Evaluasi Pengolahan Air Limbah Pabrik Kelapa Sawit (Studi Kasus : Pabrik Kelapa Sawit Dan Pabrik Inti Sawit, PTPN - I –Tg. Seumentoh, Kecamatan Karang Baru, Kabupaten Aceh Tamiang)

EVALUASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH PABRIK KELAPA SAWIT

(Studi Kasus : Pabrik Kelapa Sawit dan Pabrik Inti Sawit, PTPN - I –Tg. Seumentoh, Kecamatan Karang Baru,

Kabupaten Aceh Tamiang) TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat Menempuh

Ujian Sarjana Teknik Sipil

ARSYAD HADOMUAN HRP

07 0404 035

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2012

i

KATA PENGANTAR.

Alhamdulillah, puji dan syukur ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan ridhonya serta kesehatan dan kekuatan kepada penulis, sehingga penulis menyelesaikan penulisan tugas akhir ini.

Tugas akhir ini berjudul “ Evaluasi Pengolahan Air Limbah Pabrik Kelapa Sawit (Studi Kasus : PTPN I Tg. Seumentoh, Kecamatan Karang Baru, Kabupaten Aceh Tamiang).

Pada kesempatan ini penulis sertakan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada Drs. Kholil Jufri Hrp (Ayah), Gustina Nst (Ibu Kandung) dan Siti Rabiatun (Ibu) yang telah membesarkan, mendidik dan membimbing serta memberikan semangat dan dukungan. Mereka juga yang menanamkan kepada penulis akan makna ilmu dan kecintaan terhadap ilmu sejak kecil sampai sekarang. Untaian doa dan hangatnya kasih sayang yang mereka berikan menjadi tambahan energi dikala penulis mulai merasakan kejenuhan selama masa perkuliahan.

Begitu juga saya mengucapkan terima kasih kepada Azwar dan Ahmad (abang kandung), Dina dan Fika (kakak Ipar), Misbah, Ajie dan Fitrah (adik Kandung) yang selalu memberikan doa, bantuan, dukungan material maupun spiritual sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, Penulis telah banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak yang telah memberikan bimbingan dan bantuan sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi – tingginya atas bimbingan dan bantuan yang

ii telah diberikan kepada penulis. Dalam hal ini penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada :

1. Bapak Alm. Ir. Sufrizal, M.Eng sebagai Dosen Pembimbing I yang telah berjasa dalam memberikan masukan dan motivasi kepada penulis.

2. Bapak Ivan Indrawan, ST.MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan fikiran untuk memberikan bimbingan dan masukan yang lebih baik kepada penulis.

3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan sebagai Ketua Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Syahrizal, MT. Sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Ir. Boas Hutagalung, M.Sc, Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc,dan Bang Zaid Perdana, ST. MT. Sebagai dosen pembanding dan dosen di bidang TSA. Terima kasih atas bantuan dan dukungannya dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

6. Bapak/Ibu Staff pengajarserta pegawai Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

7. Kepada Karyawan PTPN I, khususnya Bang Ilham Nofika dan umumnya karyawan – karyawan lain yang telah bersedia membantu saya dalam penelitian di lapangan (di lokasi IPAL).

8. Seluruh rekan – rekan stambuk 2007, khususnya yang sudah menjadi sarjana, yang telah memberikan motivasi dan semangat bagi saya sehingga saya menjadi terpacu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

iii 9. Rekan – rekan Komposits : Maulana M, Delfi, Izal, Kandar, Magic, Aris, Imam, Fuad, Fadil, Maulana R, dan lain – lain yang tak tersebutkan satu persatu saya ucapkan terima kasih atas bantuan yang telah diberikan, baik dari segi ilmu agama, ilmu organisasi, ilmu ketekniksipilan dsb. Jazakumullah khairan.

10.Kepada abang – abang Stambuk 05 dan 06: bang beni, bang nasrul, bang bangun, bang jefri, bang royhan, bang sawal, bang husin, dll, yang telah bersedia membantu penulis dalam masa perkuliahan.

Penulis telah berusaha dengan seluruh daya dan upaya dalam menyelesaikan tugas akhir ini dengan sebaik – baiknya, tapi sebagai manusia yang tak luput dari kesalahan, penulis menyadari bahwa tugas akhir yang telah terselesaikan ini masih jauh dari kesempurnaan.dan di dalamnya terdapat banyak kekurangan akibat keterbatasan ilmu pengetahuan, pengalaman, referensi yang dimiliki oleh penulis.

Oleh sebab itu, dengan ikhlas hati penulis siap menerima kritik dan saran yang bersifat konstruktif demi kemajuan penulis khususnya dan umumnya bagi pengembangan ilmu pengetahuan bagi seluruh mahasiswa pada masa depan. Harapan penulis hanya satu, yaitu: Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Februari 2012.

ARSYAD HADOMUAN HRP 07 0404 035

iv

ABSTRAK.

PKS Tg. Seumentoh merupakan salah satu pabrik penghasil minyak sawit yang dimiliki oleh PTPN I yang didirikan pada tahun 13 juli 1977. PKS ini merupakan salah satu sentral perkebunan khususnya bagi Aceh tamiang dan umumnya bagi seluruh NAD, karena memiliki kapasitas olah yang besar yaitu: 60 ton TBS/jam sehingga sangat memegang peranan penting dalam peningkatan hasil yaitu sebesar 25 %.

Penulisan tugas akhir ini dilakukan dengan metode deskriptif dan kuantitatif. Proses penyaluran air limbah menggunakan sistem penyaluran terpisah sedangkan proses pengolahan limbah cair menggunakan sistem kolam. Data yang digunakan untuk perhitungan adalah data sekunder yang bersumber dari karyawan dan badan instansi yang berkaitan dengan PKS dan data sekunder yang bersumber dari literatur yang berkaitan dengan studi ini.

Analisa berupa perhitungan efektifitas dan efisiensi terhadap peningkatan volume limbah dibandingkan dengan dimensi kolam IPAL yang ada pada saat ini, kualitas kandungan air limbah hasil produksi minyak sawit, tahapan pengolahan dan proses pembuangan dari suatu kolam ke kolam lainnya yang kemudian dievaluasikan terhadap parameter – parameter yang berlaku pada limbah cair sebelum akhirnya limbah tersebut dibuang ke badan penerima (sungai).

Dari hasil evaluasi yang dilakukan, untuk kapasitas 720 m3/hari. Ada beberapa unit yang harus dibangun agar sistem pengolahan dapat berlangsung lebih efektif dan lebih baik. Jumlah BOD dan COD yang tereduksi selama dalam sistem pengolahan mencapai 80,644 %.

Rincian masing – masing efisiensi reduksi BOD dan COD adalah: Kolam anaerobik 20 %, kolam aerobik 50%, kolam fakultatif 10%, kolam aerasi 40 % dan kolam akhir (final pond) 20%. Dari hasil studi yang dilakukan kualitas BOD effluent yakni sebesar 48,38 mg/l dan COD effluent sebesar 290,3 mg/l sehingga kita dapat mengetahui bahwa BOD dan COD pada limbah cair PKS Tg. Seumentoh sudah memenuhi standard yang telah ditetapkan KEPMEN LH.

v

DAFTAR ISI.

KATA PENGANTAR. ... i

ABSTRAK. ... iv

DAFTAR ISI. ... v

DAFTAR TABEL. ... viii

DAFTAR GAMBAR. ... ix

DAFTAR SINGKATAN DAN SIMBOL. ... xi

DAFTAR LAMPIRAN. ... xii

BAB I PENDAHULUAN. 1.1. Umum. ... 1

1.2. Latar Belakang. ... 2

1.3. Tujuan Penulisan. ... 3

1.4. Ruang Lingkup Permasalahan. ... 4

1.5. Pembatasan Masalah. ... 4

1.6. Metodologi Penelitian. ... 5

1.7. Sistematika Penulisan. ... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Umum. ... 7

2.1.1. Peraturan Perundangan Yang Mengatur Pengelolaan Lingkungan Pabrik Kelapa Sawit. ... 9

2.2. Limbah Industri Kelapa Sawit. ... 10

2.2.1 Baku Mutu LCPKS. ... 11

vi

2.3.1. Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL). ... 12

2.3.2. Proses Pengolahan LCPKS. ... 13

2.3.3. Pemeliharaan Kolam Limbah. ... 16

2.4. Sistem Penyaluran Air Buangan. ... 17

2.4.1. Sistem Penyaluran Terpisah. ... 17

2.4.2. Sistem Penyaluran Tercampur. ... 19

2.5. Garis Tenaga dan Garis Tekanan pada Pipa. ... 20

2.5.1. Pipa dengan Pompa. ... 21

2.5.2. Pipa Hubungan Seri. ... 22

2.6. Tujuan Hidrolika Aliran dalam IPAL. ... 24

2.6.1. Aliran Melalui Pipa. ... 24

2.6.2. Kehilangan Energi Akibat Gesekan Pipa. ... 25

2.6.3. Kehilangan Tenaga Sekunder dalam Pipa. ... 30

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN. 3.1. Umum. ... 34

3.2. Gambaran Singkat Tentang PKS Tg. Seumentoh. ... 35

3.3. Lokasi PKS Tg. Seumentoh. ... 36

3.4. Kondisi Existing. ... 36

3.5. Cara Pengumpulan Data. ... 42

3.6. Analisa Data. ... 43

vii BAB IV. EVALUASI.

4.1. Evaluasi Kolam Fat – fit. ... 47

4.2. Evaluasi Kolam Anaerobik I. ... 52

4.3. Evaluasi Kolam Anaerobik II. ... 55

4.4. Evaluasi Kolam Aerobik. ... 58

4.5. Evaluasi Kolam Fakultatif. ... 65

4.6. Evaluasi Kolam Aerasi. ... 68

4.7. Evaluasi Final Pond. ... 73

4.8. Evaluasi Debit Maksimum Kegiatan Industri PKS. ... 77

4.9. Evaluasi terhadap Waktu dalam Proses Pengurasan Lumpur. ... 78

4.10. Evaluasi terhadap Kualitas Air Limbah. ... 82

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN. 5.1. Kesimpulan. ... 84

5.2. Saran. ... 85

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Baku Mutu Limbah Cair Industri Minyak Sawit. ... 11

Tabel 2.2. Koefisien Manning Untuk Beberapa Jenis Pipa. ... 29

Tabel 2.3. Koefisien Hazen – Williams. ... 30

Tabel 2.4. Nilai Kc Untuk Berbagai Nilai D2/D1. ... 31

Tabel 2.5. Nilai Ke Untuk Berbagai Nilai α. ... 32

Tabel 2.6. Nilai Kb Untuk Berbagai Nilai α. ... 33

Tabel 2.7. Nilai Kb Untuk Berbagai Nilai R/D ... 33

Tabel 3.1. Kualitas Limbah Cair Kegiatan PKS. ... 45

Tabel 4.1 Spesifikasi Pompa pada Kolam Fat – fit. ... 51

Tabel 4.2. Faktor Koreksi ( BFF ) Untuk Alat Gali. ... 79

Tabel 4.3. Waktu Siklus ( CT ) Backhoe Beroda Crawler (menit). ... 79

Tabel 4.4. Faktor Koreksi Untuk Kedalaman dan Sudut Putar. ... 80

Tabel 4.5. Evaluasi terhadap Pengolahan BOD dan COD IPAL PKS. ... 83

Tabel 4.6. Perbandingan Antara Hasil Analisa dengan Hasil Uji Laboratorium Limbah Cair Kegiatan Pabrik Kelapa Sawit. ... 83

ix DAFTAR GAMBAR.

Gambar 2.1. Skema Pengolahan Limbah dengan Sistem Kolam. ... 14

Gambar 2.2. Sistem Saluran Terpisah. ... 18

Gambar 2.3. Sistem Penyaluran Tercampur. ... 19

Gambar 2.4. Garis Tenaga dan Tekanan. ... 20

Gambar 2.5. Pipa dengan Pompa. ... 21

Gambar 2.6. Pipa Hubungan Seri. ... 22

Gambar 2.7. Penurunan Rumus Darcy – Weisbach. ... 25

Gambar 2.8. Diagram Moody. ... 28

Gambar 2.9. Pipa Menuju Kolam ... 32

Gambar 2.10. Perbesaran penampang berangsur – angsur ... 32

Gambar 2.11. Belokkan pada pipa ... 33

Gambar 2.12. Perbandingan nilai R/D untuk nilai K ... 33

Gambar 3.1. Tampak Depan PKS Tg. Seumentoh. ... 35

Gambar 3.2. Fat – Pit. ... 37

Gambar 3.3. Kolam Anaerobik I. ... 38

Gambar 3.4. Kolam Anaerobik II. ... 39

Gambar 3.5. Kolam Fakultatif. ... 40

Gambar 3.6. Kolam Aerobik. ... 41

Gambar 3.7. Final Pond. ... 42

Gambar 4.1. Bagan alir pengolahan limbah PKS Tg. Seumentoh ... 47

Gambar 4.2. Dimensi kolam Fat - fit. ... 47

Gambar 4.3. Pipa penyaluran dengan pompa dari kolam fat – fit. ... 50

Gambar 4.4. Grafik Karakteristik pompa Grundfous. ... 51

Gambar 4.5. Vertikal multistage centrifugal pump. ... 51

Gambar 4.6. Dimensi kolam Anaerobik I. ... 52

x

Gambar 4.8. Dimensi kolam Anaerobik II. ... 55

Gambar 4.9. Pipa penyaluran pada kolam anaerobik II ... 57

Gambar 4.10. Dimensi kolam Aerobik. ... 59

Gambar 4.11. Pipa penyaluran pada kolam Aerobik. ... 60

Gambar 4.12. Pipa penyaluran dari kolam Aerobik ke Fakultatif. ... 62

Gambar 4.13. Dimensi kolam Fakultatif. ... 65

Gambar 4.14. Pipa penyaluran pada kolam Fakultatif. ... 67

Gambar 4.15. Dimensi kolam Sirkulasi (Aerator pond). ... 68

Gambar 4.16. Pipa penyaluran pada kolam sirkulasi. ... 70

Gambar 4.17. Aerator pump. ... 70

Gambar 4.18. Pompa Sirkulasi. ... 71

Gambar 4.19. Dimensi Final Pond. ... 73

Gambar 4.20. Pipa penyaluran dari Final Pond ke sungai. ... 76

Gambar 4.21. Grafik Karakteristik pompa Grundfous. ... 76

xi

DAFTAR SINGKATAN DAN SIMBOL.

BOD = Biochemichal Oxygen Demand. COD = Chemical Oxygen Demand. TSS = Total Suspended Solid. TBS = Tandan Buah Segar. PKS = Pabrik Kelapa Sawit. LC = Limbah Cair.

IPAL = Instalasi Pengolahan Air Limbah. BPAB = Bangunan Pengolahan Air Buangan. KEPMEN = Keputusan Menteri.

LH = Lingkungan Hidup. Q = Debit (m3/det).

V = Kecepatan Aliran (m/s). Tr = Waktu tinggal (jam). D = Diameter Pipa (inch).

hf = Kehilangan Tenaga Akibat Gesekan. H = Tinggi Tekanan Efektif (m).

Hs = Tinggi Statis (m).

P = Daya Pompa (hp). η = Efisiensi Pompa (%).

Le = Panjang Saluran (m).

Hb = Kehilangan tenaga akibat belokkan pipa (m). Hs = Kehilangan tenaga akibat sambungan pipa (m). ∑h = Kehilangan tenaga total (major dan minor loss)

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A. Peta Lokasi Titik Pantau Effluent dan Lay out Kolam Limbah PKS Tg. Seumentoh.

Lampiran B. Data Kepmen LH dan Data Hasil Uji Laboratorium Balai Riset dan Standarisasi Banda Aceh.

iv

ABSTRAK.

PKS Tg. Seumentoh merupakan salah satu pabrik penghasil minyak sawit yang dimiliki oleh PTPN I yang didirikan pada tahun 13 juli 1977. PKS ini merupakan salah satu sentral perkebunan khususnya bagi Aceh tamiang dan umumnya bagi seluruh NAD, karena memiliki kapasitas olah yang besar yaitu: 60 ton TBS/jam sehingga sangat memegang peranan penting dalam peningkatan hasil yaitu sebesar 25 %.

Penulisan tugas akhir ini dilakukan dengan metode deskriptif dan kuantitatif. Proses penyaluran air limbah menggunakan sistem penyaluran terpisah sedangkan proses pengolahan limbah cair menggunakan sistem kolam. Data yang digunakan untuk perhitungan adalah data sekunder yang bersumber dari karyawan dan badan instansi yang berkaitan dengan PKS dan data sekunder yang bersumber dari literatur yang berkaitan dengan studi ini.

Analisa berupa perhitungan efektifitas dan efisiensi terhadap peningkatan volume limbah dibandingkan dengan dimensi kolam IPAL yang ada pada saat ini, kualitas kandungan air limbah hasil produksi minyak sawit, tahapan pengolahan dan proses pembuangan dari suatu kolam ke kolam lainnya yang kemudian dievaluasikan terhadap parameter – parameter yang berlaku pada limbah cair sebelum akhirnya limbah tersebut dibuang ke badan penerima (sungai).

Dari hasil evaluasi yang dilakukan, untuk kapasitas 720 m3/hari. Ada beberapa unit yang harus dibangun agar sistem pengolahan dapat berlangsung lebih efektif dan lebih baik. Jumlah BOD dan COD yang tereduksi selama dalam sistem pengolahan mencapai 80,644 %.

Rincian masing – masing efisiensi reduksi BOD dan COD adalah: Kolam anaerobik 20 %, kolam aerobik 50%, kolam fakultatif 10%, kolam aerasi 40 % dan kolam akhir (final pond) 20%. Dari hasil studi yang dilakukan kualitas BOD effluent yakni sebesar 48,38 mg/l dan COD effluent sebesar 290,3 mg/l sehingga kita dapat mengetahui bahwa BOD dan COD pada limbah cair PKS Tg. Seumentoh sudah memenuhi standard yang telah ditetapkan KEPMEN LH.

1

BAB I

PENDAHULUAN

I. 1. Umum.

Pemerintah telah berusaha meningkatkan industri – industri yang mengolah hasil pertanian dan perkebunan yang dapat menguntungkan pihak petani , industri dan pemerintah itu sendiri. Hal ini dilaksanakan untuk memenuhi kebutuhan konsumsi pangan yang semakin meningkat sejalan dengan pertambahan penduduk dan semakin meningkatnya kebutuhan masyarakat terhadap pangan tersebut.

Industri primer pengolahan hasil perkebunan merupakan salah satu penyumbang limbah cair yang berbahaya bagi makhluk hidup sehingga dapat merusak lingkungan di sekitarnya. Untuk menjamin supaya terdapat keseimbangan ekologis dari alam dan makhluk hidup di sekitarnya, maka air limbah perlu diolah di instalasi pengolahan sebelum dialirkan ke sungai penerima. Mengingat penting dan besarnya dampak yang ditimbulkan limbah cair bagi lingkungan, penting bagi sektor industri perkebunan (PTPN) untuk memahami dasar-dasar teknologi pengolahan limbah cair.

Teknologi pengolahan air limbah adalah kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Sistem pengolahan yang digunakan sangat tergantung pada tinggi atau rendahnya (Parameter) bahan pencemar yang terkandung di dalam air limbah tersebut.

2 Setiap manusia akan menimbulkan buangan baik cairan, padatan maupun dalam bentuk gas.Buangan cair yang berasal dari masyarakat yang merupakan bekas air pemakaian baik pemakaian rumah tangga maupun pemakaian dalam proses dan operasi industri.

Prinsip penyaluran air limbah adalah suatu sistem penyaluran yang mengalirkan air buangan dari sumber limbah ke Bangunan Pengolah Air Buangan (BPAB) melalui jarak yang sependek – pendeknya agar waktu penyaluran yang dibutuhkan bisa menjadi singkat. Akan tetapi masalah yang ditimbulkan dari keadaan ini adalah pengaturan penyediaan energi potensial untuk mengalirkan air limbah secara gravitasi. meskipun sebenarnya dapat diatasi dengan pompa, namun hal itu akan menyebabkan biaya investasi yang mahal.

Oleh karena itu teknologi yang akan diterapkan harus efisien dalam penggunaan energi potensial secara gravitasi. Namun pada beberapa kasus tertentu penggunaan pompa dalam mengatasi air limbah tidak dapat dihindarkan.Akan tetapi pada pemilihan pompa diharapkan pompa yang dipilih haruslah memiliki kualitas yang baik, sehingga biaya terjangkau dan perawatannya mudah.

I.2 Latar Belakang.

Dalam menghadapi perekonomian yang bersifat terbuka, apalagi menghadapi tantangan globalisasi, tentu saja perkembangan ekonomi minyak kelapa sawit di dunia akan berpengaruh terhadap perkembangan komoditif minyak kelapa sawit dalam negeri.

3 Pengembangan industri kelapa sawit yang diikuti dengan pembangunan pabrik yang dapat menimbulkan dampak negatif pada lingkungan, baik terhadap sumber daya alam (berupa pencemaran), kualitas sumber daya alam (berupa pengurasan), maupun lingkungan hidup manusia (aspek sosial). Hal ini disebabkan oleh bobot limbah Pabrik Kelapa Sawit yang harus dibuang ke badan penerima (sungai) semakin meningkat.

Dengan pertimbangan alasan tersebut, maka dirasakan perlu adanya evaluasi mengenai sistem pengolahan limbah yang ada di PTPN I Tg. Seumentoh selama ini baik dari segi kualitas pengolahan, kuantitas dan kapasitas bangunan pengolah limbah ataupun sistem yang digunakan pada IPAL tersebut. Hal inilah yang menjadi alasan utama bagi penulis untuk mencoba mengadakan evaluasi terhadap sistem dan kapasitas bangunan pengolah air limbah ( EVALUASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH DI PKS TG. SEUMENTOH, KEC : KARANG BARU, KAB: ACEH TAMIANG ).

I.3. Tujuan Penulisan

Tulisan ini dimaksudkan untuk mengevaluasi sarana bangunan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) di Pabrik Kelapa Sawit PTPN I Tg.Seumentoh dengan tujuan utama penulisan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Menganalisis penyaluran air buangan dengan memuat perhitungan dan pendimensian tiap unit bangunan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) di Pabrik Kelapa Sawit PTPN I Tg.Seumentoh.

2. Menganalisis dimensi saluran yang tersedia di lokasi studi apakah masih memadai atau perlu pengembangan.

4 I.4. Ruang Lingkup Permasalahan.

Permasalahan limbah cair atau air buangan pabrik pada saat ini sudah menjadi masalah yang sangat serius, karena kualitas air limbah yang tidak memungkinkan untuk langsung dibuang ke lingkungan, oleh karena itu kita harus dapat mengevaluasi pengolahannya dan sistem penyalurannya yang bertujuan untuk mengurangi kualitas air limbah yang sudah sangat buruk bagi lingkungan di sekitarnya.Untuk ruang lingkup permasalahan ini, penelitian hanya dilakukan pada pabrik kelapa sawit PTPN I Tg.Seumentoh.

Hal – hal yang dilakukan dalam penelitian atau yang menjadi ruang lingkup permasalahan adalah:

1. Pengaruh pengelolaan air limbah terhadap kondisi lingkungan di pabrik kelapa sawit PTPN I Tg.Seumentoh.

2. Evaluasi kapasitas IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah) terhadap perkembangan Pabrik Kelapa Sawit PTPN I Tg.Seumentoh.

3. Penentuan jaringan penyaluran air buangan (limbah) PKS PTPN I Tg.Seumentoh.

I.5. Pembatasan Masalah.

Untuk mendapatkan hasil pembahasan yang maksimal maka penulis perlu membatasi masalah yang akan dibahas. Sesuai dengan tujuan dari penulis tugas akhir ini maka batasan masalah dapat diuraikan sebagai berikut :

1. Pembahasan masalah sistem saluran air limbah dikhususkan pada kegiatan industri di PKS ( Pabrik Kelapa Sawit ) PTPN I Tg.Seumentoh.

5 2. Pembahasan sistem saluran difokuskan pada pengolahan limbah Pabrik

Kelapa Sawit serta bangunan pelengkap yang dibutuhkan.

3. Pembahasan masalah air limbah ini ditinjau dari data debit air limbah dari areal tersebut, serta karakterisktik lahan di lokasi studi.

I.6. Metodologi Penulisan.

Metodologi dan kegiatan tugas akhir ini dapat diuraikan sebagai berikut: 1. Literatur

Mencari dan mempelajari pustaka yang berhubungan dengan desain penyaluran air buangan dan pengolahannya dari berbagai sumber seperti berupa literatur buku, jurnal, majalah, artikel, maupun data dari internet. 2. Pengumpulan Data

a. Data Primer diperoleh dengan mengadakan kunjungan langsung di daerah penelitian sehingga diperoleh kondisi eksisting pengolahan air limbah serta sistem penyaluran air buangan yang ada dan sistem pengolahan limbah PKS tersebut. Pengumpulan data primer ini dilakukan dengan mengukur langsung dan wawancara kepada petugas di Instalasi Pengolahan Limbah pabrik tersebut.

b. Data sekunder, meliputi :

• Denah PKS PTPN I Tg.Seumentoh dan Peta lokasi IPAL.

6 I.7 Sistematika Penulisan

Bab I. Pendahuluan

Merupakan bingkai studi atau rancangan yang akan dilakukan meliputi tinjauan umum, latar belakang, tujuan dan manfaat, ruang lingkup permasalahan, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan.

Bab II. Tinjauan Pustaka

Bab ini menguraikan tentang teori yang berhubungan dengan penelitian agar dapat memberikan gambar model dan metode analisis yang akan digunakan dalam menganalisa masalah.

Bab III. Metodologi Penelitian dan Karakteristik Lokasi Penelitian

Bab ini menguraikan tentang metode yang akan digunakan dan rencana kerja dari penelitian serta mendeskripsikan lokasi penelitian.

Bab IV. Analisis Pembahasan

Bab ini merupakan analisa tentang permasalahan yang ada, evaluasi, dan perhitungan terhadap masalah yang ada di lokasi penelitian tersebut. Bab V. Kesimpulan dan Saran

Merupakan kesimpulan dari butir – butir kesimpulan hasil analisa dan pembahasan yang telah dilakukan. Kesimpulan juga disertai dengan rekomendasi yang ditujukan untuk penelitian selanjutnya atau untuk penerapan hasil penelitian dilapangan.

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Pabrik Kelapa Sawit (PKS) menghasilkan limbah padat dan cair. Sederhananya, limbah padat dapat dibuang ke lahan kosong, dikubur ataupun dibakar di dalam increnerator. Sedangkan limbah cair dapat dibuang ke perairan umum (sungai). Namun, dengan berkembangnya kesadaran manusia terhadap kualitas sumber daya alam dan kelestarian lingkungan, cara pembuangan limbah seperti tersebut di atas tidak lagi diperkenankan.

Apalagi bila limbah yang dihasilkan dapat merusak lingkungan hidup. Maka dengan pertimbangan tersebut, PKS dituntut untuk memiliki sarana pengelolaan limbah. Tentunya, tuntutan dalam pengolahan limbah memerlukan biaya pengolahan.

Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dikembangkan teknologi pengolahan air limbah yang murah, mudah pengoperasiannya serta harganya terjangkau, khususnya untuk industri pabrik kelapa sawit baik skala kecil,sedang maupun besar. Secara umum bangunan instalasi pengolahan air limbah (IPAL) pabrik kelapa sawit menerapkan teknologi pengolahan air limbah (limbah cair) dengan proses biologis yang yaitu dengan metode atau sistem kolam yang masih dianggap murah terutama pada industri perkebunan yang jauh dari kota. Akan tetapi sistem ini memerlukan waktu (retention time) yang cukup lama yang berguna untuk menurunkan konsentrasi COD, BOD serta zat padat tersuspensi dengan baik.

8 Berdasarkan keputusan Mentreri Negara Lingkungan Hidup Republik Indonesia Nomor : Kep-51/MENLH/10/1995 tentang ”Baku Mutu Limbah Cair bagi Industri Minyak Sawit”, yang mengharuskan bahwa Pabrik Kelapa Sawit harus mengolah air limbah sampai standar yang dijinkan, maka kebutuhan akan teknologi pengolahan air limbah Pabrik Kelapa Sawit khususnya yang murah dan hasilnya baik perlu dikembangkan, karena kendala yang paling banyak dijumpai yakni teknologi yang ada saat ini masih cukup mahal, sedangkan di lain pihak dana yang tersedia untuk membangun unit alat pengolahan air limbah tersebut sangat terbatas sekali.

Untuk pengolahan air limbah Pabrik Kelapa Sawit dengan kapasitas yang besar 60 ton TBS / Jam, biasanya menggunakan teknologi pengolahan air limbah “Sistem Kolam” atau Ponding System, tetapi untuk pabrik yang berkapasitas kecil cara tersebut kurang ekonomis karena biaya operasinya cukup besar, kontrol oprasionalnya lebih sulit. Untuk mengatasi hal tersebut, perlu informasi dan teknologi sistem tersebut, khususya teknologi pengolahan air limbah PKS berserta aspek pemilihan teknologi serta keunggulan dan kekurangannya.

Dengan adanya informasi yang jelas, maka pihak manajemen Pabrik Kelapa Sawit ataupun pihak PTPN dapat memilih teknologi pengolahan limbah yang sesuai dengan kondisi maupun jumlah air limbah yang akan diolah, yang layak secara teknis, ekonomis dan memenuhi standar lingkungan yang telah ditetapkan dalam peraturan.

9 2.1.1 Peraturan Perundangan Yang Mengatur Pengelolaan Lingkungan

Pabrik Kelapa Sawit.

• Undang-Undang Nomor 5 Tahun 1984 tentang Perindustrian (Lembaran Negara Republik Indonesia Tahun 1984 Nomor 22, Tambahan Lembaran Negara Republik Indonesia Nomor 3274).

• Undang – Undang No. 20 tahun 1990 tentang Pengendalian Pencemaran Air

• Undang-Undang No. 23 Tahun 1992 tentang Kesehatan

• Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. Kep - 51/ MenLH /10 /1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair Kegiatan Industri Minyak Sawit.

• Undang-Undang No. 23 tahun 1997 tentang Pengelolaan Lingkungan Hidup

• Peraturan Pemerintah No. 27 tahun 1999 tentang Analisis Mengenai Dampak Lingkungan

• Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 17 Tahun 2001 Tentang Jenis Usaha dan atau Kegiatan Yang Wajib Dilengkapi Dengan Analisis Mengenai Dampak Lingkungan Hidup.

• Peraturan Pemerintah No. 74 tahun 2001 tentang Pengelolaan Bahan Berbahaya dan Beracun.

• Peraturan Pemerintah No. 82 tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. ( sebagai pengganti UU No. 20 tahun 1990 ).

10 2.2 Limbah Industri Kelapa Sawit.

Limbah cair industri minyak kelapa sawit mengandung bahan organik yang sangat tinggi, sehinggga kadar bahan pencemar akan semakin tinggi.

Industri pengolahan minyak kelapa sawit menghasilkan 3 jenis limbah. Yaitu:

 limbah cair.

 limbah padat, dan

 gas.

Limbah gas keluar dari cerobong asap boiler, dan limbah padat berupa solid, cangkang, sabut dan abu. Diantara limbah diatas yang menjadi permasalahan adalah limbah cair karena jumlahnya cukup banyak.

Secara umum dampak yang ditimbulkan oleh limbah cair industri minyak kelapa sawit adalah badan air penerima tercemar (sungai), karena hampir setiap industri minyak kelapa sawit berlokasi didekat sungai. Sehingga sungai menjadi kotor dan senyawa – senyawa yang terkandung membahayakan terhadap lingkungan.

Limbah cair industri kelapa sawit bila dibiarkan tanpa diolah terlebih dahulu dapat mengakibatkan terbentuknya amonia (NH3N), hal ini disebabkan bahan

organik yang terkandung dalam limbah cair tersebut terurai dan membentuk amoniak.

Salah satu bentuk teknik pengendalian dan pengegolahan limbah pabrik kelapa sawit adalah dengan melakukan biodegradasi terhadap komponen organik menjadi senyawa organik sederhana dalam kondisi anaerob menjadi kondisi aerob sehingga baku mutu limbah cair dapat disesuaikan dengan daya dukung lingkungan.

11 Dengan demikian aspek pengendalian pengolahan secara optimal dapat :

1. Mengurangi dampak negatif atau tingkat pencemaran yang ditimbulkan dapat dikendalikan dengan baik.

2. tercapainya standar/baku mutu limbah cair pabrik kelapa sawit yang dapat disesuaikan dengan daya dukung lingkungan, terutama terhadap media air.

2.2.1 Baku Mutu Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit ( LCPKS )

Limbah yang dibuang ke badan air penerima (sungai) harus memenuhi baku mutu limbah cair yang telah ditetapkan di dalam peraturan agar limbah tersebut aman dan tidak berbahaya bagi lingkungan dan manusia. Baku mutu limbah cair untuk industri minyak kelapa sawit, dimana Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No.Kep-51/MENLH/10/1995 pada lampiran A IV,dapat dilihat pada tabel 2 seperti yang tercantum di bawah ini.

Tabel 2.1 Baku Mutu Limbah Cair Industri Minyak Sawit

PARAMETER KADAR MAKSIMUM

mg/L

BEBAN PENCEMARAN MAKSIMUM

BOD5 250 1,5

COD 500 3,0

TSS 300 1,8

MINYAK DAN LEMAK 30 0,18

AMONIA TOTAL (NH3N) 20 0,12

PH 6,0 9,0 Sumber : KEP 51-/MENLH/10/1995

12 2.3 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS).

Teknologi pengolahan Limbah cair pabrik kelapa sawit adalah salah satu cara untuk memisahkan, menghilangkan, dan mengurangi unsur pencemar dalam limbah. Teknologi pengolahan limbah mempunyai ukuran dan spesifik. Kemampuan wadah penampungan limbah seperti kolam limbah diukur dengan beban volume per satuan luas dan satuan waktu atau dikenal dengan istilah sludge loading rate. Kemampuan proses pengolahan kolam diukur dengan waktu penahanan hidrolis (WPH).

Waktu penahanan hidrolis atau waktu tinggal limbah dalam reaktor mempunyai peranan yang amat penting dalam menuju keberhasilan pengolahan limbah.

Besarnya debit limbah dibandingkan dengan ukuran volume kolam atau reaktor akan menentukan waktu tinggal limbah dalam wadah. Sedangkan volume kolam sangat dipengaruhi konsentrasi padatan limbah.

Volume limbah juga sangat menentukan ukuran dari kolam. Semakin besar volume limbah maka akan semakin besar kolam limbah yang diperlukan sehingga mengakibatkan waktu penahanan hidrolis ( WPH ) menjadi lebih lama, akan tetapi sebaliknya jika volume kolam kecil maka WPH akan menjadi lebih singkat tapi mungkin prosesnya tidak sempurna. Karena itu perlu diketahui ukuran bak kolam baik dari segi kedalaman maupun luas permukaan. (Ginting,P. 2007 ).

2.3.1. Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL )

Untuk pengolahan air limbah Pabrik Kelapa Sawit dengan yang lazim dan biasa dilakukan oleh pihak industri perkebunan ada 2 metode yaitu:

1. Sistem Aplikasi Lahan (Land Application ). 2. Sistem Kolam (Ponding System).

13 Untuk mengurangi tingkat pencemaran sebelum dibuang ke sungai, maka perlu dilakukan pengolahan air limbah minyak kelapa sawit dengan tersebut, dan pada umumnya dalam pengolahannya, PKS menggunakan sistem yang disebut dengan sistem kolam aerob – anaerob (biologis).

Sistem pengolahan limbah secara biologis masih dianggap cara yang paling murah dibandingkan dengan cara kimia, karena mengingat harga bahan kimia relatif mahal dan volume air limbah kelapa sawit cukup banyak.

Pengolahan air limbah secara biologis berlangsung secara berkesinambungan, yaitu pada kolam anaerobik, fakultatif, aerobik, dan sedimentasi tanpa menambah zat kimia, melainkan hanya membutuhkan waktu dalam proses perombakan zat organik oleh mikroorganisme. Sehingga terciptalah suatu perubahan kualitas air limbah yang diinginkan pada tiap kolam – kolam tersebut, baik itu kolam anaerobik, fakultatif, aerobik dan lain - lain

Sistem kolam dapat dikatakan sebagai proses biologi yang bertujuan untuk merombak zat pencemar organik menjadi karbondioksida dan jaringan sellulosa sehingga kita mudah untuk memisahkan antara limbah air dengan bahan pencemar. Pada proses ini yang berperan adalah mikro organik yang dapat menguraikan zat – zat organik limbah menjadi zat – zat yang sederhana.

2.3. 2 Proses Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS).

Pengoperasian pabrik kelapa sawit secara efisien dan efektif akan menghasilkan limbah cair sekitar 0,6 – 0,8 m3/Ton Tandan Buah Segar ( TBS ).

14 Untuk menanggulangi masalah limbah cair pada IPAL PKS pada umumnya menggunakan unit – unit kolam pengolahan. PKS yang menggunakan sistem ini pada umumnya mempergunakan lahan yang cukup luas dan mempunyai beberapa tahapan untuk mendapatkan hasil akhir yang sesuai dengan bahan baku mutulimbah yang telah ditetapkan oleh pemerintah.

Gambar 2.1 Skema Pengolahan Limbah dengan Sistem Kolam.

1. Fat Pit.

Tahap ini merupakan awal proses pengolahan air limbah PKS yaitu : sebagai tempat pengutipan sisa minyak yang terikat dalam limbah cair dan dikembalikan dalam proses pengolahan, sehingga kadar minyak dalam air dapat berkurang.

Minyak yang masih terikat dalam air limbah dalam jumlah yang cukup tinggi dapat mengganggu aktivitas mikroorganisme merombak bahan organik, disamping itu dengan adanya minyak akan membentuk lapisan film pada permukaan air, dapat

15 menghambat penetrasi cahaya kedalam air sehingga dapat mengganggu aktivitas mikroorganisme.

2. Pendinginan (Cooling Pond).

Cooling Pond ini merupakan lanjutan proses dari fat pit, Colling pond berfungsi menurunkan temperatur limbah cair yang dikeluarkan dari ruang produksi. karena air limbah segar yang keluar dari pabrik atau dari fat pit umumnya masih panas (50 – 700 C) maka terlebih dahulu temperatur harus diturunkan hingga 38-400C yang merupakan temperatur optimum untuk pertumbuhan mikroorganisme pengurai. Bagian dasar dan dinding cooling pond (kolam pendingin) dilapisi dengan semen sehingga kedap air. biasanya proses pendinginan dilakukan selama 48 jam. (Naibaho, M. Ponten 1998)

3. Netralisasi.

Kolam ini berfungsi untuk menetralkan pH limbah yang masih asam yang terdapat pada kolam – kolam sebelumnya menjadi ± 6,5 -7,0.

4. Pengasaman.

Dalam kolam ini pH limbah umumnya berkisar 3 – 4, dan kemudian pH nya naik setelah asam organik terurai kembali oleh proses hidrolisa yang berlanjut. Pengasaman tidak selalu dilakukan orang, karena dengan penambahan unit ini maka akan terjadi penambahan unit pengolahan sehingga untuk pengolahan limbah akan membutuhkan lahan yang lebih luas serta biaya yang jauh lebih mahal.

16 5. Kolam Anaerobik.

Limbah yang telah dinetralkan kemudian dialirkan ke kolam anaerobik. Pada kolam ini limbah cair masih mengandung senyawa organik yang kompleks seperti lemak, karbohidrat, dan protein yang akan dirombak oleh bakteri anaerobik menjadi asam organik dan selanjutnya menjadi gas metana (CH4), karbondioksida (CO2), dan

air (H2O). Proses perombakan limbah dapat berjalan lancar jika kontak antara limbah

dengan bakteri yang berasal dari kolam pembiakan juga berjalan dengan baik.

6. Kolam Fakultatif.

Kolam ini adalah kolam peralihan dari kolam anaerobik ke kolam aerobik. Pada kolam ini proses perombakan masih tetap berlanjut, yaitu menyelesaikan proses yang belum terselesaikan pada kolam anaerobik.

7. Kolam Aerobik.

Pada kolam ini cairan limbah diperkaya kandungan oksigennya dengan aerator, oksigen ini diperlukan untuk proses oksidasi yang dilakukan oleh bakteri aerobik. Kemudian limbah dialirkan ke sungai yang ada pada daerah industri minyak tersebut.

2.3.3 Pemeliharaan Kolam Limbah.

Menurut Pusat Penelitian Kelapa Sawit Medan, ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam hal pemeliharaan kolam limbah.

 Menguras lumpur yang berada pada tiap – tiap kolam, jika kolam telah memenuhi 1/3 kedalaman kolam pada dimensi awal.

17

 Memeriksa jaringan pipa dan instalasi lainnya yang ada pada sistem secara rutin untuk mencegah terjadinya penyumbatan ataupun kerusakan lainnya.

 Pemeliharaan konstruksi kolam secara rutin dan memperbaiki setiap kerusakan yang terjadi pada dinding kolam.

2.4 Sistem Penyaluran Air Limbah. 2.4.1 Sistem Penyaluran Terpisah.

Sistem penyaluran terpisah adalah sistem dimana air buangan disalurkan tersendiri dalam jaringan riol tertutup, sedangkan limpasan air hujan disalurkan tersendiri dalam saluran drainase khusus untuk air yang tidak tercemar.

Sistem ini digunakan dengan pertimbangan antara lain:

a) Periode musim hujan dan kemarau lama.

b) Kuantitas aliran yang jauh berbeda antara air hujan dan air buangan domestik. c) Air buangan umumnya memerlukan pengolahan terlebih dahulu, sedangkan

air hujan harus secepatnya dibuang ke badan penerima.

d) Fluktuasi debit (air buangan domestik dan limpasan air hujan) pada musim kemarau dan musim hujan relatif besar.

e) Saluran air buangan dalam jaringan riol tertutup, sedangkan air hujan dapat berupa polongan (conduit) atau berupa parit terbuka (ditch).

Kelebihan sistem ini adalah masing - masing sistem saluran mempunyai dimensi yang relatif kecil sehingga memudahkan dalam konstruksi serta operasi dan

18 pemeliharaannya. Sedangkan kelemahannya adalah memerlukan tempat luas untuk jaringan masing-masing sistem saluran.

Gambar 2.2 Sistem Saluran Terpisah

19 2.4.2 Sistem Penyaluran Tercampur.

Sistem penyaluran tercampur merupakan sistem pengumpulan air buangan yang tercampur dengan air limpasan hujan (sugiharto 1987). Sistem ini digunakan apabila daerah pelayanan merupakan daerah padat dan sangat terbatas untuk membangun saluran air buangan yang terpisah dengan saluran air hujan, debit masing–masing air buangan relatif kecil sehingga dapat disatukan, memiliki kuantitas air buangan dan air hujan yang tidak jauh berbeda serta memiliki fluktuasi curah hujan yang relatif kecil dari tahun ke tahun (Gambar 2.3).

Kelebihan sistem ini adalah hanya diperlukannya satu jaringan sistem penyaluran air buangan sehingga dalam operasi dan pemeliharaannya akan lebih ekonomis. Selain itu terjadi pengurangan konsentrasi pencemar air buangan karena adanya pengenceran dari air hujan. Sedangkan kelemahannya adalah diperlukannya perhitungan debit air hujan dan air buangan yang cermat. Selain itu karena salurannya tertutup maka diperlukan ukuran riol yang berdiameter besar serta luas lahan yang cukup luas untuk menempatkan instalasi pengolahan. buangan.

20 2.5 Garis Tenaga dan Garis Tekanan pada Pipa.

Sesuai dengan prinsip bernoulli, tenaga total atau tinggi tekanan efektif di setiap titik pada saluran pipa merupakan jumlah dari tinggi elevasi, tinggi tekanan dan tinggi kecepatan.

� =�+�

�+ �2

2� (2.1)

Dimana : H =tenaga total atau tinggi tekanan efektif pada suatu titik (m) Z = ketinggian dasar saluran terhadap suatu datum (m)

P = tekanan air pada suatu titik (N/m2) γ = berat jenis zat cair (kg/m3)

v = kecepatan aliran pada pipa (m/s) g = gravitasi (m/s2)

Garis yang menghubungkan titik-titik tersebut dinamakan garis tenaga, yang digambarkan di atas tampang memanjang pipa seperti yang ditunjukan pada gambar 2.4. Perubahan diameter pipa dan tempat-tempat tertentu di mana kehilangan tenaga sekunder terjadi ditandai dengan penurunan garis tenaga. Apabila kehilangan tenaga sekunder diabaikan, maka kehilangan tenaga hanya disebabkan oleh gesekan pipa. (Triadmodjo, Bambang 2003).

21 2.5.1 Pipa dengan pompa.

Pompa digunakan untuk menaikkan zat cair dari kolam ke suatu kolam lain dengan selisih elevasi muka air Hs, seperti yang ditunjukan pada gambar 2.5, maka daya yang digunakan oleh pompa untuk menaikkan zat cair setinggi Hs adalah sama dengan tinggi Hs ditambah dengan kehilangan tenaga selama pengaliran dalam pipa tersebut.

Kehilangan tenaga adalah ekivalen denganpenambahan tinggi elevasi, sehingga efeknya sama dengan jika pompa menaikkan zat cair setinggi H = Hs + Σhf Dalam gambar tersebut tinggi kecepatan diabaikan sehingga garis tenaga berhimpit dengan garis tekanan.

Gambar 2.5 Pipa dengan pompa.

Kehilangan tenaga terjadi pada pengaliran pipa 1 dan pipa 2 yaitu sebesar hf1 dan hf2. Pada pipa 1 yang merupakan pipa isap, garis tenaga (dan tenaga) menurun sampai di bawah pipa. Bagian pipa dimana garis tekanan di bawah sumbu pipa mempunyai tekanan negatif. Sedang pipa 2 merupakan pipa tekan.

22 daya yang diperlukan pompa untuk menaikkan zat cair :

� = ���_� (2.2)

atau dalam satuan hp (horse power, daya kuda):

� = ���

75� (2.3)

dengan η adalah efisiensi pompa. Pada pemakian pompa, efisiensi pompa digunakan sebagai pembagi dalam rumus daya pompa.

2.5.2 Pipa hubungan seri.

Apabila suatu aliran pipa terdiri dari pipa-pipa dengan ukuran yang berbeda, dan pipa tersebut adalah dalam hubungan seri. Gambar 2.6 menunjukkan suatu sistem tiga pipa dengan karakteristik berbeda yang dihubungkan dengan secara seri. Panjang, diameter dan koefisien gesekan masing-masing pipa adalah L1, L2, L3; D1, D2, D3 dan f1, f2, f3.

Gambar 2.6 Pipa dalam hubungan seri.

Jika beda tinggi muka air kedua kolam diketahui, akan dicari besar debit aliran Q dengan menggunakan persamaan kontinuitas dan energi (Bernoulli).

23 Langkah pertama yang harus dilakukan adalah menggambarkan garis tenaga. Seperti terlihat pada gambar, garis tenaga akan menurun kearah aliran. Kehilangan tenaga pada masing-masing pipa adalah hf1, hf2 dan hf3. Dianggap bahwa kehilangan

tenaga sekunder kecil sehingga diabaikan.

Q = Q1 = Q2 = Q3 (2.4)

Dengan menggunakan persamaan Bernoulli untuk titik 1 dan 2 (pada garis aliran):

�1+�_�1+�1

2

2� = �2 �2

� +

�22

2� +ℎ�1+ℎ�2+ℎ�3 (2.5)

Pada kedua titik, tinggi tekanan adalah H1 dan H2, dan kecepatan V1 = V2 = 0

(tampang aliran sangat besar), sehingga persamaan diatas menjadi:

z1 + H1 = z2 + H2 + hf1 + hf2 + hf3

(z1 + H1) – (z2 + H2) = hf1 + hf2 + hf3

Atau H = hf1 + hf2 + hf3 (2.6)

Dengan mengunakan persamaan Darcy-Weisbach, persamaan (2.6) menjadi:

� = �₁�1

�1

�₁2

2�+ �2 �2

�2

�₂2

2�+ �3 �3

�3

�₃2

2� (2.7)

Untuk masing-masing pipa kecepatan aliran:

�1 = _���

12/4 �2 =

�

��22/4 �3 =

�

��32/4 (2.8)

Substitusikan nilai V1, V2, dan V3 ke dalam persamaan (2.7), didapat:

� = 8_���₂2(�_�1�1 15 +

�2�2

�₂5 + �3�3

24 Debit aliran adalah:

� = ��2��

4��1�1

�15 +�2�2�25 +�3�3�35 �

1 2� (2.10)

Kadang-kadang penyelesaian pipa seri dilakukan dengan suatu pipa ekivalen yang mempunyai penampang seragam. Pipa disebut ekivalen apabila kehilangan tekanan pada pengaliran di dalam pipa ekivalen sama dengan pipa-pipa yang diganti.

Sejumlah pipa dengan bermacam-macam nilai f , L, dan D akan dijadikan suatu pipa ekivalen. Untuk itu diambil diameter De dan koefisien gesekan fe dari pipa yang terpanjang (atau yang telah ditentukan), dan kemudian ditentukan panjang pipa ekivalen. Kehilangan tenaga dalam pipa ekivalen:

� = 8�2

��2�

����

��5 � (2.11)

Substitusikan dari persamaan (2.9) ke persamaan (2.11) didapat:

�� = ��

5

��(

�1�1

�₁5 + �2�2

�₂5 + �3�3

�₃5) (2.12)

2.6 Tinjauan Hidrolika Aliran dalam IPAL. 2.6.1 Aliran Melalui Pipa.

Pipa adalah saluran tertutup yang biasanya berpenampang lingkaran, dan digunakan untuk mengalirkan fluida dengan tampang aliran penuh, Fluida yang di alirkan melalui pipa biasanya berupa zat cair atau gas dan tekanannya bisa lebih besar atau lebih kecil dari tekanan atmosfer.

25 Apabila zat cair di dalam pipa tidak penuh maka aliran termasuk dalam aliran saluran terbuka. Karena mempunyai permukaan bebas, maka fluida yang di alirkan adalah zat cair. Tekanan di permukaan zat cair di sepanjang saluran terbuka adalah tekanan atmosfer. (Robert J Kodoatie, 2002).

2.6.2 Kehilangan Energi Akibat Gesekan Pipa.

Apabila pipa mempunyai penampang konstan, maka V1 = V2, dan persamaan di atas dapat ditulis dalam bentuk yang lebih sederhana untuk kehilangan tenaga akibat gesekan.

ℎ� =��1+�_�1� − ��2+�_�2� (2.13)

atau

ℎ� =∆� −∆_�� (2.14)

Kehilangan tenaga sama dengan jumlah dari perubahan tekanan dan tinggi tempat.

26 Seperti terlihat pada gambar 2.7 tampang lintang aliran melalui pipa adalah konstan yaitu A, sehingga percepatan a = 0. Tekanan pada tampang 1 dan 2 adalah p1 dan p2. Jarak antar tampang 1 dan 2 adalah ∆L. Gaya-gaya yang bekerja pada zat cair adalah gaya tekanan pada kedua tampang, gaya berat dan gaya gesekan.

Dengan menggunakan hukum Newton II untuk gaya-gaya tersebut akan didapat:

F = M a (2.15)

p1A - p2A+γ A∆L sin α - τo P∆L =M x 0 (2.16)

Dengan P adalah keliling basah pipa. Oleh karena selisih tekanan adalah ∆p1 maka :

∆pA +γ A∆L sin α - τo P∆L = 0 (2.17)

Kedua ruas dibagi dengan Aγ, sehingga:

∆�

� +∆�sin� − �0P∆�

�� = 0 (2.18)

∆�

� +∆� =

�0∆�

�� = 0 (2.19)

atau

ℎ� =�_��0∆� (2.20)

27 Di mana : ∆z = ∆L sin a.

R = A/P = jari-jari hidrolis dan

I = hf /∆L= kemiringan garis energi.

Untuk pipa lingkaran:

� = �

�=

��2/4

�� =

�

4 (2.22)

sehingga persamaan diatas menjadi:

ℎ� =4�_��0∆� (2.23)

Persamaan yang telah dilakukan oleh para ahli menunjukan bahwa kehilangan tenaga sebanding dengan Vn di mana n ≈ 2. Untuk aliran melalui pipa dengan dimensi dan zat cair tertentu.

persamaan (2.23) menunjukan bahwa hf sebanding dengan τo. Dengan

demikian apabila hf = f (V2)

berarti juga τo = f (V2).

Dengan anggapan bahwa :

τo = CV 2 (2.24)

dengan C adalah konstanta, maka persamaan (2.24) menjadi :

28 Dengan mendefinisikan f = 8C/ρ maka persamaan di atas menjadi:

ℎ� =�∆�_� �

2

2� (2.26)

Apabila panjang pipa adalah L, maka persamaan (2.26) menjadi :

ℎ� =�_���

2

2� (2.27)

Persamaan (2.27) disebut dengan persamaan Darcy-Weisbach untuk aliran melalui pipa lingkaran. Dalam persamaan tersebut f adalah koefisien gesekan Darcy-Weisbach yang tidak berdimensi. Koefisien f merupakan fungsi dari angka Reynolds dari kekasaran pipa. Pada tahun 1944 Moody memperkenalkan suatu grafik yang mempermudahkan dalam penentuan nilai f atau yang biasa disebut moody diagram.

29 Alternatif lain untuk menentukan nilai f dengan menggunakan koefisien manning, Chezy atau Hazen-williams.

) ( 58 .

124 _1/3 2

d n

f = (2.28)

) . . ( 06 . 156 08 . 0 26 . 0 2 S d C f H = (2.29)

Tabel 2.2 Koefisien manning untuk beberapa jenis pipa.

Type of pipe Manning’s n

Galvanized iron

Corrugated metal

Steel formed concrete

Plastic (smooth)

PVC

0,015 – 0,017

0,023 – 0,029

0,012 – 0,014

0,011 – 0,015

0,009 – 0,010

30 Tabel 2.3: Koefisien Hazen-Williams, CH .

Type of pipe Manning’s n

PVC, glass, or enameled steel pipe

Riveted steel pipe

Cast iron pipe

Smooth concrete pipe

Rought pipe (e.g., rough concrete pipe)

130 – 150

100 – 110

95 – 100

120 – 140

60 – 80

Sumber: Brater et al. (1996); ASCE (1976)

2.6.3 Kehilangan Tenaga Sekunder Dalam Pipa.

Di samping adanya kehilangan tenaga akibat gesekan (kehilangan tenaga primer), terjadi pula kehilangan tenaga yang disebabkan oleh perubahan penampang pipa, sambungan, belokan dan katub (kehilangan tenaga sekunder). Pada pipa panjang, kehilangan tenaga primer biasanya jauh lebih besar dari pada kehilangan tenaga sekunder, sehingga pada keadaan tersebut kehilangan tenaga sekunder dapat diabaikan. Pada pipa pendek kehilangan tenaga sekunder harus diperhitungkan. Apabila kehilangan tenaga sekunder kurang 5 % dari kehilangan tenaga primer maka kehilangan tenaga tersebut bisa diabaikan.

31 a. Kehilangan energi akibat penyempitan (contraction)

�� =���2

2

2� (2.30)

Di mana :

Hc = tinggi hilang akibat penyempitan

Kc = koefisien kehilangan energi akibat penyempitan

V2 = kecepatan rata-rata aliran dengan diameter D2 (yaitu di hilir dari

penyempitan)

Tabel 2.4 Nilai Kc _{untuk berbagai nilai} D₂ /D_1.

D2/D1 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Kc 0,5 0,45 0,38 0,28 0,14 0,00

Sumber : Hidraulika II, Bambang Triadmodjo, 2003

b. Kehilangan energi akibat pembesaran tampang (expansion).

�� = ���1

2

2� (2.31)

di mana

�� =��_�1₂−1� 2

(2.32)

Apabila pipa masuk ke kolam yang besar seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.9, di mana A2= ∞ sehingga V2 = 0 maka :

�� = �1

2

32 Kehilangan tenaga pada perbesaran penampang akan berkurang apabila perbesaran dibuat secara berangsur-angsur seperti ditunjukkan dalam gambar 2.10, kehilangan tenaga diberikan oleh persamaan berikut:

�� = �′�1−

2 _� 22

2� (2.34)

Gambar 2.9 Pipa menuju kolam. Gambar 2.10 Perbesaran penampang berangsur-angsur.

Tabel 2.5 Nilai K_{e untuk berbagai nilai} α.

Α 10o 20o 30o 40o 50o 60o 75o

K_{e 0,078 0,31 0,49 0,60 0,67 0,72 0.72}

Sumber : Hidraulika II, Bambang Triadmodjo, 2003 c. Kehilangan energi akibat belokkan pipa

Kehilangan tenaga yang terjadi pada belokkan tergantung pada sudut belokkan pipa. Rumus kehilangan tenaga pada belokkan adalah sama dengan rumus pada perubahan penampang, yaitu :

�� =���

2

33 Gambar 2.11 Belokkan pada pipa.

Tabel 2.6 Nilai K_{b untuk berbagai nilai} α.

Α 20o 40o 60o 80o 90o

Kc 0,05 0,14 0.36 0,74 0,98

Sumber : Hidraulika II, Bambang Triadmodjo, 2003

Untuk sudut belokkan 90o dan dengan belokkan halus (berangsur-angsur), kehilangan tenaga tergantung pada perbandingan antara jari-jari belokkan dan diameter pipa. Nilai Kb untuk berbagai nilai R/D diberikan dalam tabel 2.7.

Gambar 2.12 Perbandingan nilai R/D untuk menentukan nilai K

Tabel 2.7 Nilai Kb untuk berbagai nilai R/D

Α 1 2 4 6 10 16 20

Kc 0,35 0,19 0.17 0,22 0,32 0.38 0.42

34

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN.

3.1 Umum.

PT. Perkebunan Nusantara – I (Persero) satu-satunya BUMN Perkebunan yang berdomisili di Nanggroe Aceh Darussalam yang berasal dari beberapa perusahaan perkebunan dan telah beberapa kali mengalami perubahan sejak proses ambil alih kepemilikan dari Perusahaan Swasta Jepang dan Belanda menjadi PPN kesatuan Aceh melalui PP No. 142/Tahun 1961. Kemudian dirubah kembali menjadi PNP – I dengan PP No. 14/Tahun 1968. Dengan memperhatikan tingkat kesehatan maka PNP – I dirubah menjadi PT. Perkebunan – I (Persero) berdasarkan akte notaris No. 1 tanggal 2 Mei 1981.

PT. Perkebunan Nusantara – I (Persero) memiliki 4 (empat) unit fasilitas pabrik karet. 3 (tiga) unit pabrik kelapa sawit. 1 (satu) unit pabrik inti sawit.

4 (tiga) unit pabrik karet masing-masing berada pada wilayah sebagai berikut :

 Kebun Karang Inong 1 (satu) unit

 Kebun Julok Rayeuk Utara 2 (dua) unit

 Kebun Julok Rayeuk Selatan 1 (satu) unit.

Sedangkan 3 (tiga) unit pabrik kelapa sawit terletak di lokasi :

 PKS Kebun Pulau Tiga 1 (satu) unit.

 PKS Cot Girek 1 (satu) unit.

35 3.2 Gambaran singkat tentang PKS Tg. Seumentoh.

Pabrik Kelapa Sawit Tanjung Seumantoh merupakan salah satu pabrik yang ada di PTPN – I. Instruksi menteri pertanian untuk mendirikan PKS Tg. Seumentoh pada tanggal 13 juli 1977.

 Peletakan batu pertama tanggal 1 juli 1978.

 Pemasangan instalasi dan mesin pengolahan pada tanggal 5 april 1979.

 Percobaan pengolahan kelapa sawit pada tanggal 1 november 1979.

 Kemudian pada 19 Februari 1980 diresmikannya pabrik kelapa sawit oleh menteri pertanian pada saat itu yaitu: Prof.Ir. Soedarsono Hadi Sapoetro.

 Pada tanggal 19 Februari 1980 PKS Tanjung Seumantoh dibuka dan diresmikan.

Dengan semakin meningkatnya produksi TBS setiap tahunnya, maka pada tahun 1984 PKS Tg. Seumentoh menambah beberapa instalasi guna menaikkan Kapasitas Olah dari 30 ton TBS/Jam menjadi 60 ton TBS/Jam.

36 3.3 Lokasi Pabrik Kelapa Sawit Tanjung Seumantoh

Pabrik Kelapa Sawit (PKS Tg. Seumentoh) yang telah didirikan pada tahun 1978 yang terletak di Kecamatan Karang Baru, Kabupaten Aceh Tamiang yang berjarak 12 Km dari kota Kuala Simpang dan 25 Km dari Kantor Pusat PTPN - I (Persero) di kota Langsa berbatasan dengan :

- Sebelah timur dengan desa Simpang Empat Opak

- Sebelah barat dengan perkebunan Tanjung Seumentoh (PTPN - I Kebun Lama)

- Sebelah utara dengan desa Pahlawan (Tualang Cut) - Sebelah selatan rumah penduduk desa Tg. Seumentoh.

3.4 Kondisi Existing IPAL PKS Tg. Seumentoh.

Air buangan pabrik merupakan faktor pencemaran pada media penerima, untuk mengatasi pencemaran, air limbah pabrik harus diproses dan dinetralisir sebelum dibuang ke lingkungan atau ke badan penerima (sungai), Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) di PKS Tg. Seumentoh merupakan pengolahan limbah yang dalam pengolahannya menggunakan sistem atau metode kolam (Ponding System). Instalasi ini terdiri dari beberapa unit bangunan yang saling berangkaian dalam proses pengolahan air buangan.

37 1. Bak Pengutipan Minyak Parit (Fat– Pit₎

Limbah cair hasil kegiatan industri minyak sawit sebelum dialirkan ke kolam UPLC (unit pengolahan limbah cair) maka terlebih dahulu limbah dialirkan ke kolam fat – pit (gambar 3.2) guna untuk melakukan penyaringan kembali minyak – minyak yang tercampur dengan limbah.

Bak ini memiliki dimensi :

 Panjang : 12,4 meter

 Lebar : 5,6 meter

 Kedalaman : 3,8 meter

Gambar 3.2. Fat-Pit

Prinsip pemisahan berdasarkan berat jenis. Minyak yang memiliki berat jenis lebih rendah akan berada di permukaan, sedangkan kotoran dan air yang berat jenisnya lebih besar akan mengendap di bawah. Pembersihan bak dan pemeriksaan dilakukan setiap 1 bulan. Dari kolam ini air limbah akan disalurkan ke kolam anaerobik dengan menggunakan pompa (pompanisasi).

38 2. Kolam Anaerobik I.

Kolam ini merupakan kolam yang paling dalam dan paling luas yang ada di lokasi PKS Tg. Seumentoh. Kolam anaerobik (gambar 3.3) memiliki dimensi :

 Panjang : 180 meter

 Lebar : 96 meter

 Kedalaman : 6,0 meter

Gambar 3.3 Kolam Anaerobik I.

Kedalaman kolam yang mencapai 6 meter bertujuan untuk menjaga suasana anaerobik, sehingga dapat merombak bahan – bahan organik semaksimum mungkin melalui proses dan lintasan bertahap dan berbeda – beda.

Kondisi kedua kolam anaerobik yang ada pada IPAL PKS Tg. Seumentoh diinstalasikan secara seri agar proses dari kolam anaerobik I dapat dilanjutkan pada kolam anaerobik II sehingga padatan organik menjadi lebih rendah bila memasuki kolam aerobik.

Kemudian air limbah dialirkan ke kolam anaerobik II guna untuk menyempurnakan kinerja pada kolam anaerobik I.

39 3. Kolam Anaerobik II.

Kolam anaerobik II (gambar 3.4) merupakan proses lanjutan yang telah terjadi pada kolam anaerobik I. Adapun dimensi kolam ini adalah:

 Panjang : 180 meter

 Lebar : 15 meter

 Kedalaman : 5 ,0 meter.

Gambar 3.4 Kolam Anaerobik II.

4. Kolam Fakultatif.

Kolam fakultatif (gambar 3.5) berfungsi memantau hasil kerja dari kolam anaerobik I dan kolam anaerobik II serta merupakan kolam transisi antara kolam anaerobik dengan kolam maturasi (aerobik).

Kolam ini memiliki dimensi :

 Panjang : 13 meter

 Lebar : 40 meter

40 Gambar 3.5 Kolam Fakultatif

5. Kolam Aerobik.

Kolam Aerobik (gambar 3.6) bertujuan untuk menurunkan kandungan BOD sehingga sudah aman untuk dibuang ke perairan umum (sungai).

Rancangan kolam yang luas tetapi dangkal sangat memberi peluang bagi bakteri untuk berkembang biak dengan subur karena sinar matahari sampai ke dasar kolam. Kolam aerobik yang ada di lingkungan PKS Tg. Seumentoh berjumlah 6 kolam.

Kolam ini memiliki dimensi:

 Panjang : 200 meter

 Lebar : 14 meter

41 Gambar 3.6 Kolam Aerobik

6. Final Pond.

Final pond (gambar 3.7) adalah kolam penampungan limbah terakhir sebelum dialirkan ke sungai dengan mutu air yang diizinkan oleh menteri lingkungan hidup. Sehingga air sungai bisa digunakan dan tidak berbahaya bagi masyarakat.

Kolam ini memiliki dimensi :

 Panjang : 28 meter

 Lebar : 28 meter

42 Gambar 3.7 Kolam Final ( Final Pond ).

3.5 Cara Pengumpulan Data.

Dalam penelitian, data merupakan hal yang memiliki peranan penting sebagai alat penelitian hipotesisi pembuktian untuk pencapaian tujuan penelitian.

Ada 2 tipe data yang menjadi dasar dalam penelitian ini yaitu :

1) Data Primer dan 2) Data sekunder. 1. Data Primer

Merupakan data yang diperoleh langsung di lingkungan IPAL PKS, baik secara pengamatan, peninjauan, ataupun pengukuran saluran dan kolam – kolam yang ada. Tidak semua saluran ataupun kolam limbah yang ada dapat diukur dimensinya, tetapi saluran ataupun kolam yang tidak dapat diukur bisa disesuaikan dengan IPAL yang biasanya digunakan pada IPAL PKS di indonesia.

43 Adapun data primer yang didapat adalah:

1. Hasil penggambaran Layout IPAL PKS Tg. Seumentoh.

2. Hasil pengukuran saluran buangan (pipa) maupun dimensi kolam limbah. 3. Hasil pengamatan kondisi IPAL Pabrik dengan foto dokumentasi.

2. Data Sekunder

Merupakan data yang diperoleh dari instansi – instansi yang terkait dalam penelitian ini. Adapun data – data sekunder yang didapat adalah :

1. Dari data balai riset dan standarisasi industri Banda Aceh. 2. Dari data PPKS ( Pusat Penelitian Kelapa Sawit ) Medan. 3. Dari data laboratorium Pabrik Kelapa Sawit, Tg. Seumentoh.

3.6 Analisa Data.

Metode yang digunakan untuk menganalisis data yang telah didapat menjadi suatu analisa penelitian yaitu : data yang telah didapat kemudian diolah dalam suatu perhitungan untuk memperoleh hasil penelitian yang selanjutnya akan diambil kesimpulan dari tujuan penulisan ini.

Adapun cara analisa dalam penelitian ini adalah :

1. Menghitung Volume pada tiap – tiap kolam limbah.

2. Menghitung debit yang akan disalurkan ke tiap – tiap kolam. 3. Menghitung total debit limbah cair.

4. Menghitung kehilangan tenaga, total kehilangan energi, dan tinggi tekanan total yang harus dikerjakan oleh pompa.

44 5. Menghitung daya pompa yang akan digunakan.

�

=

Q H γ

75η

(3.1)

Di mana:

P = Daya pompa (hp). Q = Debit aliran (m3/s).

H = Tinggi tekanan efektif (m).

γ = Berat jenis zat cair (kg/m3).

η = Efisiensi pompa atau turbin (%).

6. Menentukan waktu tinggal (retention time) pada suatu kolam.

��

=

����������� ( ��� )

�

x

24

(3.2)

7. Menghitung debit maksimum hasil kegiatan industri PKS.

�� =����� (3.3)

Di mana :

DM = Debit limbah cair maksimum yang diperbolehkan bagi industri yang bersangkutan (m3/bulan).

Dm = Debit limbah cair maksimum yang sesuai dengan industri bersangkutan (m3/ton CPO).

Pb = Produk yang sebenarnya dalam sebulan (ton CPO). 8. Menghitung luas pernukaan pipa.

45 3.7 Efisiensi Pengolahan.

Limbah cair hasil kegiatan produksi di PKS Tg. Seumentoh pada saat ini sangat berbahaya jika langsung dibuang ke badan air (sungai), sehingga diperlukan pengolahan terlebih dahulu sebelum limbah tersebut dibuang ke sungai.

Berikut data kualitas limbah cair segar sebelum dibuang ke sungai. Tabel 3.1 Kualitas Limbah Cair Kegiatan Pabrik Kelapa Sawit.

Parameter Satuan Kadar

BOD5 (mg/L) 250

COD (mg/L) 1500

TSS (mg/L) 270

pH (mg/L) 6,5

NH3( amonia Total ) (mg/L) 85

Sumber: PKS Tg. Seumentoh.

Pengolahan yang dilakukan terhadap air buangan dimaksudkan agar limbah cair tersebut dapat dibuang ke badan penerima (sungai) tanpa menimbulkan pencemaran yang menyebabkan lingkungan menjadi kurang baik dan berbahaya bagi makhluk hidup yang tinggal di sekitar sungai tersebut.

Efisiensi pengolahan ini dihitung dengan cara sebagai berikut :

�

=

��−�

� x 100

Dimana: E = Efisiensi Pengolahan (%).

S0 = Influent (mg/L).

46

BAB IV

EVALUASI.

PKS Tg. Seumentoh memiliki kapasitas olah sebesar 60 ton TBS/jam, maka dengan demikian bertambah pula jumlah kebutuhan air yang digunakan dalam kegiatan produksi dengan jumlah limbah cair yang juga meningkat.

Menurut Naibaho : Untuk pabrik yang memiliki kapasitas olah sebesar 30 ton TBS/jam diperlukan air sebanyak 900 m3/hari dengan jumlah limbah cair yang dihasilkannya sekitar 360 – 400 m3/hari.

Hasil Pusat Penelitian Pabrik Kelapa Sawit (PPKS) menyatakan bahwa jumlah limbah cair yang dihasilkan biasanya berkisar diantara 0,6 m3 – 0,8 m3/ ton TBS atau sekitar 600 liter – 800 liter/ton TBS.

 Jumlah kapasitas olah pada pabrik sebesar 60 ton TBS

 Waktu Operasional pabrik = 20 jam dalam sehari

 Asumsi limbah cair/ ton TBS = 600 liter/hari = 0,6 m3/hari

 Jumlah air limbah = 600 x 60 x 20 = 720.000 liter / hari = 720 m3/hari.

47 Gambar 4.1 Bagan alir pengolahan limbah PKS Tg. Seumentoh.

4.1. Evaluasi Kolam Fat – fit.

Gambar 4.2 Dimensi Kolam Fat - fit.

Dimensi Fat – fit saat ini :

• Panjang : 12,4 meter.

• Lebar : 5,60 meter.

• Tinggi : 3,80 meter.

• Volume : 263,87 m3≈ 264 m3.

Sungai Final Pond

Aerator Pond Fakultatif Aerobik I - VI Anaerobik I & II

Fat - Fit Limbah

Efisiensi Pengolahan yang diharapkan:

• Anaerobik = 20% • Aerobik I - V = 20% • Aerobik VI = 30% • Fakultatif = 10% • Aerator Pond = 40% • Final Pond = 20%

Sumber : Operator IPAL PKS Tg. Seumentoh

48 Dimensi kolam fat - fit saat ini tidak mampu untuk menampung limbah yang berkapasitas 720 m3, maka perlu pertimbangan atau peninjauan terhadap retention time yang terjadi pada kolam fat – fit agar efektifitas pengolahan dapat berlangsung. Kapasitas Rencana ( Q ) : 720 m3/hari. ≈ 12 m3/jam

Waktu tinggal saat ini ( Tr )

=

264 m

3

720 x 24 jam = 8,8 jam.

Berarti limbah masih dapat ditampung pada kolam ini selama 8,8 jam.

Selanjutnya adalah mengevaluasi saluran pipa yang akan digunakan untuk mengalirkan air limbah dari kolam fat – fit ke kolam anaerobik I.

a. Karakteristik pipa yang digunakan.

• Diameter pipa = 6 “ = 15,24 cm= 0,1524 m

• Panjang saluran pipa = 2,2 km = 2200 m b. Perhitungan.

• Debit Aliran ( Q ) = 720 m3/hari = 30 m3/jam

= 0,50 m3/min = 500 l/min = 0,00833 m3/detik.

• Kecepatan Aliran (V) = �

�

=

0,00833 / ( �

4x 0,1524 2

) = 0,456 m/detik ≈ 0,46 m/detik

• Mencari nilai f untuk pipa galvanize iron. Re =V.D/υ = 0,46 x 0,1524

1,007.10-6 = 6,96 x 10

5_≈

7,0 x 105

→ Re > 4000 = aliran turbulensi

Kekasaran relatif = e / D =0,045

152,4 = 0,000295 Dari grafik Moody, didapat f = 0,015

49

• Kehilangan tenaga (minor loss) selama pengaliran yang di akibatkan oleh beberapa hal, yakni :

1. Akibat belokan pipa.

Sudut α = 900, Kb = 0,98 , Jumlah belokan (n) = 7

Hb = Kb x (V2/2g )

= (7 x 0,98) x (0,462/2 x 9,81 )

= 0,074 m.

2. Akibat sambungan pipa. KS = 1,0 , n = 350

HS = (350 x 0,5) x ( 0,462/2 x 9,81)

HS = 1,9 m.

• Maka, Kehilangan energi total (minor loss) yang terjadi selama penyaluran adalah :

∑Hm

=

0,074 + 1,9 = 1,974 m ≈ 2,0 m.

• Sedangkan major loss dapat dihitung dengan cara sebagai berikut:

• Diketahui :

 Panjang pipa (L1) = 2200 m.

 D1 = 6” = 15,24 cm = 0,1524 m.

 f1 = 0,015

Rumus yang digunakan adalah :

h

f

=

8�1�1 ��2_�15

�

2

50 hf1 = 8�

(0,015) � 2200

9.81��2�0,15245 x 0,00833

2

= 2,199 m≈2,3 m.

• Total kehilangan energi yang terjadi akibat major dan minor loss pada saat pengaliran air dari fat – fit adalah :

 ∑h = 2,0 + 2,3 m = 4,3 m.

• Tinggi tekanan total yang harus dikerjakan oleh pompa adalah penjumlahan beda tinggi antara letak pompa dekat kolam fat – fit dengan kolam anaerobik I ditambah dengan besarnya headloss yang diakibatkan oleh major dan minor loss. (beda elevasi ± 5,3 m).

Maka : H = Hs + ∑h = 5,3 + 4,3 = 9,6 m.

Gambar 4.3 Pipa Penyaluran Dengan Menggunakan Pompa dari Kolam Fat – fit.

• Daya pompa yang akan digunakan adalah : P = Q H γ

75η =

0,00833 x 9,6 x 1200

75 x 0.70 = 1,827 hp ≈ 1,83 hp.

Dilapangan (kolam fat- fit) digunakan satu unit vertical multistage centrifugal pump dan untuk spesifikasi pompa yang digunakan pada saat ini dapat dilihat dari tabel (tabel 4.1).

51 Tabel 4.1 Spesifikasi pompa pada kolam fat – fit.

Nama Produk Grundfos pump

Type EHM – 2C Slurry pump

Kapasitas (Q) 39.6 – 86,4 m3/h

Total head 12 – 64 m

Kebutuhan Tenaga 30 kw

Kecepatan putaran 1300 – 2700 r/min Sumber : www. Grundfous.com.

Gambar 4.4 Grafik karakteristik pompa grundfous untuk tipe EHM – 2C Slurry pump.

52 4.2 Evaluasi kolam anaerobik I.

Proses selanjutnya adalah air limbah yang telah dipompa dari kolam fat – fit kemudian mengalir menuju kolam anerobik I. Efisiensi pengolahan pada kolam ini biasanya ± 20 %.

Gambar 4.6 Dimensi Kolam Anaerobik I.

Dimensi kolam anerobik I pada saat ini adalah :

• Panjang = 180 meter.

• Lebar = 96 meter.

• Tinggi = 6,0 meter.

• Volume kolam = 103.680 m3

• Waktu tinggal ( Tr ) = 103.680

720 � 24 = 3456 jam = 144 hari.

Dengan dimensi kolam yang ada pada saat ini, tentu kolam anaerobik I ini masih sangat mampu untuk menampung limbah cair yang berkapasitas 720 m3/hari. Tetapi yang perlu diperhatikan dan dipertimbangkan adalah volume lumpur yang akan mengendap di dasar kolam.

53 Menurut PPKS (Pusat Penelitian Kelapa Sawit) biasanya Volume lumpur berkisar antara 8% - 10% dari jumlah volume limbah yang dihasilkan pada suatu pabrik. Dan dilakukan pengerukan sebelum volume lumpur mencapai 1/3 dari

kedalaman suatu kolam. Biasanya pada PKS Tg. Seumentoh dilakukan pengerukan setiap 6 – 8 bulan sekali.

Maka volume lumpur yang ada pada kolam anaerobik I :

8 % x 720 m3 = 57,6 m3/hari.

57,6 m3/hari x 30 hari x 6 = 10.368 m3/6 bulan.

Volume lumpur yang terjadi pada kolam ini tidak berdampak negatif atau mengganggu proses pengolahan ataupun penyaluran limbah ke proses pengolahan selanjutnya karena kolam masih mampu menampung limbah tersebut.

Selanjutnya perhitungan terhadap pipa penyaluran ke kolam anaerobik II.

Diketahui :

Hs = 1,5 meter. L = 10 meter.

D = 5 “ = 12,7 cm = 0,127 m≈ 0,13 m.

Di mana : V = �

�

=

0,00833/( � 4x 0,13

2 )

= 0,6278 m/detik ≈ 0,63 m/detik.

• Mencari nilai f untuk pipa galvanize iron. Re = V.D/υ = 0,63 x 0,13

1,007.10-6 = 8,13 x 10

5

54 → Re > 4000 = aliran turbulensi

Kekasaran relatif = e / D = 0,045

130 = 0,00035

Dari grafik Moody, didapat f = 0,0162

hf = f x _�� x (V2/2g)

Maka hf = 0,0162 x 10

0,13x (0,63

2

/ 2 x 9,81)

= 0,25 m

Akibat sambungan pipa.

KSb = 0,08 , n = 2

HSb = (2 x 0,08) x (0,632/2 x 9,81) = 0,00324 m.

Maka kehilangan tenaga total adalah :

H = Hs – (hf + Hsb)

= 1,5 m – (0,25 m + 0,00324 m) = 1,25 m

55 Maka debit yang akan dialirkan ke kolam anaerobik II adalah :

� = ��2��

4�����

��5 � 1 2�

=

3,14�2 � 9,81� 1,25 4�0,016 2 � 10

0,135 � 1

2

�

=

0,0186 ≈ 0,019 m

3

/detik.

4.3 Evaluasi kolam anaerobik II.

Kolam anaerobik II merupakan proses pengolahan selanjutnya setelah kolam anerobik I, kolam ini memiliki tugas untuk menyempurnakan kinerja dari kolam anaerobik I.

Gambar 4.8 Dimensi Kolam Anaerobik II

Dimensi kolam pada saat ini adalah :

• Lebar = 15 m.

• Panjang = 180 m

• Tinggi = 5,0 m.

• Volume kolam = 13.500 m3.

• Waktu tinggal ( Tr ) = 13500

56 Dengan dimensi kolam yang ada pada saat ini, tentu kolam anaerobik II ini masih mampu untuk menampung limbah cair yang berkapasitas 720 m3/hari.

Volume lumpur yang ada pada kolam ini hanya sekitar 2 – 3%, sehingga tidak akan berdampak negatif terhadap kelangsungan proses pengolahan air limbah selanjutnya.

Adapun volume lumpur pada kolam ini:

2 % x 720 m3 = 14,4 m3/hari

14,4 m3/hari x 30 hari x 6 = 2592 m3/6 bulan.

Selanjutnya perhitungan terhadap pipa penyaluran ke kolam aerobik I.

Diketahui :

Hs = 1,2 meter. L = 20 meter

D = 6 “ = 15,24 cm = 0,1524 m. f = 0,015

Q = 0,019 m3/detik.

Dimana : V = �

�

=

0,019/( �

4x 0,1524

2 )

= 1,04 m/detik.

Maka : hf = 0,015 x 20

0,1524x (1,04

2

/2 x 9,81)

57

• Akibat belokan pipa.

Sudut α = 600, Kb = 0,36 , Jumlah belokan (n) = 2

Hb = Kb x (V2/2g ).

Hb = (2 x 0,36) x (1,042/2 x 9,81).

= 0,0396 m ≈ 0,04 m.

• Akibat sambungan pipa.

KSb = 0,08 , n = 4

HSb = (4 x 0,08) x (1,042/2 x 9,81)

HSb = 0,0176 m ≈ 0,018 m.

Maka kehilangan tenaga total adalah :

H = Hs – (hf+ Hb + Hsb)

= 1,2 m – (0,11 m + 0,04 m + 0,018 m) = 1,032 m.

58 Maka debit yang akan dialirkan ke kolam anaerobik II adalah :

� = ��2��

4�����

��5 � 1 2�

=

3,14�2 � 9,81� 1,032 4�0,015 � 20

0,15245 � 1

2

�

=

0,032 m

3

/detik.

•

Pengolahan BOD dan COD pada kolam anaerobik (tabel 3.1).

BOD Masuk = 250 mg/lt.

COD Masuk = 1500 mg/lt.

Efisiensipengolahan = 20%

Pengolahan BOD pada anerobik I = 20 % x 250 = 50 mg/lt. Pengolahan COD pada anaerobik I = 20 % x 1500 = 300 mg/lt.

 BOD keluar = 250 – 50 = 200 mg/lt..

 COD keluar = 1500 – 300 = 1200 mg/lt.

4.4 Evaluasi kolam aerobik.

Proses pengolahan air limbah selanjutnya adalah kolam aerobik. PKS Tg. Seumentoh memiliki 6 kolam aerobik, dimana semua kolam memiliki dimensi, kinerja, panjang dan diameter pipa yang sama.

Pada dasarnya kolam ini memiliki efisiensi sebesar 20%, tetapi pada kolam aerobik VI dipasang sebuah pompa aerasi yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan oksigen dan udara yang diperlukan oleh bakteri, sehingga efisiensi pengolahan limbah diharapkan bisa mencapai 50%.

59 Gambar 4.10 Dimensi Kolam Aerobik.

Adapun dimensi kolam aerobik adalah sebagai berikut :

• Panjang = 200 m

• Lebar = 14 m

• Tinggi = 2,5 m

• Volume kolam = 7000 m3

• Waktu tinggal ( Tr ) = 7000

720 � 24 = 233 jam = ± 10 hari/kolam .

Selanjutnya adalah perhitungan debit aliran yang terjadi pada kolam aerobik. A. Aerobik I - VI .

Diketahui :

Hs = 1,0 meter. L = 6 meter

D = 6 “ = 15,24 cm = 0,1524 m. f = 0,015 dan Q= 0,032 m3/detik.

P = 200 m

l = 14 m t = 2,5 m

60 Dimana : V = �

�

=

0,032/( �

4 x 0,1524

2 )

= 1,76 m/detik

Maka : hf = 0,015 x 6

0,1524x (1,76

2

/2 x 9,81)

= 0,093 m

• Akibat sambungan pipa.

KSb = 0,08 , n = 1

HSb = 0,08 x (1,762/2 x 9,81)

HSb = 0,0126 m ≈ 0,013 m.

Maka kehilangan tenaga total adalah :

H = Hs – (hf+ Hsb)

= 1,0 m – (0,093 m + 0,013 m).

= 0,894 m.

61 Maka debit yang akan dialirkan dari kolam aerobik I - VI adalah :

� = ��2��

4�����

��5 � 1 2�

=

3,14�2 � 9,81� 0,894 4�0,015 � 6

0,15245� 1

2

�

=

0,099 m

3_{/detik ≈ 0,1 m}3

/detik..

B. Kolam Aerobik VI ke Kolam Fakultatif. Diketahui :

Hs = 2,0 meter. L = 16 meter

D = 8 “ = 20,32 cm = 0,2032 m. Q = 0,1 m3/detik.

Dimana : V = �

�

=

0,1/( �

4x 0,2032

2 )

= 3,085 m/detik ≈ 3,09 m/detik. Mencari nilai f untuk pipa galvanize iron.

Re = V.D/υ = 3,09 x 0,2032

1,007.10-6 = 6,235 x 10

5_≈

6,24 x 105

→ Re > 4000 = aliran turbulensi

Kekasaran relatif= e / D = 0,045

203,2 = 0,000221 Dari grafik Moody, didapat f = 0,0156

Maka :

hf = 0,0156 x 16

0,2032x (3,09

2

62

• Akibat sambungan pipa.

KSb = 0,08 , n = 3

HSb = (3 x 0,08) x (3,092/2 x 9,81)

HSam = 0,1167 m ≈ 0,12 m.

Maka kehilangan tenaga total adalah :

H = Hs – ( hf + Hsam )

= 2,0 m – ( 0,6 m + 0,12 m )

= 1,28 m.

Gambar 4.12 Pipa Penyaluran dari Kolam Aerobik ke Kolam Fakultatif.

Maka debit yang akan dialirkan dari kolam aerobik VI ke kolam fakultatif adalah :

� = ��2��

4�����

��5 � 1 2�

=

3,14�2 � 9,81� 1,28 4�0,0156 � 16

0,20325 � 1

2

�

=

0,1465 ≈ 0,15 m

3

83 Tabel 4.5 Evaluasi terhadap pengolahan BOD dan COD IPAL PKS.

Nama Kolam BOD masuk (mg/l) COD masuk (mg/l) Efisiensi Pengolahan % BOD hilang (mg/l) COD hilang (mg/l) BOD keluar (mg/l) COD keluar (mg/l) Anaerobik I dan II 250,0 1500 20 50 300 200 1200

Aerobik I –V 200 1200 20 40 240 160 960

Aerobik VI 160 960 30 48 288 112 672

Fakultatif 112 672 10 11,20 67,20 100,80 604,80 Aerator Pond 100,8 604,8 40 40,32 309,12 60,48 362,88

Final Pond 60,48 362,88 20 12,1 72,58 48,38 290,3

Sumber : PTPN I PKS Tg. Seumentoh

Tabel 4.6. Perbandingan antara hasil analisa dengan hasil uji laboratorium Limbah Cair KegiatanPabrik Kelapa Sawit.

Parameter KEP-51/MENLH/10/1995 Kadar (mg/l) Hasil analisa Kadar (mg/l) Hasil uji laboratorium. Kadar (mg/l)

BOD5 250 48,38 24,90

COD 500 290,3 285,12

TSS 300 - 232,00

pH 6-9 - 8,48

N - total 50 - 68,40

Minyak dan lemak

30 -

0,40

84

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan.

Setelah dilakukan pegamatan lapangan serta evaluasi terhadap pengolahan air limbah pabrik kelapa sawit pada Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) pada PKS PTPN – I Tg. Seumentoh, Kec : Karang Baru, Kab : Aceh Tamiang maka didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut; .

1. Dengan adanya peningkatan jumlah produksi CPO pada PKS Tg. Seumentoh sebesar 25 % yang berdampak pada peningkatan volume limbah cair sebesar 720 m3/hari .

2. Untuk pengolahan limbah cair digunakan sistem penyaluran yang terpisah antara limbah cair yang merupakan hasil kegiatan produksi minyak sawit dengan limbah cair domestik ataupun air hujan.

3. Dari hasil evaluasi dan perhitungan yang telah dilakukan terhadap kapasitas limbah 720 m3/hari, diketahui bahwa kandungan BOD dan COD yang tereduksi di dalam IPAL dengan sistem kolam mengalami penurunan ataupun berkurang yang mencapai sebesar ± 80,644 %

• Untuk BOD dari 250 mg/lt menjadi 48,38 mg/lt.

• Untuk COD dari 1500 mg/lt menjadi 290,30 mg/lt.

4. Dari hasil perhitungan dan evaluasi terhadap kapasitas limbah 720 m3/hari, diketahui bahwa volume lumpur yang mengendap pada kedua kolam anaerobik mencapai sebesar 10% setiap harinya atau sebesar 72 m3/hari (12.960 m3/6 bulan).

85 5. Untuk proses pengurasan lumpur dilakukan setiap 6 bulan sekali. untuk

menguras seluruh volume yang ada digunakan satu unit backhoe dan membutuhkan waktu selama ± 12 – 13 hari. Dan seluruh volume dibuang ke tepian dari kedua kolam anaerobik untuk digunakan kembali sebagai pupuk oleh masyarakat sekitar.

6. Dari hasil perhitungan daya pompa pada kolam fat – fit, aerobik VI, aerasi (sirkulasi ), dan final pond. Didapat kesimpulan bahwa pompa – pompa yang digunakan pada saat ini masih berkapasitas atau masih memiliki daya yang lebih tinggi dibandingkan dengan daya yang dibutuhkan sehingga pompa – pompa tersebut masih mampu untuk melakukan proses pengolahan dan penyaluran air limbah dengan baik. 7. Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor :

KEP -51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah industri minyak sawit, kualitas buangan hasil olahan pada IPAL ini sudah memenuhi syarat yang ditetapkan.

5.2 Saran.

PKS Tg. Seumentoh yang terletak di kecamatan karang baru memegang peranan penting sebagai sarana komoditi perkebunan PTPN - I yang berada di Kabupaten Aceh Tamiang. Sebagai sarana perkebunan yang dimiliki negara, PKS Tg. Seumentoh sangat memiliki peranan dan memegang kendali dalam menjaga kualitas lingkungan mengingat letaknya yang berada dekat dari jalan lintas umum dan juga dekat dengan tempat aktivitas warga.

86 Segala kegiatan pabrik kelapa sawit yang menghasilkan limbah (air buangan) haruslah dikelola dengan baik agar tidak berdampak negatif terhadap lingkungan pabrik itu sendiri dan masyarakat sekitarnya.

Dari hasil studi yang telah dilakukan, ada beberapa saran yang menurut penulis dapat atau bisa menjadi acuan dalam meningkatkan efektifitas pengolahan limbah cair di pabrik kelapa sawit tersebut:

1. Dengan kondisi IPAL yang ada saat ini, bila dibandingkan dengan pertambahan jumlah TBS yang diolah pada pabrik yang berdampak negatif pada peningkatan limbah cair yang di hasilkan, tentulah bangunan IPAL yang ada saat ini tidak bisa mengolah dengan sempurna (100%). Oleh karena itu perlu adanya kebijakan dari pihak manajemen pabrik kelapa sawit mengenai hal di bawah ini:

• Peningkatan kualitas SDM yang bertanggung jawab khusus atas operasional pengolahan limbah cair hasil kegiatan industri.

• Perbaikan secara langsung terhadap kolam, pipa, dan pompa yang mengalami kerusakan agar kualitas air buangan tetap dapat dikontrol.

• Pemeriksaan dan perawatan secara berkala terhadap jaringan instalasi pipa, pompa dan unit lainnya agar system pengolahan limbah cair hasil kegiatan industri minyak sawit dapat berjalan optimal.

87 2. Walaupun kapasitas pompa yang ada saat ini masih mampu untuk

melakukan proses pengolahan atau penyaluran air limbah. Tetapi saya berpendapat perlu adanya cadangan pompa yang berkapasitas lebih kecil dari pompa yang ada di lokasi saat ini guna mengantisipasi kerusakan pada pompa yang bisa terjadi sewaktu – waktu dan guna menghemat biaya pemakaian arus listrik.

3. Kualitas limbah cair yang dibuang setiap harinya haruslah tetap dijaga agar memenuhi standard yang ditetapkan pemerintah dan pengujian laboratorium terhadap limbah haruslah dilakukan secara berkala.

4. Perlu adanya perencanaan kolam pendingin sebelum limbah dialirkan ke kolam anaerobik yang berfungsi :

• untuk menjadikan air limbah buangan yang sampai ke kolam anaerobik tidak terlalu panas

• untuk menjadikan efisiensi ataupun reduksi mencapai ataupun lebih mendekati 100%.

5. Perlu adanya penambahan kolam sementara yang terletak antara final pond dengan badan penerima (sungai) dikarenakan jarak antara kedua kolam tersebut cukup jauh.

88

DAFTAR PUSTAKA

1. Fair, Gordon M ( 1966 ) .Water and Wastewater Engineering Volume 1. Inc. Singapura: John Wiley and Sons.

2. Fair, Gordon M ( 1968 ) . Water and Wastewater Engineering Volume II. Inc. Singapura: John Wiley and Sons.

3. Giles, R.V (1976 ). Mekanika Fluida & Hidrolika Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga.

4. Ginting, Perdana (2007 ).Sistem Pengelolaan Lingkungan dan Limbah Industri. Bandung: YramaWidya.

5. Kodoatie, J. Robert ( 2002 ). Hidrolika Terapan :Aliran Pada Saluran Terbuka dan Pipa. Yogyakarta: Penerbit Andi.

6. Linsey, Ray K ( 1985 ).Teknik Sumber Daya Air. Jakarta: Erlangga. 7. Metcalf & Eddy ( 2003 ). Wastewater Enggineering Treatment and Reuse,

Inc. Amerika Serikat: McGraw-Hill Companies.

8. Nainggolan, Hamonangan ( 2011 ). Pengolahan Limbah Cair Industri Perkebunan dan Air Gambut Menjadi Air Bersih. Medan : USU Press. 9. Naibaho, Ponten M ( 1998 ). Teknologi Pengolahan Kelapa Sawit. Medan:

Pusat Penelitian Kelapa Sawit.

10.Rostiyanti, Susi Fatena (2002). Alat Berat Untuk Proyek Konstruksi. Jakarta: PT. Rineka Cipta.