Perhitungan Total Air Buangan Pabrik : Perkiraan Dimensi Unit Pengolahan Limbah

VII-14 Gambar 7.1 Bagan Pengolahan Limbah

7.6.1. Perhitungan Total Air Buangan Pabrik :

Limbah anorganik dapt diolah dengan lumpur aktif sampai batas tertentu, hal ini ditentukan dengan menghitung kadar BOD effluent tidak melebihi ketentuan yang ditetapkan Menteri Negara Lingkungan Hidup. a. Pencucian peralatan pabrik = 50 literjam Metcalf, 1991 b. Limbah domestik dan kantor Dari Metcalf, 1991, diperoleh: - Limbah domestik untuk kantor perorang = 15 galhari - Limbah domestik untuk kantin perorang = 9 galhari Total limbah domestik yang dihasilkan = 150 orang x 15 galhari + 150 orang x 9 galhari = 2496 galhari = 104 galjam = 393,6816 Ljam ≈ 0,3936 m 3 jam c. Laboratorium = 50 literjam Metcalf, 1991 Total air buangan = 113122 + 50 + 393,6816 + 50 = 113615,6816 Ljam = 2726776,358 Lhari = 2726,7763 m 3 hari Bak Penampungan Bak Penetralan Bak Sedimentasi I Bak Sedimentasi II Clarifier Kolam Aerasi Limbah Cair Q Q + Qr X Qr Xr Qw Qw’ Xr Qe Xe Universitas Sumatera Utara VII-15

7.6.2 Perkiraan Dimensi Unit Pengolahan Limbah

7.6.2.1 Unit Primary Treatment a. Bak Penampungan Fungsi : Tempat menampung limbah proses, limbah domestik, limbah laboratorium dan air pencucian alat. Laju alir volumetrik limbah buangan = 2726,7763 m 3 hari Bak dirancang untuk penampungan selama 1 hari. Faktor keamanan = 10 Volume bak = 1,1 x 1 hari x 2726,7763 m 3 hari p x l x t = 2999,453 m 3 Diambil : panjang bak p = 7 x tinggi bak t lebar bak l = 5 x tinggi bak t 2999,453m 3 = 7t x 5t x t 2999,453m 3 = 35t 3 ⇒ t ≅ 4,41 m Maka : Tinggi bak, t = 4,41 m Panjang bak, p = 30,86 m Lebar bak, l = 22,04 m Luas bak penampungan = 30,86 x 22,04 = 680,1544 m 2 . b. Bak Penetralan Fungsi : Tempat menetralkan pH limbah buangan. Laju alir volumetrik limbah buangan = 2726,7763 m 3 hari Bak dirancang untuk penetralan selama 1 hari. Faktor keamanan = 10 Volume bak = 1,1 x 1 hari x 2726,7763 m 3 hari p x l x t = 2999,453 m 3 Diambil : panjang bak p = 7 x tinggi bak t lebar bak l = 5 x tinggi bak t 2999,453 m 3 = 7t x 5t x t 2999,453 m 3 = 35t 3 ⇒ t ≅ 4,136 m Maka : Tinggi bak, t = 4,14 m Universitas Sumatera Utara VII-16 Panjang bak, p = 30,86 m Lebar bak, l = 22,04 m Luas bak penetralan = 30,86 x 22,04 = 680,1544 m 2 c. Bak Sedimentasi I Fungsi : Untuk menghilangkan padatan dengan cara pengendapan. Laju alir volumetrik limbah buangan = 2726,7763 m 3 hari Waktu tinggal direncanakan = 2 jam Direncanakan bak terisi 90, maka : Volume bak = 9 , 24 1 2 2726,7763 3 jam hari jam hari m × × p x l x t = 252,4793 m 3 Diambil : panjang bak p = 2 x lebar bak l tinggi bak t = lebar bak l 252,4793 m 3 = 2l x l x l 252,4793 m 3 = 2l 3 ⇒ l ≅ 5,72 m Maka : Lebar bak, l = 9,66 m Panjang bak, p =13,53 m Tinggi bak, t = 1,93 m Luas bak sedimentasi = 13,53 x 9,66 = 130,7 m 2 7.6.2.2 Unit Main Treatment Activated Sludge Data : - BOD limbah proses = 250 mgL Metcalf,2003 - BOD limbah domestik = 190 mgL Metcalf,2003 - BOD limbah laboratorium = 90 mgL - BOD limbah pencucian alat = 90 mgL Desain proses lumpur aktif yang diinginkan : - Influent : BOD = 620 mgL - Efluent : Universitas Sumatera Utara VII-17 BOD 5 = 50 mgL [Kep-03MENLH11998; tentang baku mutu limbah cair bagi kegiatan kawasan industri]. - Temperatur operasi = 25 o C - SRT Solid Retention Time = 10 hari - MLSS Mixed Liquor Suspended Solid = 4000 mgL - Rasio antara Mixed Liquor Volatile Suspended Solid MLVSS dengan MLSS MLSS MLVSS =0,85 Metcalf,2003 Dari tabel 8-10 Metcalf diketahui data sebagai berikut : Tabel 7.2 Nilai Koeffisien Kinetik untuk Proses Lumpur Aktif pada 20 o C Simbol Satuan Nilai • μm hari -1 6 • Ks gm 3 20 • Y g VSSg BOD 0,4 • kd hari -1 0,12 • fd - 0,15 • Harga θ untuk : - μm - 1,07 - kd - 1,04 - ks - 1,00 k T = k 20 . θ T-20 [Pers. 2-25 Metcalf] μm 25 = μm 20 . θ T-20 = 6.1,07 25-20 = 8,4153 hari -1 kd 25 = kd 20 . θ T-20 = 0,12.1,04 25-20 = 0,1460 hari -1 Perhitungan : 1. Menentukan soluble BOD effluent keluaran, S : Efisiensi reaktor E = 95 Metcalf, 1991  BOD hasil pengolahan S Perhitungan E = So S So − Universitas Sumatera Utara VII-18 0,95 = 620 620 S − S = 31 mgl BOD hasil pengolahan sudah sesuai dengan keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. KEP-03MENLH11998 yaitu kadar maksimum BOD dalam limbah cair industri adalah 50 mgl Konsentrasi padatan dalam sistem, X, MLVSS X = 0,85 x MLSS = 0,85 x 4000 mgL = 3400 mgL 2. Menentukan volume kolam aerasi, ukuran kolam aerasi dan waktu tinggal cairan a. Jumlah lumpur yang dihasilkan, P X,VSS : P X, VSS = SRT kd SRT S So Y Q kd fd SRT kd S So Y Q ⋅ + − ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ + − ⋅ 1 1 Metcalf, 2003 = + ⋅ + − ⋅ 10 1460 , 1 31 620 4 , 358 , 2726776 10 1460 , 1 10 31 620 4 , 358 , 2726776 1460 , 15 , ⋅ + − ⋅ ⋅ ⋅ = 261149800,8 + 57191806,37 = 203957994,4 mg VSShari = 203,958 kg VSShari b. Volume aerator, V : V = X SRT P VSS X × , = L mg hari hari VSS mg 3400 10 4 , 203957994 × = 599876,4541 L = 600 m 3 c. Ukuran kolam aerasi : Dari tabel 5-33 Metcalf dipilih tangki aerator dengan dimensi Tinggi cairan = 4 m Lebar = 15 m Volume = p x l x t Universitas Sumatera Utara VII-19 600 m 3 = p x 15 m x 4 m p = 23,2 m l = 15 m t = 4 m + 0,5 m untuk faktor kelonggaran = 4,5 m Luas kolam = p x l = 23,2 m x 15 m = 348 m 2 d. Waktu tinggal di aerator, τ : τ = Q V Metcalf,2003 = hari jam m L hari L m 24 1 1000 358 , 2726776 600 3 3 × × = 5,28 jam ≈ 5 jam 17 menit e. Menentukan daya aerator : - Tipe aerator yang digunakan : Surface Low-Speed Turbin Aerator Untuk aerator dengan tinggi cairan 4 m, lebar 15 m, diperlukan daya 20 hp Udara yang dihasilkan = 3 lbhp.jam Maka udara yang dihasilkan aerator untuk daya = 20 hp = 3 lbhp.jam x 20 hp = 60 lbjam = 27,216 kgjam f. Jumlah flok yang resirkulasi, Qr : Rasio flok = R Qr.Xr = Q+Qr.X ; R = Q Qr Metcalf,2003 R.Xr = 1+R.X ; Xr = 4000 sd 12000 mgL Digunakan Xr = 10000 mgL R = 3400 10000 3400 − = − X Xr X = 0,515 Qr = Q.R = 358 , 2726776 x 0,515 = 1404289,824 Lhari 3. Perencanaan Clarifier Asumsi : Laju hidrolik over flow pada clarifier adalah 16 – 28 m 3 m 2 . hari Metcalf,2003 Digunakan 28 m 3 m 2 . hari Universitas Sumatera Utara VII-20 Areal clarifier, A : A = L m hari m m hari L 1000 1 28 8 2726776,35 3 2 3 × ⋅ = 97 m 2 Diameter clarifier, D : D = 2 1 2 1 14 , 3 97 4 4       ⋅ =       ⋅ π A = 11,12 m Direncanakan : - tinggi silinder, Hs = 4 m - tinggi kerucut, Hk = 13.Hs = 13.4 m = 1,33 m - total tinggi, H T = Hs + Hk = 4+ 1,22 = 5,33 m Volume clarifier, Vc = Volume silinder + Volume kerucut V C =     ⋅ ⋅ +     ⋅ ⋅ 12 4 2 2 Hk D Hs D π π =     ⋅ ⋅ +     ⋅ ⋅ 12 33 , 1 12 , 11 14 , 3 4 4 12 , 11 14 , 3 2 2 = 388,275 + 43,033 = 431,308 m 3 Jumlah clarifier yang dibutuhkan, n : n = L m m hari L 1000 1 308 , 431 358 , 2726776 3 3 × ≈ 6 unit Luas total area clarifier = 6 x 97 m 2 = 582 m 2 4. Kebutuhan nutrisi mikroba a. BOD yang dihilangkan, BOD Rem : BOD Rem = So – S.Q = 620 – 31 mgL x 2726776,358 Lhari x 1 kg10 6 mg = 1606,0712 kghari Nutrisi yang dibutuhkan yaitu Phospor dan Nitrogen, dimana : BOD Rem : N : P = 100 : 5 : 1 Metcalf,2003 b. Nitrogen yang dibutuhkan : Nitrogen = BOD rem 100 5 × = 1606,0712 kghari 100 5 × = 80,30 kghari Sumber Nitrogen yang digunakan adalah urea dengan kandungan N 46 Universitas Sumatera Utara VII-21 Urea yang dibutuhkan = 46 , 30 , 80 hari kg = 174,565 kghari c. Phospor yang dibutuhkan : Phospor = BOD rem 100 1 × = 1606,0712 kghari 100 1 × = 16,06 kghari Sumber Phospor yang digunakan adalah pupuk TSP dengan kandungan P 20 Pupuk TSP yang dibutuhkan = 2 , 06 , 16 hari kg = 80,3 kghari Maka nutrisi yang dibutuhkan adalah : - Urea = 174,565 kghari - Pupuk TSP = 80,3 kghari Luas area pengolahan limbah : U N I T Luas Area m 2 - Bak Penampungan 680,1544 - Bak Penetralan 680,1544 - Bak Sedimentasi I 130,7 - Kolam Aerasi Activated Sludge 348,000 - Klarifier 582,000 T O T A L 2421,0088 Luas area pengolahan limbah diambil 120 dari total, maka : Luas areal pengolahan limbah= 120 x 2421,0088 m 2 = 2905,2106 m 2 ≈3000 m 2 7.7. Spesifikasi Peralatan Utilitas 7.7.1 Pompa Air Sungai PU1