah yang dibuang dapat memnuhi baku mutu dan kontinyu dengan baik

3. Sebagai acuan untuk pembangunan unit pengolahan air limbah jika ada penambahan kapasitas produksi dari industri tekstil PT. Soedali Sejahtera dimasa mendatang 4. Menjaga kualitas air Sungai Pandaan sehingga dapat meringkan beban PDAM

Pasuruan untuk mennggunakan air Sungai Pandaan sebagai air baku PDAM Pasuruan

(8)

3 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA II.1 Baku Mutu Limbah Cair Industri Tekstil

Baku mutu air limbah Industri Tekstil berdasarkan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 5 Tahun 2014 adalah sebagai berikut:

Tabel 1 Baku Mutu Air Limbah Industri Tekstil Parameter Kadar Paling Tinggi

(mg/L)

Beban Pencemaran Paling Tinggi

(kg/ton)

BOD5 60 6

COD 150 15

TSS 50 5

Fenol Total 0,5 0,05

Krom Total (Cr) 1,0 0,1

Amonia Total (NH3-N) 8,0 0,8

Sulfida (sebagai S) 0,3 0,03

Minyak dan lemak 3,0 0,3

pH 6,0-9,0

Debit Limbah Paling Tinggi

100 m³/ton produk tekstil

II.2 Karakteristik Limbah di PT. Soedali Sejahtera

Karakteristik air limbah yang digunakan dalam evaluasi dan perencanaan ulang adalah air limbah buangan proses produksi yang berasal dari mesin produksi. Sampel diambil pada outlet mesin kemudian diuji di Laboratorium dan didapatkan hasil sebagai berikut:

Tabel 2 Karakteristik Air Limbah IPAL Industri Tekstil di PT. Soedali Sejahtera

Parameter Nilai Satuan

pH 10,6 -

TSS 364 mg/L

Warna 130 PtCo

COD 2.645 mg/L

BOD 1.640 mg/L

(9)

4 II.3 Pengolahan Limbah Cair Industri di PT. Soedali Sejahtera

PT. Soedali Sejahtera sudah memiliki Instalasi Pengolahan Air Limbah namun belum memenuhi baku mutu serta warna yang dihasilkan masih pekat. Sehingga perlu dilakukan evaluasi dari unit IPAL Eksisting dan merencanakan desain dengan alternative baru yang efektif. Dengan hal ini mampu memberikan keuntungan pada industri tekstil PT. Soedali Sejahtera dari aspek teknis maupun aspek finansial untuk mengolah limbah yang dihasilkan

Mesin Produksi

Bak Ekualisasi

Bak Koagulasi- Flokulasi

Cooling Tower

Bak Pengendapan flok

Bak sedimentasi akhir

Bak pengering lumpur

Badan sungai

Suhu belum memenuhi

Suhu sudah memnuhi

Gambar 1 Diagram Alir saat ini IPAL PT. Soedali Sejahtera II.4 Rancangan Proyek

Melakukan evaluasi dari unit IPAL eksisting dan merencanakan desain dengan alternative baru yang efektif sehingga mampu memberikan keuntungan pada industri tekstil PT. Soedali Sejahtera dari aspek teknis maupun finansial untuk mengolah limbah yang dihasilkan. Terdapat dua alternative yang kami tawarkan kepada pihak perusahaan, diantaranya:

1. Melakukan pembongkaran ulang semua unit yang telah dievaluasi dan mengganti dimensi unit sesuai dengan kriteria desain

2. Melakukan pembongkaran terhadap unit IPAL Eksisting yang telah dievaluasi dan mengganti unit tangka aerasi yang tidak dioperasikan dan mendapatkan keluhan dalam

(10)

5 pengoperasiannya dengan alternative unit biofilter tercelup anaerobic serta ditambah unit adsorpsi karbon aktif

Mesin Produksi

Bak Ekualisasi

Cooling Tower Suhu belum memenuhi

Suhu sudah memnuhi

Biofilter tercelup anaerobik-aeerobik

Bak pengendapan

final Filter press

Karbon aktif

Badan sungai

Gambar 2 Diagram Alir Alternatif 1 IPAL PT. Soedali Sejahtera

(11)

6

Mesin Produksi

Bak Ekualisasi

Cooling Tower Suhu belum memenuhi

Suhu sudah memnuhi

Bak pengendapan

final Filter press

Karbon aktif

Badan sungai Biofilter tercelup anaerobik-aeerobik

Gambar 3 Diagram Alir Alternatif 2 IPAL PT. Soedali Sejahtera

(12)

7 BAB III

PERHITUNGAN ALTERNATIF IPAL III.1 Perencanaan Alternatif 1

III.1.1 Bak Ekualisasi

Bak ekualisasi pada alternative 1 menggunakan desain dari perbaikan bak ekualisasi hasil perhitungan analisis evaluasi. Dimensi bak ekualisasi yang digunakan adalah sebagai berikut:

 Panjang bak = 5,5 meter

 Lebar bak = 2,8 meter

 Tinggi bak = 2 meter III.1.2 Bak Pengendapan Awal

Perencanaan dilakukan dengan melakukan perhitungan menggunakan kriteria desain dari (Sasse, 1998). Kriteria desain unit biofilter anaerobic-aerobik adalah sebagai berikut:

Tabel 3 Kriteria desain anaerobik biofilter

Parameter Range Satuan Tipikal

Waktu Tinggal (td) 24-48 Jam 36

Rasio SS/COD 0,35-0,45 0,4

Organic Loading < 4,5 Kg/m³. Hari

Vup dalam media < 2 m/jam

Dengan kriteria desain yang telah ditetapkan dalam buku DEWATS, maka dapat dihitung dimensi yang diperlukan untuk rangkaian unit biofilter tercelup. Perhitungan desain unit adalah sebagai berikut:

Direncanakan

Debit masuk (Qin) = 81 m³/hari

= 0,94 L/s

Waktu masuk limbah = 8 jam

Waktu tinggal (td) = 2 jam

[CODin] = 2.645 mg/L

[BODin] =1.640 mg/L

Rasio SS/COD = 0,4 mg/L/mg/L

(13)

8 Waktu Pengurasan Lumpur (PL) = 6 bulan

Lebar bak (Lbak) = 2 m

Tinggi air minimum di inlet (Hair) = 2,2 m Lebar Sekat (Lsekat) = 0,5 m

Perhitungan Removal

% Removal COD =

((𝑟𝑎𝑠𝑖𝑜 𝑆𝑆/𝐶𝑂𝐷

0,6 )×(𝑇𝐷−1)×0,1) 2+0,3

=

((^0,4

0,6)×(2−1)×0,1) 2+0,3

= 23,33%

[CODout] = [𝐶𝑂𝐷_𝑖𝑛] × (1 − %𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 𝐶𝑂𝐷)

= 2.645 × (1 − 23,33%)

= 2027,83 mg/L

% removal BOD = 1,06 × %𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 𝐶𝑂𝐷

= 1,06 × 23,33%

= 24,73%

[BODout] = [𝐵𝑂𝐷_𝑖𝑛] × (1 − %𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 𝐵𝑂𝐷)

= 1640 × (1 − 24,73%)

= 1.234,37 mg/L Debit Puncak (Qpeak) = ^𝑄^𝑖𝑛

𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 𝑙𝑖𝑚𝑏𝑎ℎ

= ^{81 𝑚}

3

8 𝑗𝑎𝑚

=10,13 m³/jam Perhitungan Lumpur

Akumulasi Lumpur (AL) = 0,005 × (1 − (𝑃_𝐿 × 0,014))

= 0,005 × (1 − (6 × 0,014))

= 0,0046 l/kg BOD Volume lumpur total (Vlumpur) = 𝐴_𝐿× (^{[𝐵𝑂𝐷}^𝑖𝑛^{]−[𝐵𝑂𝐷}^{𝑜𝑢𝑡]}

1000 ) × 𝑃_𝐿× 30 × 𝑄_𝑖𝑛+ (𝐻𝑅𝑇 × 𝑄_𝑖𝑛)

= 0,0046 × ([1640]−[1234,37

1000 ) × 6 × 30 × 81 + (2 × 10,13)

= 47,34 m³

(14)

9 Perhitungan Dimensi

Panjang Kompartemen 1 (Pkomp1) = ²

3×

𝑉𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 𝐿𝑏𝑎𝑘 𝐻𝑎𝑖𝑟

= ²

3×

47,34 2 2,2

= 7,17 m ≈ 7,2 m Panjang Kompartemen 2 (Pkomp2) = 𝑃_{𝑘𝑜𝑚𝑝1}× 0,5

= 7,2 × 0,5

= 3,59 m ≈ 3,6 m Dimensi Bak Pengendapan Awal Biofilter

 Kompartemen 1

Panjang Kompartemen 1 (Pkomp1) = 7,2 m

Tinggi air minimum di inlet (Hair) = 2,2 m

Free board (Fb) = 0,3 m

Tinggi bak (Hbak) = Hair + Fb

= 2,2 m + 0,3 m

= 2,5 m

Luas Permukaan bak (As1) = 𝑃_{𝑘𝑜𝑚𝑝1}× 𝐿_𝑏𝑎𝑘

= 7,2 𝑚 × 2 𝑚

= 14,4 m² Volume Kompartemen 1 (Vkomp1) = 𝐴_𝑠1× 𝐻_𝑏𝑎𝑘

=14,4 × 2,5

=36 m³

 Kompartemen 2

Panjang Kompartemen 2 (Pkomp2) =3,6 m

= 2,2 m + 0,3 m

= 2,5 m

= 3,6 𝑚 × 2 𝑚

(15)

10

=7,2 × 2,5

=18 m³ Cek Kriteria Desain

Organic Loading Rate (OLR) = ^(𝑄^𝑖𝑛^{×[𝐶𝑂𝐷}^𝑖𝑛^])

𝑉_{𝑘𝑜𝑚𝑝1}+𝑉_{𝑘𝑜𝑚𝑝2}

= (81×[2535]) 35+18

=3967,50 ≈ 3,97 kg/m³.hari Hydraulic Loading Rate (HLR) = ^𝑄^𝑖𝑛

𝐴_𝑠1+𝐴_𝑠2

= ⁸¹

14,4+7,2

= 3,75 m³/m².hari

Dimensi yang didapatkan dari hasil perhitungan bak pengendap awal unit biofilter adalah sebagai berikut:

1. Kompartemen 1

 Panjang = 7,2 meter

 Lebar = 2 meter

 Tinggi = 2,5 meter 2. Kompartemen 2

 Lebar = 2 meter

 Tinggi = 2,5 meter

III.1.3 Bak Anaerobik Biofilter Tercelup

Bak anaerobic biofilter merupakan unit lanjutan setelah bak pengendap awal. Unit ini dirangkai secara seri dan merupakan sambungan dari bak pengendap awal. Berdasarkan kriteria desain maka dapat dihitung untuk perencanaan unit bak anaerobic biofilter. Rincian perhitungan dapat dilihat dibawah ini:

Perencanaan unit disesuaikan dengan kondisi lahan yang tersedia, sehingga untuk menentukan dimensi akan berdasarkan dengan kondisi lapangan dan berikut adalah perhitungan dimensi unit anaerobic biofilter:

(16)

11 Direncanakan

= 0,94 L/s Waktu masuk limbah (tlimbah) = 8 jam

Td di bak pengendap = 2 jam

HRT di tiap bak anaerobic filter = 24 jam Suhu air limbah minimum (T) = 28^oC Jumlah bak yang direncanakan (n) = 4 buah

[CODin] = 2027,83 mg/L

[BODin] = 1234,37 mg/L

SS/COD ratio = 0,40 mg/L/mg/L

Waktu pengurasan lumpur (PL) = 6 bulan

Tinggi air (Hair) = 2,2 m

Jumlah Kompartemen (n) = 4 buah

Lebar celah bawah Kompartemen (Lcb) = 0,5 m Tinggi air diatas media (Hamedia) = 0,4 m Panjang sekat bak (Psbak) = 0,25 m

Free Board (Fb) = 0,3 m

Media filter = sarang tawon (PVC/Plastik)

Porositas media filter (Pmf) = 98%

Luas permukaan media filter (Asmf) 150-240 m²/m³

(17)

12 Perhitungan Removal

f-temp = ((𝑇−25)×0,08)

5 + 1

= ((28−25)×0,08)

5 + 1

=1,05

f-strength = ^{(([𝐶𝑂𝐷}^𝑖𝑛]−2000)×0,02) (1000+1,04)

= (([2027,83]−2000)×0,02) (1000+1,04)

= 1,04

f-surface =1,06

f-td = ((𝑡𝑑−12)×0,07)

12+0,6

= ((24−12)×0,07) 12+0,6

= 0,067%

% removal COD = 𝑓𝑡𝑒𝑚𝑝 × 𝑓𝑠𝑡𝑟𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ × 𝑓𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 × 𝑓𝑡𝑑 × (1 + (𝑛 × 0,04))

= 1,05 × 1,04 × 1,06 × 0,067% × (1 + (4 × 0,04))

= 89,84%

= 2027,83 × (1 − 0,94)

= 206,04 mg/L

% removal BOD = 92,71%

= 1234,27 × (1 − 0,98)

= 89,99 mg/L

(18)

13 Perhitungan Dimensi

Debit puncak (Qpeak) = ^𝑄^𝑖𝑛

𝑡_{𝑙𝑖𝑚𝑏𝑎ℎ}

= ⁸¹

8

= 10,13 m³/jam

Volume bak (Vbak) = 𝑄_𝑖𝑛×^𝐻𝑅𝑇

24

= 81 ×²⁴

24

= 81 m³ Panjang Kompartemen (Pkomp) = ^𝑉^𝑏𝑎𝑘𝑛

𝐻𝑎𝑖𝑟×0,25

+ (𝐿_𝑏𝑎𝑘× (𝐻_𝑎𝑖𝑟− 𝐻_{𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟}× (1 − 𝑃_𝑚𝑓)))

= ⁸¹4 2,2×0,25

+ (2 × (2,2 − 1,05 × (1 − 0,98)))

= 4,13 m ≈ 4,2 m Tinggi media filter (Hfilter) = Hair – Lcb – 0,4 – 0,05

= 2,2 – 0,5 – 0,4 – 0,05

= 1,25 m Tinggi bak (Hbak) = Hair +Fb

= 2,2 + 0,3

= 2,5 m

Luas Permukaan bak (As) = 𝑃_{𝑘𝑜𝑚𝑝}× 𝐿_𝑏𝑎𝑘

= 3,8 × 2

= 8,40 m² Volume media filter (Vmf) = 𝐴_𝑠× 𝐻_{𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟}

= 8,4 × 1,25

= 10,5 m³

(19)

14 Cek kriteria desain

Vup dalam media (Vupmf) = ^𝑄^{𝑝𝑒𝑎𝑘}

(𝑃_{𝑘𝑜𝑚𝑝}×𝐿_𝑏𝑎𝑘×𝑃_𝑚𝑓)

= ^10,2

(4,2×2×98%)

= 1,23 m/jam Organic Loading Rate (OLR) = ^{[𝐶𝑂𝐷}1000^𝑖𝑛^×𝑄^𝑖𝑛^]

𝐻𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟×𝑃𝑘𝑜𝑚𝑝×𝐿𝑏𝑎𝑘×𝑛×𝑃𝑚𝑓

= [2027,83×81]

1000 1,05×3,8×2,2×4×98%

= 3,19 kg/m³.hari

Berdasarkan hasil perhitungan, didapatkan dimensi tiap kompartemen bak biofilter anaerobic adalah sebagai berikut:

 Kompartemen = 4 buah

 Lebar = 2 meter

 Tinggi media = 1, 25 meter III.1.4 Bak Aerobik Biofilter

Bak aerobic biofilter meruapakan unit lanjutan yang disusun secara seri setelah bak anaerobic biofilter. Unit ini memiliki kriteria desain yang sama dan perhitungan dengan cara yang sama dengan bak anaerobic biofilter. Perencanaan dilakukan dengan melakukan perhitungan menggunakan kriteria desain dari Sasse (1998). Perhitungan dimensi adalah sebagai berikut:

Direncanakan

HRT di tiap bak anaerobic filter = 7 jam

(20)

15 Suhu air limbah minimum (T) = 28^oC

Jumlah bak yang direncanakan (n) = 4 buah

[CODin] = 206,04 mg/L

[BODin] = 89,99 mg/L

Luas permukaan media filter (Asmf) 150-240 m²/m³ Perhitungan removal

f-temp = ((𝑇−25)×0,08)

5 + 1

= ((28−25)×0,08)

5 + 1

=1,05

f-strength = ^{(([𝐶𝑂𝐷}^𝑖𝑛]−2000)×0,02) (1000+1,04)

= (([206,04]×0,17)) (2000+0,87)

= 0,89

f-surface =1,06

f-td = 𝑡𝑑 × 0,1612 + 0,44

= 7 × 0,1612 + 0,44

= 0,57

= 1,05 × 0,89 × 1,06 × 0,57 × (1 + (1 × 0,04))

= 58,53%

= 206,04 × (1 − 0,59)

(21)

16

= 85,45 mg/L

= 89,99 × (1 − 0,6)

= 35,74 mg/L Perhitungan dimensi

𝑡𝑙𝑖𝑚𝑏𝑎ℎ

= ⁸¹

8

= 10,13 m³/jam

24

= 81 × ⁷

24

= 23,63 m³ Luas Permukaan bak (As) = ^𝑉^𝑏𝑎𝑘

𝐻_𝑎𝑖𝑟

= 23,63

2,2

= 10,74 m² Panjang Kompartemen (Pkomp) = ^𝐴^𝑠

𝐿𝑏𝑎𝑘

= ^10,74

2

= 2,2 – 0,5 – 0,4 – 0,05

= 2,2 + 0,3

= 2,5 m Volume media filter (Vmf) = 𝐴_𝑠× 𝐻_{𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟}

= 10,74 × 1,25

= 13,42 m³ Perhitungan kebutuhan oksigen

BOD yang masuk = ^𝐵𝑂𝐷^𝑖𝑛^×𝑄^𝑖𝑛

1000

(22)

17

= ^89,99×81

1000

= 7,29 kg/hari

BOD yang dihilangkan = ^𝐵𝑂𝐷^𝑖𝑛×𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 𝐵𝑂𝐷×𝑄_𝑖𝑛 1000

= 89,99×60%×81 1000

= 4,39 kg/hari

Kebutuhan oksigen teoritis = 1,4 × 𝐵𝑂𝐷 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑖𝑙𝑎𝑛𝑔𝑘𝑎𝑛

= 1,4 × 4,39

= 6,15 kg/hari

Suhu rata-rata (T) = 28^oC

Berat udara pada suhu 28^oC = 1,17 kg/m³

Diasumsikan jumlah oksigen dalam udara 23,2% = 0,23 O2/g udara Jumlah kebutuhan oksigen = 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑜𝑘𝑠𝑖𝑔𝑒𝑛

𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 ×𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑜𝑘𝑠𝑖𝑔𝑒𝑛

= ^6,15

1,17 ×0,23

= 22,62 m³/hari

Efisiensi udara = 0,01

Kebutuhan udara actual = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑘𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑜𝑘𝑠𝑖𝑔𝑒𝑛 𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎

= ^22,62

0,01

= 2261,56 m³/hari ≈ 1570,53 L/menit Recycle ratio = 𝑣𝑜𝑙 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙

𝑄_𝑖𝑛

= ^2261,56

81

= 27,92%

Dari hasil perhitungan didapatkan dimensi unit sebesar

 Lebar bak = 2 meter

 Tinggi bak = 2,5 meter (0,3 meter adalah freeboard)

 Diffuser = 1000-2000 L O2/menit

 Tinggi media = 1,25 meter

(23)

18 III.1.5 Bak Pengendap Akhir Biofilter

Bak pengendap akhir biofilter adalah unit terakhir pada rangkaian biofilter tercelup anaerobic-aerobik. Perhitungan dimensi unit ini adalah sebagai berikut:

Direncanakan

= 0,94 L/s Waktu masuk limbah (tlimbah) = 8 jam Td di bak pengendap = 2 jam

Volume bak (Vbak) = ^𝑡𝑑

24× 𝑄_𝑖𝑛

= ²

24× 81

= 6,75 m

Luas Permukaan bak (Aa) = ^𝑉^𝑏𝑎𝑘

𝐻𝑎𝑖𝑟

= ^6,75

2,2

= 3,07 m² Panjang bak (Pbak) = ^𝐴^𝑠

𝐿𝑏𝑎𝑘

= ^3,07

2

= 1,53 m

Dari hasil perhitungan dapat disederhanakan dalam tabel berikut:

Tabel 4 Dimensi Desain Alternatif 1

Parameter (m) BP awal Bak anaerob Bak aerobik BP akhir

Panjang bak 7,2 dan 3,6 4,2 5,4 1,53

Lebar bak 2 2 2 2

Tinggi bak 2,5 2,5 2,5 2,5

Tinggi media - 1,25 1,25 -

III.2 Perencanaan Alternatif 2 III.2.1 Bak Ekualisasi

Bak ekualisasi pada alternative 1 menggunakan desain dari perbaikan bak akualisasi hasil perhitungan analisis evaluasi. Dimensi bak ekualisasi yang digunakan adalah sebagai berikut

(24)

19

 Lebar bak = 2,8 meter

 Tinggi bak = 2 meter III.2.2 bak Pengendapan Awal

Perencanaan dilakukan dengan melakukan perhitungan menggunakan kriteria desain dari Sasse (1998). Perhitungan dimensi unit sesuai dengan kriteria desain yang berlaku dapat dilihat sebagai berikut:

Direncanakan

= 0,94 L/s

Waktu masuk limbah = 8 jam

Waktu tinggal (td) = 2 jam

[CODin] = 899,30 mg/L

[BODin] =278,8 mg/L

Rasio SS/COD = 0,4 mg/L/mg/L

Waktu Pengurasan Lumpur (PL) = 6 bulan

Tinggi air minimum di inlet (Hair) = 2,2 m Lebar Sekat (Lsekat) = 0,5 m

Perhitungan Removal

% Removal COD =

((𝑟𝑎𝑠𝑖𝑜 𝑆𝑆/𝐶𝑂𝐷

0,6 )×(𝑇𝐷−1)×0,1) 2+0,3

=

((^0,4_0,6)×(2−1)×0,1) 2+0,3

= 23,33%

= 899,3 × (1 − 23,33%)

= 689,46 mg/L

% removal BOD = 1,06 × %𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 𝐶𝑂𝐷

= 1,06 × 23,33%

= 24,73%

(25)

20 [BODout] = [𝐵𝑂𝐷_𝑖𝑛] × (1 − %𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 𝐵𝑂𝐷)

= 278,8 × (1 − 24,73%)

= 209,84 mg/L Debit Puncak (Qpeak) = ^𝑄^𝑖𝑛

𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 𝑙𝑖𝑚𝑏𝑎ℎ

= ^{81 𝑚}

3

8 𝑗𝑎𝑚

=10,13 m³/jam Perhitungan Lumpur

Akumulasi Lumpur (AL) = 0,005 × (1 − (𝑃_𝐿 × 0,014))

= 0,005 × (1 − (6 × 0,014))

= 0,0046 l/kg BOD Volume lumpur total (Vlumpur) = 𝐴_𝐿× (^{[𝐵𝑂𝐷}^𝑖𝑛^{]−[𝐵𝑂𝐷}^{𝑜𝑢𝑡]}

1000 ) × 𝑃_𝐿× 30 × 𝑄_𝑖𝑛+ (𝐻𝑅𝑇 × 𝑄_𝑖𝑛)

= 0,0046 × ([278,8]−[209,84]

1000 ) × 6 × 30 × 81 + (2 × 10,13)

= 40,50 m³

Perhitungan Dimensi

Panjang Kompartemen 1 (Pkomp1) = ²

3×

𝑉𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 𝐿𝑏𝑎𝑘 𝐻_𝑎𝑖𝑟

= ²

3×

40,50 2 2,2

= 6,14 m ≈ 6,2 m Panjang Kompartemen 2 (Pkomp2) = 𝑃_{𝑘𝑜𝑚𝑝1}× 0,5

= 6,2 × 0,5

= 3,07 m ≈ 3,1 m Dimensi Bak Pengendapan Awal Biofilter

 Kompartemen 1

Panjang Kompartemen 1 (Pkomp1) = 6,2 m

= 2,2 m + 0,3 m

(26)

21

= 2,5 m

= 6,2 𝑚 × 2 𝑚

=12,4 × 2,5

=3,1 m³

 Kompartemen 2

Panjang Kompartemen 2 (Pkomp2) =3,1 m

= 2,2 m + 0,3 m

= 2,5 m

= 3,1 𝑚 × 2 𝑚

=6,2 × 2,5

=15,5 m³ Cek Kriteria Desain

Organic Loading Rate (OLR) = ^(𝑄^𝑖𝑛^{×[𝐶𝑂𝐷}^𝑖𝑛^])

𝑉_{𝑘𝑜𝑚𝑝1}+𝑉_{𝑘𝑜𝑚𝑝2}

= (81×[2535]) 3,1+15,5

=1566,52 ≈ 1,57 kg/m³.hari Hydraulic Loading Rate (HLR) = ^𝑄^𝑖𝑛

𝐴𝑠1+𝐴𝑠2

= ⁸¹

12,4+6,2

= 4,35 m³/m².hari

Dimensi yang didapatkan dari hasil perhitungan bak pengendap awal unit biofilter adalah sebagai berikut:

3. Kompartemen 1

(27)

22

 Lebar = 2 meter

 Tinggi = 2,5 meter 4. Kompartemen 2

 Lebar = 2 meter

III.2.3 Bak Anaerobik Biofilter Tercelup

Bak anaerobic biofilter merupakan unit lanjutan setelah bak pengendap awal. Unit ini dirangkai secara seri dan merupakan sambungan dari bak pengendap awal. Berdasarkan kriteria desain maka dapat dihitung untuk perencanaan unit bak anaerobic biofilter. Rincian perhitungan dapat dilihat dibawah ini:

Direncanakan

[CODin] = 689,46 mg/L

[BODin] = 209,84 mg/L

(28)

23 Porositas media filter (Pmf) = 98%

Luas permukaan media filter (Asmf) 150-240 m²/m³ Perhitungan Removal

f-temp = ((𝑇−25)×0,08)

5 + 1

= ((28−25)×0,08)

5 + 1

=1,05

f-strength = ^{(([𝐶𝑂𝐷}^𝑖𝑛]−2000)×0,02) (1000+1,04)

= (([689,46]−2000)×0,02) (1000+1,04)

= 0,93

f-surface =1,06

f-td = ((𝑡𝑑−12)×0,07)

12+0,6

= ((24−12)×0,07) 12+0,6

= 0,067%

= 1,05 × 0,93 × 1,06 × 0,067% × (1 + (4 × 0,04))

= 80,17%

= 689,46 × (1 − 0,8)

= 136,70 mg/L

= 209,84 × (1 − 0,92)

= 15,3 mg/L Perhitungan Dimensi

= ⁸¹

8

= 10,13 m³/jam

(29)

24

= 81 ×²⁴

24

= 81 m³ Panjang Kompartemen (Pkomp) = ^𝑉^𝑏𝑎𝑘𝑛

𝐻𝑎𝑖𝑟×0,25

+ (𝐿_𝑏𝑎𝑘× (𝐻_𝑎𝑖𝑟− 𝐻_{𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟}× (1 − 𝑃_𝑚𝑓)))

= ⁸¹4 2,2×0,25

+ (2 × (2,2 − 1,05 × (1 − 0,98)))

= 2,2 – 0,5 – 0,4 – 0,05

= 2,2 + 0,3

= 2,5 m

Luas Permukaan bak (As) = 𝑃_{𝑘𝑜𝑚𝑝}× 𝐿_𝑏𝑎𝑘

= 3,8 × 2

= 8,40 m² Volume media filter (Vmf) = 𝐴_𝑠× 𝐻_{𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟}

= 8,4 × 1,25

= 10,5 m³ Cek kriteria desain

Vup dalam media (Vupmf) = ^𝑄^{𝑝𝑒𝑎𝑘}

(𝑃_{𝑘𝑜𝑚𝑝}×𝐿𝑏𝑎𝑘×𝑃𝑚𝑓)

= ^10,2

(4,2×2×98%)

= 1,23 m/jam Organic Loading Rate (OLR) = ^{[𝐶𝑂𝐷}1000^𝑖𝑛^×𝑄^𝑖𝑛^]

𝐻𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟×𝑃𝑘𝑜𝑚𝑝×𝐿𝑏𝑎𝑘×𝑛×𝑃𝑚𝑓

= [689,46×81]

1000 1,05×3,8×2,2×4×98%

= 1,09 kg/m³.hari

Perencanaan unit disesuaikan dengan kondisi lahan yang tersedia, sehingga untuk menentukan dimensi akan berdasarkan dengan kondisi lapangan. Berdasarkan hasil

(30)

25 perhitungan, didapatkan dimensi tiap kompartemen bak biofilter anaerobic adalah sebagai berikut:

 Kompartemen = 4 buah

 Lebar = 2 meter

 Tinggi = 2,5 meter (0,3 adalah fb)

 Tinggi media = 1, 25 meter III.2.4 Bak Aerobik Filter

Bak aerobic biofilter meruapakan unit lanjutan yang disusun secara seri setelah bak anaerobic biofilter. Unit ini memiliki kriteria desain yang sama dan perhitungan dengan cara yang sama dengan bak anaerobic biofilter. Perencanaan dilakukan dengan melakukan perhitungan menggunakan kriteria desain dari Sasse (1998). Perhitungan dimensi adalah sebagai berikut:

Direncanakan

[CODin] = 136,07 mg/L

[BODin] = 15,30 mg/L

(31)

26

Luas permukaan media filter (Asmf) 150-240 m²/m³ Perhitungan removal

f-temp = ((𝑇−25)×0,08)

5 + 1

= ((28−25)×0,08)

5 + 1

=1,05

f-strength = ^{(([𝐶𝑂𝐷}^𝑖𝑛^]×0,17))

(2000+0,87)

= (([136,7]×0,17)) (2000+0,87)

= 0,88

f-surface =1,06

f-td = 𝑡𝑑 × 0,1612 + 0,44

= 7 × 0,1612 + 0,44

= 0,57

= 1,05 × 0,88 × 1,06 × 0,57 × (1 + (1 × 0,04))

= 58,14%

= 136,7 × (1 − 0,58)

= 57,22 mg/L

= 15,3 × (1 − 0,59)

= 6,14 mg/L Perhitungan dimensi

= ⁸¹

8

= 10,13 m³/jam

(32)

27

24

= 81 × ⁷

24

= 23,63 m³ Luas Permukaan bak (As) = ^𝑉^𝑏𝑎𝑘

𝐻𝑎𝑖𝑟

= 23,63

2,2

= 10,74 m² Panjang Kompartemen (Pkomp) = ^𝐴^𝑠

𝐿_𝑏𝑎𝑘

= ^10,74

2

= 2,2 – 0,5 – 0,4 – 0,05

= 2,2 + 0,3

= 2,5 m Volume media filter (Vmf) = 𝐴_𝑠× 𝐻_{𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟}

= 10,74 × 1,25

= 13,42 m³ Perhitungan kebutuhan oksigen

BOD yang masuk = ^𝐵𝑂𝐷^𝑖𝑛^×𝑄^𝑖𝑛

1000

= ^15,3×81

1000

= 1,24 kg/hari

BOD yang dihilangkan = ^𝐵𝑂𝐷^𝑖𝑛×𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 𝐵𝑂𝐷×𝑄_𝑖𝑛 1000

= 15,3×59%×81 1000

= 0,74 kg/hari

Kebutuhan oksigen teoritis = 1,4 × 𝐵𝑂𝐷 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑖𝑙𝑎𝑛𝑔𝑘𝑎𝑛

= 1,4 × 0,74

= 1,04 kg/hari

Suhu rata-rata (T) = 28^oC

(33)

28 Berat udara pada suhu 28^oC = 1,17 kg/m³

Diasumsikan jumlah oksigen dalam udara 23,2% = 0,23 O2/g udara Jumlah kebutuhan oksigen = 𝐾𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑜𝑘𝑠𝑖𝑔𝑒𝑛

𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 ×𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑜𝑘𝑠𝑖𝑔𝑒𝑛

= ^1,04

1,17 ×0,23

= 3,82 m³/hari

Efisiensi udara = 0,01

Kebutuhan udara actual = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑘𝑒𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑎𝑛 𝑜𝑘𝑠𝑖𝑔𝑒𝑛 𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎

= ^3,82

0,01

= 381,91 m³/hari ≈ 265,22 L/menit Dari hasil perhitungan didapatkan dimensi unit sebesar

 Lebar bak = 2 meter

 Tinggi bak = 2,5 meter (0,3 meter adalah freeboard)

 Diffuser = 200-300 L O2/menit

 Tinggi media = 1,25 meter III.2.5 Bak Pengendao Akhir Biofilter

Bak pengendap akhir biofilter adalah unit terakhir pada rangkaian biofilter tercelup anaerobic-aerobik. Perhitungan dimensi unit ini adalah sebagai berikut:

Direncanakan

= 0,94 L/s Waktu masuk limbah (tlimbah) = 8 jam Td di bak pengendap = 2 jam

Volume bak (Vbak) = ^𝑡𝑑

24× 𝑄_𝑖𝑛

= ²

24× 81

= 6,75 m

Luas Permukaan bak (Aa) = ^𝑉^𝑏𝑎𝑘

𝐻_𝑎𝑖𝑟

(34)

29

= ^6,75

2,2

= 3,07 m² Panjang bak (Pbak) = ^𝐴^𝑠

𝐿_𝑏𝑎𝑘

= ^3,07

2

= 1,53 m

Dari hasil perhitungan dapat disederhanakan dalam tabel berikut:

Tabel 5 Dimensi Desain Alternatif 1

Parameter (m) BP awal Bak anaerob Bak aerobik BP akhir

Panjang bak 7,2 dan 3,6 4,2 5,4 1,53

Lebar bak 2 2 2 2

Tinggi bak 2,5 2,5 2,5 2,5

Tinggi media - 1,25 1,25 -

III.3 Perbandingan Alternatif 1 dan Alternatif 2

Tabel 6 Perbandingan Kualitas Air Limbah Desain IPAL

Parameter Saat ini Alternatif 1 Alternatif 2 Satuan

TSS 118,3 17,15 15,93 mg/L

Warna 31,65 2,63 2,63 PtCo

COD 899,3 29,05 29,05 mg/L

BOD 182,61 3,14 2,99 mg/L

Tabel 7 Perbandingan Desain IPAL

Saat ini Alternatif 1 Alternatif 2

Bak Ekualisasi – Cooling Tower –Bak Netralisasi – Tangki Aerasi – Bak

Koagulasi – Flokulasi – Bak Pengendapan Final – Bak Pengendapan Flok – Bak Pengendapan Lumpur – Bak Pengering Lumpur dari Flok

Bak Ekulisasi – Bak Biofilter Tercelup

Anaerobik-aerobik – Bak Koagulasi-Flokulasi – Bak pengendapan Final – Karbon Aktif

Bak Ekualisai – Bak Koagulasi-Flokulasi – Bak Biofilter Tercelup

Anaerobik-aerobik – Bak Pengendap Final – Karbon Aktif

(35)

30 BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN IV.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil diskusi, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Solusi untuk IPAL yang diberikan yaitu melakukan pembongkaran terhadap unit IPAL Eksisting yang telah dievaluasi dan mengganti unit tangka aerasi yang tidak dioperasikan dan mendapatkan keluhan dalam pengoperasiannya dengan alternative unit biofilter tercelup anaerobic serta ditambah unit adsorpsi karbon aktif

2. Dimensi desain yang digunakan adalah pada BP awal panjang bak sebesar 7,2 dan 3,6 m; lebar bak 2 m; Tinggi bak 2,5 m. Bak anaerob panjang bak sebesar 4,2 m; lebar bak 2 m; tinggi bak 2,5 m; tinggi media 1,25 m. Bak aerobic panjang bak 5,4 m; lebar bak 2 m; tinggi bak 2,5 m; tinggi media 1,25 m. sedangkan pada BP akhir panjang bak 1,53 m; lebar bak 2 m; tinggi bak 2,5 m.

3. Dari hasil perhitungan maka kami memilih perencanaan ulang alternative 2 sebagai rekomendasi solusi dengan desain IPAL dikarenakan pada alternative 2 hasil kualitas air loimbah yang dhasilkan lebih baik dari alternative 1 dimana menghasilkan limbah dengan kadar TSS, COD, BOD dan warna secara berurutan sebesar 15,93 mg/L; 29,05 mg/L; dan 2,63 PtCo

IV.2 Saran

Proses identifikasi limbah cair yang dilakukan masih sangat sederhana dan belum kompleks, oleh karena itu perlu dilakukan identifikasi lanjutan seperti kandungan bahan kimia yang membahayakan mikroba, konsentrasi mikroba dalam Volatile Suspended Solid (VSS), dan kandungan TSS yang menyebabkan COD dan BOD air limbah menjadi tinggi.

Pengamatan proses IPAL seharusnya dilakukan secara keseluruhan dengan pengambilan sampel secara berkala dengan jeda waktu tertentu, hal ini ternyata juga dipengaruhi dari pihak pabrik terkait proses produksi yang mejadi sumber air limbah berasal.

(36)

31 DAFTAR PUSTAKA

Arifin, J., 2021. PT. Soedali Janji Selidiki Penyebab Merahnya Kali Jogonalan, Pasuruan:

Radar Bromo.

Sasse, L., 1998. DEWATS (Decentralized Wastewater Treatment in Developing Countries). 1st ed. New York: Bremen Overseas Research and Development Association (BORDA).

(37)