Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok- flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air
jernih akan keluar mlimpah overflow yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir sand filteruntuk penyaringan.
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54.
Baron, 1982 Total kebutuhan air
= 15159,15 kgjam
Pemakaian larutan alum =
50 ppm Pemakaian larutan soda abu
= 0,54 × 50
= 27 ppm Larutan alum yang dibutuhkan
= 50.10
-6
× 15159,15 = 0,75 kgjam
Larutan soda abu yang dibutuhkan =
27.10
-6
7.1.3 Filtrasi
× 15159,15 = 0,409 kgjam
Filtrasi berfungsi untuk memisahkan flok dan koagulan yang masih terikat bersama air. Penyaring pasir sand filter yang digunakan terdiri dari 3 lapisan, yaitu:
a. Lapisan I terdiri dari pasir hijau green sand setinggi 60,96 cm b. Lapisan II terdiri dari anterakit setinggi 31,75 cm
c. Lapisan III terdiri dari batu kerikil graved setinggi 17,78 cm Pada bagian bawah sand filter dilengkapi dengan strainer agar air menembus
celah-celah pasir secara merata. Daya saring sand filter akan berkurang sehingga diperlukan pencucian back wash secara berkala. Selama pemakaian, daya saring
sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara
pencucian balik back washing. Dari penyaring ini, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan.
7.2 Kebutuhan Bahan Kimia
Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan Minuman Beralkohol Ringan dari Molase adalah sebagai berikut :
1. Al
2
SO
4 3
= 0,75 kgjam
2. Na
2
CO
3
= 0,409 kgjam
Universitas Sumatera Utara
7.3 Kebutuhan Listrik
Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut : 1. Unit proses
= 140 hp
2. Unit utilitas =
80 hp 3. Ruang kontrol dan laboratorium =
50 hp 4. Penerangan dan kantor
= 70 hp
5. Bengkel =
50 hp 390 hp
Faktor keamanan 15 Perry, 1999
Total kebutuhan listrik =
1,15 × 390 hp =
448,5 hp = 334,446 kW
Kebutuhan listrik pabrik dipasok oleh PLN Perusahaan Listrik Negara. Untuk mengantisipasi adanya pemadaman, maka dipersiapkan generator dengan
hanya memperhitungkan daya untuk kebutuhan proses, utilitas, dan ruang kontrol. Maka daya yang dipersiapkan : 140 + 80 + 50 = 270 hp
Efisiensi generator 80 , maka : Daya output generator = 2700,8 = 337,5 hp = 251,674 kW
Untuk perancangan disediakan 1 unit diesel generator AC 250 kW, 220-240 Volt, 50 Hertz, 3 fase berbahan bakar solar.
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar
Bahan bakar yang digunakan untuk pembangkit tenaga listrik generator adalah minyak solar karena minyak solar mempunyai nilai baker yang tinggi.
Keperluan bahan bakar : Bahan bakar generator
Nilai bahan bakar solar = 19860 Btulb
Perry, 1999 Densitas bahan bakar solar
= 0,89 kgL Perry, 1999
Daya generator yang dihasilkan = 251,674 kW x 0,9478 Btudet.kW
=
238,537 Btudet x 3600 detjam = 858733,2 Btujam
Universitas Sumatera Utara
Jumlah bahan bakar =
Btulb 19860
Btujam 858733,2
= 43,239 lbjam x 0,454 kgjam = 19,630 kgjam
Kebutuhan solar =
kgl 0,89
kgjam 19,630
= 22,056 ljam x 24 jamhari = 529,344 lhari
Keperluan bahan bakar generator Daya generator yang dihasilkan = 250 kW
×0,9478 BtudetkW×3600 detjam = 853020 Btujam
Jumlah bahan bakar = 853020 Btujam 19860 Btulb
m
× 0,454 kglb
m
1. Limbah air domestik = 94,607 kgjam
Kebutuhan solar = 94,607 kgjam 0,89 kgltr = 106,3 ltrjam
7.6 Unit Pengolahan Limbah
Pada pabrik pembuatan minuman beralkohol ringan dari molase ini, menghasilkan limbah cair dan limbah padat yang bersumber dari :
Limbah ini sebahagian besar mengandung bahan-bahan organik sisa pencernaan dan urine.
2. Limbah laboratorium Limbah yang berasal dari laboratorium mengandung bahan-bahan kimia
yang dipergunakan untuk menganalisa mutu air yang dipergunakan untuk pengenceran glukosa.
3. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang
melekat pada peralatan pabrik. 4. Limbah padat
Limbah padat pada pabrik pembuatan etanol dari molase ini adalah abu dan Saccharomyces cereviciae. Abu yang telah dipisahkan dari molase langsung
Universitas Sumatera Utara
dibuang karena tidak berbahaya bagi lingkungan sedangkan Saccharomyces cereviciae
dikembangbiakkan untuk digunakan kembali pada proses peragian selanjutnya.
Pengolahan limbah cair pada pabrik pembuatan etanol direncanakan melalui bak penampungan, bak pengendapan awal dilanjutkan dengan activated sludge dan
bak pengendapan akhir.
7.6.1 Perhitungan total air buangan pabrik
Diperkirakan jumlah air buangan pabrik : 1. Dari buangan domestik dapur, kamar mandi
Diperkirakan air buangan tiap orang = 5 ltrjam
Jadi air buangan untuk 102 orang = 102 × 5
= 510 ltrjam 2. Dari Laboratorium diperkirakan
= 50 ltrjam 3. Dari pencucian peralatan
= 100 ltrjam Total air buangan
= 510 + 50 + 100 = 660 ltrjam = 15,84 m
3
7.6.2 Perkiraan dimensi bak
hari
1. Bak penampungan
Fungsi : tempat menampung air buangan sementara
Bentuk : persegi panjang
Jumlah : 1 unit
Limbah bersifat asam Laju volumetrik air buangan
= 15,84 m
3
hari Waktu penampungan air buangan = 7 hari
Volume air buangan = 15,84 × 7 = 110,88 m
9 ,
88 ,
110
3
Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan Bak terisi 90 maka volume bak=
= 123,2 m
3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : - panjang bak p
= 2 × lebar bak l - tinggi bak t
= lebar bak l
Universitas Sumatera Utara
Maka : Volume bak = p × l × t
123,2 = 2 l × l × l
= 2 l
3
2 2
, 123
3
l =
lebar bak = 7,6 m
jadi dimensi bak : panjang
= 2 × 7,6 = 15,2 m lebar
= 7,6 m tinggi
= 7,6 m luas bak
= 15,2 × 7,6 = 115,5 m
2
2. Bak pengendapan awal
Fungsi : menghilangkan padatan dengan cara pengendapan
Bentuk : persegi panjang
Jumlah : 1 unit
Limbah bersifat asam Laju volumetrik air buangan
= 113,4 m
3
hari Waktu penampungan air buangan = 1 hari
Volume air buangan = 113,4 × 1 = 113,4 m
9 ,
113,4
3
Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan Bak terisi 90 maka volume bak=
= 126 m
3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : - panjang bak p
= 2 × lebar bak l - tinggi bak t
= lebar bak l Maka :
Volume bak = p × l × t 126
= 2 l × l × l = 2 l
3
2 126
3
l =
lebar bak = 4 m
Universitas Sumatera Utara
jadi dimensi bak : panjang
= 2 × 4 = 8 m lebar
= 4 m tinggi
= 4 m luas bak
= 8 × 4 = 32 m
2
3. Bak penetralan
Fungsi : tempat menetralkan pH limbah yang bersifat asam
Bentuk : persegi panjang
Jumlah : 1 unit
Laju volumetrik air buangan = 113,4 m
3
hari Waktu penampungan air buangan = 1 hari
Volume air buangan = 113,4 × 1 = 113,4 m
9 ,
113,4
3
Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan Bak terisi 90 maka volume bak=
= 126 m
3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : - panjang bak p
= 2 × lebar bak l - tinggi bak t
= lebar bak l Maka :
Volume bak = p × l × t 126
= 2 l × l × l = 2 l
3
2 126
3
l =
lebar bak = 4 m
jadi dimensi bak : panjang
= 2 × 4 = 8 m lebar
= 4 m tinggi
= 4 m luas bak
= 8 × 4 = 32 m
2
Universitas Sumatera Utara
Air buangan dari pabrik yang menghasilkan bahan-bahan organik karenanya air limbah tersebut harus dinormalkan dari keadaan asam sampai mencapai pH 7
Hammer, 1986. Untuk menetralkan air limbah yang mengandung bahan organik yang mempunyai pH 5 maka digunakan soda abu Na
2
CO
3
. Kebutuhan soda abu untuk menetralkan limbah organik = 0,15 gr soda abu30 ml air limbah yang
mempunyai pH 5 diteliti di Laboratorium Kimia Analitik, FMIPA, USU, 1999. Jumlah air buangan
= 113,4 m
3
hari = 113400 lhari = 1134 × 10
5
mlhari Kebutuhan soda abu
= 1134 × 10
5
mlhari × 0,15 gr30 ml = 567000 grhari
= 567 kghari = 23,6 kgjam
7.6.3 Pengolahan limbah dengan sistem activated sludge lumpur aktif
Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated sludge
sistem Lumpur aktif, mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah 20-30 mgl . Perry, 1999
Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis dimana flok lumpur aktif lumpur yang mengandung mikroorganisme mikroflora dan mikrofauna
tersuspensi di dalam campuran lumpur yang mengandung O
2
. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran seperti bakteri
Sphaerotilus natans, Thiothrix sp, Lactobacillus sp, Peloploca sp, dan lain-lain, protozoa, fungi
Leptomitus sp, Geothricum candidum dan lain-lain, rotifera dan nematode
. Flok biologis tersebut akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi untuk menyuplai mikroorganisme baru.
Data :
Laju alir volumetrik air buangan Q = 113,4 m
3
hari = 29956,9 galhari BOD
5
influent S = 760 mgl
Metcalf, 1991 Effisiensi reaktor E
= 95 Metcalf, 1991
Koefisien cell yield Y = 0,8 mgvssmg BOD
5
Metcalf, 1991 Koefisien endogenous decay Kd
= 0,025 hari
-1
Metcalf, 1991 Mixed liquor suspended solid
= 450 mgl Mixed liquor volatile suspended solid
X = 340 mgl
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan waktu tinggal sel θc = 7 hari
1. Penentuan BOD
5
E =
effluent S
100 ×
− S
S S
S = S
100 S
E ×
- = 760 -
100 760
95 ×
= 38 mgl BOD
5
effluent s maksimum = 50 mgl Kep.03MENLH11998
2. Penentuan volume Aerator V
r
V
r
c c
Kd X
S S
Y Q
θ θ
× +
− ×
× 1
= Metcalf, 1991
= 7
025 ,
1 340
38 760
8 ,
4 ,
113 7
3
× +
− l
mg l
mg hari
m hari
= 187,9 m
3
3. Penentuan ukuran kolam aerasi
Direncanakan : Tinggi cairan dalam aerator
= 4 m Perbandingan lebar dan tinggi cairan = 2 : 1
Jadi, lebar = 2 × 4 = 8 m
V = p × l × t
187,9 m
3
= p × 4m × 8m p
= 5,872 m faktor kelonggaran
= 0,5 m di atas permukaan air jadi ukuran aeratornya sebagai berikut :
panjang = 5,872 m
lebar = 8 m
Universitas Sumatera Utara
tinggi = 4 + 0,5
= 4,5 m luas
= 47 m
Tangki aerasi
Q Bak
Sedimentasi Q + Qr
X Qe
Xe Qw
Qw’ Xr
Qr Xr
Bak pengendapan
2
4. Penentuan jumlah flok yang diresirkulasi Qr
Dimana : Qw = debit alir sludge Xr = massa padatan resirkulasi yang diolah kembali
Qe = debit alir limbah olahan Xe = massa padatan limbah olahan
Asumsi : Qe = Q = 29956,9 galhari Xe = 0,001 X = 0,001 × 340 mgl
= 0,340 mgl Xr = 0,999 X = 0,999 × 340 mgl
= 339,7 mgl Px = Qw × Xr
Px = Y
obs
× Q S – S
Y
obs
c d
k Y
θ
+ 1
=
=
7 025
, 1
8 ,
+
= 0,7 Px = 0,7 × 29956,9 760-38
= 15140217,3 gal.mgl.hari
Neraca massa pada bak sedimentasi
Akumulasi = jumlah massa masuk – jumlah massa keluar
= Q + QrX – QeXe – QwXr = QX +QrX – Q0,001X – Px
Universitas Sumatera Utara
Qr =
X P
QX
x
+ −
1 001
,
=
340 15140217,3
1 001
, 40
29956,93 +
−
= 14603,1 m
Q Vr
3
5. Penentuan waktu tinggal di
Aerator θ
θ = =
29956,9 5
, 49637
= 2 hari
6. Penentuan daya yang dibutuhkan
Tipe aerator yang digunakan surface aerator kedalaman air 4 meter, dari tabel 10 – 11, Metcalf and Eddy, 1991 diperoleh daya aeratornya 10 hp.
7. Bak sedimentasi
Fungsi : menghilangkan padatan dengan cara pengendapan
Bentuk : persegi panjang
Jumlah : 1 unit
Kecepatan volumetrik limbah : 113,4 m
3
hari Waktu penampungan air buangan
: 1 hari Volume bak : 113,4 × 1
= 113,4 m
3
Direncanakan ukuran bak, sebagai berikut : - panjang bak p
= 2 × lebar bak l - tinggi bak t
= lebar bak l Maka : Perry, 1999
Volume bak = p × l × t 113,4 = 2l
luas bak = 28,9 m
3
l = 3,8 m
maka : panjang
= 7,6 m lebar
= 3,8 m tinggi
= 3,8 m
2
Universitas Sumatera Utara
Luas areal pengolahan limbah = 115,5 m
2
+ 32 m
2
+ 32 m
2
+ 47 m
2
+ 28,9 m
2
× 125 = 319,25 m
2
7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas
7.7.1 Bak Pengendapan BP
Fungsi : untuk menampung dan mengendapkan kotoran terbawa dari
air sumur bor Bentuk
: bak dengan permukaan persegi Konstruksi
: beton kedap air Jumlah
: 1 unit Tekanan
: 1 atm Temperatur
: 30
o
C Volume bak : 18,22 m
3
Panjang bak : 4,32 m = 14,17 ft
Lebar bak : 2,88 m
= 9,45 ft Tinggi bak
: 1,44 m = 4,72 ft
7.7.2 Tangki Pelarutan Aluminium Sulfat Al
2
SO
4 3
TP-101
Fungsi : membuat larutan Aluminium Sulfat Al
2
SO
4 3
Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : plate steel SA-167, Tipe 304
Jumlah : 1 unit
Temperatur : 30
o
C Tekanan
: 1 atm Volume tangki
: 0,053 m
3
Diameter tangki : 0,28 m
= 0,92 ft Tinggi tangki
: 0,84 m = 2,76 ft
Tebal tangki : 0,136 in
= 0,003 m Kecepatan putaran
: 400 rpm Daya motor
: 0,05 hp
Universitas Sumatera Utara
7.7.3 Tangki Pelarutan Natrium Karbonat Na
2
CO
3
TP-102
Fungsi : membuat larutan Natrium Karbonat Na
2
CO
3
Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : plate steel SA-167, Tipe 304
Jumlah : 1 unit
Temperatur : 30
o
C Tekanan
: 1 atm Volume tangki
: 0,028 m
3
Diameter tangki : 0,215 m
= 0,705 ft Tinggi tangki
: 0,645 m = 2,116 ft
Tebal tangki : 0,134 in
= 0,003 m Kecepatan putaran
: 400 rpm Daya motor
: 0,05 hp
7.7.4 Clarifier CL Fungsi
: memisahkan endapan flok yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu
Bahan : Carbon steel SA-53 Grade B
Jumlah : 1 unit
Temperatur : 30
o
C Tekanan
: 1 atm Volume tangki
: 4219,717 ml Kecepatan terminal
: 0,02 cmdet Diameter clarifier
: 3,274 m = 10,74 ft
Tinggi clarifier : 4,5 m
= 14,764 ft Tebal clarifier
: 0,236 in = 0,007 m
Daya clarifier : 0,064 hp
= 0,047 kW
7.7.5 Sand Filter SF
Fungsi : menyaring air yang berasal dari clarifier
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbom Steel SA-53 Grade B
Universitas Sumatera Utara
Jumlah : 1 unit
Temperatur : 30
o
C Tekanan
: 1 atm Volume tangki
: 4,556 m
3
Diameter tangki : 1,525 m
= 5,003 ft Tinggi tangki
: 3,050 m = 10,006 ft
Tebal tangki : 0,177 in
7.7.6 Menara Air MA
Fungsi : mendistribusikan air untuk berbagai keperluan
Jenis : silinder tegak dengan tutup dan alas datar
Bahan : Plate steel SA-167, Tipe 304
Jumlah : 1 unit
Temperatur : 30
o
C Tekanan
: 1 atm Volume tangki
: 18,216 m
3
Diameter tangki : 1,977 m
= 6,488 ft Tinggi tangki
: 5,931 m = 19,458 ft
Tebal tangki : 0,192 in
7.7.7 Menara Pendingin Air WCT
Fungsi : mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur
40
o
C menjadi 25
o
C Jenis
: Mechanical Draft Cooling Tower Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-53 Grade B Kondisi operasi
: suhu air masuk menara = 40
°C suhu air keluar menara = 25
°C Jumlah
: 1 unit Kapasitas
: 1028,374 galmenit Luas menara
: 1542,56 ft
2
Tinggi : 1,006 m
Universitas Sumatera Utara
Daya : 0,5 hp
7.7.8 Pompa Sumur Bor P-101
Fungsi : memompa air dari sumur bor ke bak pengendapan
Jenis : pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Cast Iron
Kapasitas : 15159,15 kgjam
Daya pompa : 0,5 hp
7.7.9 Pompa Bak Pengendapan P-102
Fungsi : memompa air dari bak pengendapan ke clarifier
Jenis : pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Cast Iron
Kapasitas : 15159,15 kgjam
Daya pompa : 0,5 hp
7.7.10 Pompa Tangki Al
2
SO
4 3
P-103
Fungsi : memompa Al
2
SO
4 3
ke clarifier Jenis
: pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan konstruksi
: Cast Iron Kapasitas
: 1,001 kgjam Daya pompa
: 0,5 hp
7.7.11 Pompa Tangki Na
2
CO
3
P-104
Fungsi : memompa Na
2
CO
3
ke clarifier Jenis
: pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan konstruksi
: Cast Iron Kapasitas
: 0,541 kgjam
Universitas Sumatera Utara
Daya pompa : 0,5 hp
7.7.12 Pompa Sand Filter P-105
Fungsi : memompa air dari sand filter ke menara air
Jenis : pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Cast Iron
Kapasitas : 15159,15 kgjam
Daya pompa : 0,5 hp
7.7.13 Pompa Water Cooling Tower P-106
Fungsi : mendistribusikan air pendingin
Jenis : pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Cast Iron
Kapasitas : 15159,15 kgjam
Daya pompa : 0,5 hp
Universitas Sumatera Utara
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK
8.1 Lokasi Pabrik
Pemilihan lokasi pabrik secara umum bisa dikelompokkan berdasarkan dua alasan pemilihan: mendekati tempat bahan baku berada atau mendekati. Alasan
pemilihan lokasi pabrik perlu diperhitungkan pula biaya pengiriman, transportasi, sarana dan prasarana di daerah lokasi pendirian pabrik serta kebijakan yang berlaku
di daerah setempat. Pemilihan lokasi pebrik pembuatan minuman Beralkohol Ringan dari Molase ini didasarkan atas tempat bahan baku utama yaitu molases.
Berdasarkan pemilihan tersebut, maka Pabrik Pembuatan ini direncanakan berlokasi di daerah Marelan Kodya Medan Belawan Sumatera Utara, karena dekat dengan
pelabuhan. Faktor-faktor pemilihan daerah pendirian pabrik pembuatan Minuman Beralkohol Ringan dari Molase ini lebih lengkapnya diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Faktor utama 2. Faktor Khusus
8.1.1 Faktor Utama
a. Bahan baku Bahan baku molase direncanakan diperoleh dari PTPN II Sei Semayang.
b. Transportasi Untuk sarana transportasi, lokasi yang dipilih dalam rencana pendirian pabrik ini
sangat strategis karena terletak di pinggiran kota Medan sehingga mudah dijangkau.
c. Pemasaran Daerah pemasaran dilakukan di sekitar Medan dan bila memungkinkan karna
pangsa pasar semakin meningkat maka dilakukan pemasaran keluar kota Medan. d. Kebutuhan air
Kebutuhan air diperoleh dari air tanah. Kebutuhan ini berguna untuk proses dan sarana utilitas.
Universitas Sumatera Utara
