EM-1
REDUKSI PENGGUNAAN AIR DENGAN SISTEM PENAMPUNGAN AIR HUJAN DAN DAUR ULANG AIR BUANGAN DI KLUSTER HUNIAN DAN PERKULIAHAN ITB JATINANGOR
Richita Eti Andari Favor1 dan Suprihanto Notodarmodjo2 Program Studi Teknik Lingkungan
Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, InstitutTeknologi Bandung Jl. Ganeca No. 10 Bandung 40132
1richita.favor@gmail.com dan 2suprihanto@tl.itb.ac.id
PENDAHULUAN
Sistem penampungan air hujan adalah pengumpulan dan penyimpanan air hujan dengan kapasitas tertentu untuk kemudian diolah menjadi air baku yang siap digunakan (Frasier, Gary, and Lloyd Myers, 1983). Sedangkan daur ulang air buangan merupakan kegiatan pemakaian kembali air hasil aktivitas rumah tangga seperti mandi dan mencuci (Ludwig, 1994). Air hasil daur ulang dapat digunakan untuk menyiram toilet (flushing) dan mengairi tanaman karena kedua aktivitas tersebut tidak membutuhkan air dengan kualitas I tetapi cukup dengan air kualitas III (PP No. 82 th. 2001). Lokasi studi yang diambil secara spesifik adalah sebagian kawasan ITB Jatinangor. Air bersih yang dapat digunakan di ITB Jatinangor tidak sebanding dengan jumlah kebutuhan air. Untuk memenuhi kebutuhan air tersebut diperlukan sumber air alternatif yang salah satunya didapat dari sistem penampungan air hujan dan daur ulang air buangan.
METODOLOGI
Untuk mengetahui kualitas air hujan dan unit pengolahan yang dibutuhkan, dilakukan uji laboratorium yang mengacu kepada Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 416/MEN.KES/ PER/
IX/1990 tentang Syarat – syarat dan Pengawasan Kualitas Air. Parameter yang diuji antara lain adalah zat padat terlarut, kekeruhan, pH, logam, dan kimia organik. Untuk mengetahui kuantitas air hujan yang akan ditampung, dilakukan analisis hidrologi kemudian dibandingkan dengan kebutuhan air.
Melalui analisis hidrologi, didapatkan intensitas curah hujan yang digunakan sebagai dasar perhitungan volume tangki dan talang atap.
Untuk mengetahui unit pengolahan yang sesuai untuk sistem daur ulang, dilakukan analisis terhadap air buangan yang mengacu kepada Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 416/MEN.KES/ PER/ IX/1990 tentang Syarat – syarat dan Pengawasan Kualitas Air dan Peraturan Menteri No. 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air untuk baku mutu kelas III. Parameter yang diuji antara lain TSS, BOD, COD, NTK, serta minyak dan lemak. Unit pengolahan sistem daur ulang air buangan direncanakan terdiri dari Anaerobic Baffled Reactor (ABR) dan Subsurface Flow
Constructed Wetland (SFS-CW). ABR digunakan sebagai pengolahan air buangan sebelum masuk ke dalam SFS-CW yang berfungsi menurunkan kadar pencemar awal agar tidak terjadi kelebihan beban pengolahan pada SFS-CW. Debit influen ditentukan dari jumlah kebutuhan air bersih dikalikan 80%.
Sedangkan debit keluar ditentukan dengan persamaan water budget.
HASIL DAN PEMBAHASAN Sistem Penampungan Air Hujan
Volume tangki penampung didapatkan dari persamaan Q = cIA. Daerah tangkapan air hujan merupakan atap bangunan pada kluster hunian dan perkuliahan dengan luas total 16.788 m2. Dilakukan perhitungan neraca massa pada kondisi minimum, maksimum, dan rata-rata untuk PUH 5 tahun dengan kurva massa sebagai berikut. Debit keluaran (Qout) merupakan jumlah kebutuhan air. Dalam perancangan SPAH ini, direncanakan debit keluaran sebesar 30%
dari kebutuhan air total.
Gambar 1. Kurva Massa Untuk Keadaan Rata-rata PUH 5 tahun
Pada Gambar 1, terdapat beberapa bulan dimana kurva Qin (debit air hujan yang tertangkap) melewati kurva Qout (kebutuhan air). Hal ini menunjukkan pada kondisi hujan rata-rata, terdapat beberapa bulan yang kebutuhan air bersihnya dapat dipenuhi dengan air hujan yang tertangkap.
Volume tangki yang dipilih adalah volume tangki berdasarkan nilai negatif pada kondisi hujan rata-rata yaitu 8.481.423 L. Nilai ini adalah volume tangki total untuk kluster hunian dan perkuliahan ITB Jatinangor. Sedangkan standar volume tangki adalah :
Vstd = Vtank / Ac (1)
EM-2 Untuk luas daerah (Ac) 16.788 m2, volume tangki standar (Vstd) adalah 505,21 L / m2. Volume standar ini kemudian dikalikan dengan luas daerah tangkapan masing-masing bangunan. Untuk hunian dosen dengan daerah tangkapan 1.519 m2, volume tangki yang harus disediakan adalah 767,41 m3:
Vtangki = Vstd x Ac (2) Untuk volume sebesar 767,41 m3 tangki direncanakan berbentuk balok dengan ukuran panjang, lebar dan tinggi sebesar 3 m, 16 m dan 16 m.
Air yang didapatkan dari sistem penampungan air hujan adalah 87,727 L/hari.
Anaerobic Baffled Reactor (ABR)
Menurut Sasse (1998), dalam membuat ABR, perlu memperhatikan kriteria sebagai berikut :
Up flow velocity < 2m/ jam
Removal COD = 65 – 90 %
Removal BOD = 70 – 90 %
Removal TSS = 40 – 70 % (Purwanto, 2008)
Organic Loading < 3 kg COD/m3. Hari
Hydraulic Retention Time > 8 jam
Direncanakan akan dbangun satu unit ABR pada gedung hunian dosen, dengan dasar perencanaan ; konsentrasi COD, BOD, dan TSS sebesar 445 mg/L, 154 mg/L, dan 892 mg/L. Debit influen untuk hunian dosen 25,965 m3/ hari dan tinggi tangki 1,5 m. Tahap perhitungan akan dijelaskan sebagai berikut.
1. Perhitungan dimensi tangki
𝑉 = 𝑄. 𝑡 (3)
Dari perhitungan tersebut didapatkan dimensi tangki dengan panjang 6m, lebar 3m, dan tinggi 1,5 m.
2. Perhitungan volume lumpur.
𝐵𝑂𝐷 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 𝑄𝑖𝑛 𝑥 𝐶𝐵𝑂𝐷 𝑥 𝜂 (4) 𝑇𝑆𝑆 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 𝑄𝑖𝑛 𝑥 𝐶𝑇𝑆𝑆 𝑥 𝜂 (5) 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑅𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 = 𝐵𝑂𝐷 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 + 𝑇𝑆𝑆 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑎𝑙 Dari perhitungan tersebut, didapat jumlah lumpur yang mengendap sebanyak 12,0731 𝑘𝑔/ℎ𝑎𝑟𝑖.
Volume lumpur didapatkan dengan persamaan : 𝐴𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 𝑆𝑆 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 = 5 % (range 3 – 6
% ; Qasim 1989)
Jadi, volume lumpur dalam satu hari 1,179915 𝑚3
3. Periode pengambilan lumpur. Direncanakan lumpur diambil setelah mencapai ¼ tinggi tangki.
𝑃𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑎𝑚𝑏𝑖𝑙𝑎𝑛 𝑙𝑢𝑚𝑝𝑢𝑟 ≈ 29 ℎ𝑎𝑟𝑖
Subsurface Flow Constracted Wetland (SFS-CW) Dasar perhitungan wetland adalah sebagai berikut.
1. Konsentrasi BOD telah mengalami reduksi sebanyak 90 % pada ABR sebelum masuk ke wetland.
2. Konsentrasi BOD efluen yaitu 6 mg/L
3. Debit total Q = 195,072 𝑚3/ℎ𝑎𝑟𝑖. Direncanakan dibuat 4 unit wetland.
4. Tipe vegetasi = Cyperus papyrus dan Canna sp.
5. Temperatur air minimum = 16 0C
6. Media basin = Gravelly sand, Coarse sand, Medium Sand
7. Slope basin = 0.01
Dari hasil perhitungan, constructed wetland yang akan digunakan untuk mengolah air buangan terdiri dari empat sel. Masing-masing sel memiliki panjang 12 m dan lebar 10 m dengan kedalaman 1 m.
Persamaan neraca massa untuk Constructed Wetland adalah sebagai berikut (Kadlec & Wallace. 2009).
Qo = Qi + Qc – Qb – Qgw + Qsm + PAw - ETAw (6) dimana :
Qo = debit outlet
Qi = debit inlet, 48.77 𝑚3/ℎ𝑎𝑟𝑖
Qc = debit run off, ≈ 0, sistem dilindungi atap Qb = bank loss rate ≈ 0, sistem dilapisi liner Qgw = debit infiltrasi ≈ 0, sistem dilapisi liner Qsm = snowmelt rate ≈ 0, tidak ada musim salju P = Laju presipitasi ≈ 0, sistem dilindungi atap Aw = Luaspermukaan wetland, 10.45027 𝑚2 ET = Laju evapotranspirasi.
Debit outflow untuk 4 sel SFS-CW adalah 20% Qo (ada kehilangan sistem) = 156,000 L/hari
SIMPULAN
Kebutuhan air total untuk kluster hunian dan perkuliahan adalah 263,183 L/hari, termasuk 111,130 L/hari untuk flushing toilet. Dengan total air daur ulang sebanyak 156,000 L/hari, tidak lagi dibutuhkan air PDAM untuk flushing toilet. Air bersih yang didapatkan dari sistem penampungan air hujan adalah 87,727 L/hari. Dengan total kebutuhan air bersih 263,183 L/hari, maka aiar PDAM yang dapat tereduksi sebesar 263,183 L/hari – 111,130 L/hari – 87,727 L/hari= 64,326 L/hari atau 75% dari kebutuhan awal.
DAFTAR PUSTAKA
Frasier, Gary, and Lloyd Myers. 1983. Handbook of water harvesting. Virginia : U.S. Dept. of Agriculture
Kadlec, Robert H., Wallace, Scott. (2009) Constructed Wetlands.
CRC Press LL: Boca Raton, Florida
Laporan Akhir Kampus ITB Jatinangor Lampiran. 3. Tim Master Plan ITB Jatinangor 2010.
Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 416/MEN.KES/ PER/
IX/1990 Tentang Syarat – syarat dan Pengawasan Kualitas Air
Peraturan Menteri No. 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air
Robert, Bronte Marie. 2011. Thesis : Development Of Portable Recycled Vertical Flow Constructed Wetlands For The Sustainable Treatment Of Domestic Greywater And Dairy Wastewater. Colorado State University. Colorado.
digitool.library.colostate.edu
SASSE, L. ; BORDA (Editor) (1998): DEWATS. Decentralised Wastewater Treatment in Developing Countries. Bremen:
Bremen Overseas Research and Development Association (BORDA) www.sswm.info
