Rancangan Unit Instalasi Pengolahan Air Limbah dengan Pengolahan Biologis Attached Growth
RANCANGAN UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR
LIMBAH DENGAN PENGOLAHAN BIOLOGIS ATTACHED
GROWTH
ANINDYA SEKAR PUTRI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancangan Unit
Instalasi Pengolahan Air Limbah dengan Pengolahan Biologis Attached Growth
adalah benar karya saya dengan arahan pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Anindya Sekar Putri
NIM F44090032
ABSTRAK
ANINDYA SEKAR PUTRI. Rancangan Unit Instalasi Pengolahan Air Limbah
dengan Pengolahan Biologis Attached Growth. Dibimbing oleh ARIEF SABDO
YUWONO dan ALLEN KURNIAWAN.
Kemajuan industri di Indonesia, menimbulkan dampak negatif terhadap
lingkungan, seperti terjadinya polusi air. Salah satu cara untuk mengatasi polusi
air adalah dengan membangun Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL). Namun
demikian, tidak semua industri memiliki IPAL, salah satunya adalah PT. L di
Jakarta. Tujuan penelitian ini adalah melakukan analisis dan identifikasi
karakteristik limbah cair PT. L serta membuat alternatif rancangan unit IPAL
dengan pengolahan attached growth. Metode yang digunakan berdasar pada SNI
pengujian air limbah, Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03
Tahun 2010, dan Keputusan Gubernur DKI Jakarta No. 582 Tahun 2005. Hasil
analisis menunjukkan bahwa, parameter air limbah yang malampaui diatas baku
mutu dan perlu diolah lebih lanjut adalah TSS, NH 3 , BOD, dan COD. Alternatif
rancangan unit IPAL yang dipilih adalah bak ekualisasi, bak penampung, bar
screen, grit chamber, sedimentasi primer, rotating biological contactor (RBC),
clarifier, disinfeksi, sludge thickener, dan sludge digester. Unit pengolahan
biologis attached growth terpilih adalah unit RBC karena unit ini mampu
menyisihkan parameter BOD lebih besar dengan efluen 15 mg/L. Proses di RBC
terjadi sebanyak empat tahap dengan empat buah train. Media yang digunakan
RBC adalah polietilen dengan nilai submergence sebesar 37% dan waktu retensi
hidraulik 16 jam Penyisihan parameter TSS, NH 3 , dan COD juga terjadi sejalan
dengan penyisihan nilai BOD.
Kata kunci: air limbah, attached growth, instalasi pengolahan air limbah , RBC
ABSTRACT
ANINDYA SEKAR PUTRI. Design Attached Growth of Biological Processes in
Wastewater Treatment Plant. Supervised by ARIEF SABDO YUWONO and
ALLEN KURNIAWAN.
Industrial development in Indonesia, cause negative impact on
environment, such as water pollution. One way to overcome this problem is by
developing wastewater treatment plant (WWTP). However not all industries have
WWTP, for instance is PT. L in Jakarta. The research objectives were to analyze
and identify PT. L wastewater characteristic, to design PT. L’s WWTP with
attached growth process. The method used was based on SNI of wastewater
analyzing, Regulation of Minister of the Environment Number 03/2010, and DKI
Jakarta’s Governor Regulation Number 582/2005. Result of the analysis showed
TSS, NH 3 , BOD, and COD exceeded the threshold and the units that is used is
equalization tank, bar screen, grit chamber, primary sedimentation, rotating
biological contactor (RBC), clarifier, disinfection, sludge thickener, and sludge
digester. Attached growth process which was chosen was RBC because it could
remove more BOD’s concentration into 15 mg/L. RBC would have four stages
with four train. RBC medium that was used was polyethylene with 37%
submergence and hydraulic retention time was 16 hours. The others
parameters, TSS, NH 3 , and COD’s concentration also remove as well as BOD.
Keywords: attached growth, RBC, wastewater, wasterwater treatment plant
RANCANGAN UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR
LIMBAH DENGAN PENGOLAHAN BIOLOGIS ATTACHED
GROWTH
ANINDYA SEKAR PUTRI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Rancangan Unit Instalasi Pengolahan Air Limbah dengan
Pengolahan Biologis Attached Growth
Nama
: Anindya Sekar Putri
NIM
: F44090032
Disetujui oleh
Dr. Ir. Arief Sabdo Yuwono, MSc
Pembimbing I
Allen Kurniawan, S.T. , M.T.
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Alhamdullilah, segala puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas
berkat kehendak dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
ini. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih
kepada:
1. Dr. Ir. Arief Sabdo Yuwono, MSc dan Allen Kurniawan S.T., M. T.,
selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dalam
penyusunan skripsi.
2. Ibu Ety atas bimbingan selama pengujian di laboratorium.
3. Keluarga yang telah memberikan dukungan selama penelitian.
4. Cacan, Dila, dan Tuti dan seluruh teman-teman SIL 46 yang selalu
memberikan semangat.
Semoga skripsi ini bermanfaat bagi akademisi-akademisi yang tertarik
mengenai limbah cair. Skripsi ini masih memiliki kekurangan dan jauh dari
kesempurnaan, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran untuk memperbaiki
kekurangan yang ada.
Bogor, September 2013
Anindya Sekar Putri
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
ix
DAFTAR GAMBAR
ix
DAFTAR LAMPIRAN
ix
DAFTAR NOTASI
x
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE
2
Bahan
3
Alat
3
Prosedur Analisis Data
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4
Manajemen Penyaluran Air Limbah di PT. L
4
Kualitas Air Limbah
5
Rancangan Unit IPAL
6
SIMPULAN DAN SARAN
19
Simpulan
19
Saran
19
DAFTAR PUSTAKA
19
LAMPIRAN
21
RIWAYAT HIDUP
61
DAFTAR TABEL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Parameter analisis air limbah dan badan air
Kualitas air limbah PT. L
Kriteria rancangan unit IPAL di PT. L
Hasil rancangan unit bak ekualisasi
Hasil rancangan unit bak penampung
Hasil rancangan unit bar screen
Hasil rancangan unit grit chamber
Karakteristik air limbah efluen unit sedimentasi primer
Hasil rancangan unit sedimentasi primer
Hasil rancangan unit trickling filter
Hasil rancangan unit rotating biological contactor
Hasil rancangan unit clarifier
Hasil rancangan unit disinfeksi
Karakteristik lumpur yang akan diolah dalam unit sludge thickener
Hasil rancangan unit sludge thickener
Karakteristik lumpur pada kondisi semua aliran menuju sludge digester
Hasil rancangan unit sludge digester
4
6
7
10
11
11
12
13
13
14
15
15
16
17
17
18
18
DAFTAR GAMBAR
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Kerangka perumusan masalah
Diagram alir penelitian
Titik pengambilan contoh uji air limbah
Konfigurasi rancangan unit IPAL di PT. L
Fluktuasi nilai SS sebelum dan sesudah mass loading
Fluktuasi nilai BOD sebelum dan sesudah mass loading
2
3
5
7
10
10
DAFTAR LAMPIRAN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Diagram alir perhitungan unit bak ekualisasi
Diagram alir perhitungan unit bar screen
Diagram alir perhitungan unit grit chamber
Diagram alir perhitungan unit sedimentasi primer
Diagram alir perhitungan unit trickling filter
Diagram alir perhitungan unit rotating biological contactor
Diagram alir perhitungan unit clarifier
Diagram alir perhitungan unit disinfeksi
Diagram alir perhitungan unit sludge thickener
Diagram alir perhitungan unit sludge digester
Fluktuasi debit, BOD, dan TSS di PT. L selama 24 jam
Hasil perhitungan BOD dan TSS di bak ekualisasi
Gambar rancangan unit bak ekualisasi
Gambar rancangan unit bak penampung
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
35
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
Gambar rancangan unit bar screen
Gambar rancangan unit grit chamber
Gambar rancangan unit sedimentasi primer
Gambar rancangan unit trickling filter
Gambar rancangan unit rotating biological contactor
Gambar rancangan unit clarifier
Gambar rancangan unit disinfeksi
Gambar rancangan unit sludge thickener
Gambar rancangan unit sludge digester
Lay out IPAL PT. L
37
39
42
47
49
51
53
55
57
60
DAFTAR NOTASI
ΔH
A
BODsp
BOD
BOD 5
Cd
d
D
g
HL
k
L
LL
P
Q
Qo
Qt
SS
sBOD
td
tn
T
u
v
Vki
Vko
Vsc
Vsp
Vic
Voc
W
WL
Z
z
Beda head (m)
Luas permukaan (m2)
Konsentrasi BOD yang keluar dari bak ekualisasi (mg/l)
Konsentrasi BOD saat t (mg/l)
Konsentrasi BOD 5 hari (mg/l)
Koefesien debit = 0.6
Kedalaman (m)
Diameter (m)
Konstanta percepatan gravitasi = 9.81 m/det2
Head loss (m)
Koefesien normalisasi unit trickling filter
Lebar (m)
Lebar launder (m)
Panjang (m)
Debit (m3/det)
Over flow (m3/det)
Debit saat t (m3/det)
Konsentrasi SS (mg/l)
BOD terlarut (mg/l)
Waktu detensi (jam, hari, menit)
Waktu paparan (det)
Suhu air limbah (oC)
Kecepatan aliran unit disinfeksi (cm/det)
Kecepatan aliran (m/det)
Volume kumulatif inlet (m3)
Volume kumulatif outlet (m3)
Volume bak ekualisasi pada akhir periode waktu (m3)
Volume bak ekualisasi pada periode sebelumnya (m3)
Volume air limbah yang masuk dalam bak ekualisasi saat ini (m3)
Volume air limbah yang keluar dari bak ekualisasi saat ini (m3)
Daya lampu UV (watt)
Weir loading rate (m3/m hari)
Panjang busur lampu disinfeksi (cm)
Datum (m)
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Berkembangnya kegiatan industri, khususnya di Indonesia, menimbulkan
dampak negatif terhadap lingkungan, seperti terjadinya polusi air. Salah satu
usaha untuk menanggulangi pencemaran air adalah membangun unit Instalasi
Pengolahan Air Limbah (IPAL). Tujuan akhir IPAL adalah mereduksi konsentrasi
efluen limbah di bawah standar baku mutu. Baku mutu yang digunakan sebagai
acuan untuk standar efluen kualitas limbah industri di Indonesia adalah Peraturan
Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03 Tahun 2010 tentang Baku Mutu Air
Limbah Bagi Kawasan Industri. Pada kenyataannya, tidak semua industri
memiliki IPAL karena beberapa faktor, seperti biaya operasi dan perawatan yang
mahal, serta kurangnya kesadaran terhadap pemeliharaan kualitas lingkungan.
PT. L merupakan sebuah industri yang berlokasi di Jakarta dan
menghasilkan beragam produk pembersih dan kosmetik. Produk yang dihasilkan
sangat bervariasi dan membawa dampak terhadap kompleksitas karakteristik air
limbah yang berpotensi merusak lingkungan. Pengolahan air limbah yang
dilakukan harus dapat mendegradasi konsentrasi limbah berbahaya. Saat ini PT. L
hanya melakukan teknik pengenceran sebelum air limbah dibuang ke badan air.
Rancangan IPAL di PT. L direncanakan melalui pengolahan fisika, kimia,
dan biologis. Penelitian ini difokuskan pada pemilihan berbagai jenis pengolahan
biologis attached growth, yaitu pengolahan dengan lapisan mikroorganisme
(biofilm) melekat pada media yang digunakan pada unit pengolahan. Pengolahan
ini memiliki beberapa kelebihan, diantaranya adalah hemat energi, mudah dalam
pengoperasian, serta lebih mudah meremediasi kandungan logam beracun di
dalam air limbah. Pengolahan tipe ini juga memiliki kekurangan jika
dibandingkan dengan tipe pengolahan biologis suspended growth adalah kualitas
penyisihan BOD dan TSS lebih buruk, sensitifitas semakin besar apabila suhu
menurun, dan masalah kebauan yang ditimbulkan.
Perumusan Masalah
Berdasarkan masalah tersebut di atas maka penulis membuat rumusan
masalah penelitian sesuai Gambar 1 :
1. Bagaimana karakteristik air limbah PT. L?
2. Bagaimana konfigurasi unit IPAL yang dapat digunakan untuk mengolah air
limbah PT. L?
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian :
1. Melakukan analisis dan identifikasi karakteristik limbah cair PT. L.
2. Membuat dan memberikan alternatif rancangan unit IPAL yang melibatkan
pengolahan biologis attached growth PT. L.
2
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian diharapkan menjadi referensi bagi PT. L dan pihak terkait
lainnya dalam membangun IPAL dan manajemen pengolahan air limbah industri.
Gambar 1 Kerangka perumusan masalah
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian:
Studi gambaran umum daerah perencanaan
Memperkirakan debit air limbah yang masuk ke IPAL dari daerah pelayanan.
Analisis karakteristik air limbah yang masuk ke IPAL.
Menentukan kriteria rancangan pengolahan alternatif dan penentuan sistem
alternatif yang terpilih.
5. Menentukan dimensi unit sistem terpilih dan peralatan yang diperlukan.
6. Gambar perencanaan unit-unit sistem pengolahan.
1.
2.
3.
4.
METODE
Penelitian dilaksanakan selama empat bulan, dimulai sejak Maret 2013
hingga Juni 2013, berlokasi di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB,
Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH) IPB, dan kawasan pabrik PT. L di
Jakarta. Diagram alir penelitian terdapat pada Gambar 2
3
Gambar 2 Diagram alir penelitian
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kertas filter, kertas saring,
contoh uji air limbah pabrik PT. L, contoh uji badan air yang digunakan sebagai
tempat pembuangan efluen air limbah PT. L, serta bahan-bahan kimia lain sebagai
penunjang dalam kegiatan analisis laboratorium.
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian kali ini adalah current meter, DO
meter, pH meter, kertas lakmus, oven, buret 25 ml, pinset, pipet, bulb, cawan
petri, corong, labu erlenmeyer, tabung COD, botol winkler, botol contoh uji 250
ml, botol contoh uji 500 ml, gelas piala, gelas ukur, ember, jerigen, gayung,
aerator, cooler box, pompa vakum, timbangan digital, oven, alat tulis, alat bantu
hitung, dan seperangkat laptop dengan perangkat lunak Auto Cad 2010.
4
Prosedur Analisis Data
Analisis Karakteristik Air Limbah dan Badan Air
Analisis dilakukan dengan contoh uji yang diambil pada tanggal 28 Maret
2013. Pengambilan contoh uji air limbah dilakukan pada pukul 11.00 WIB,
sedangkan contoh uji badan air diambil pada pukul 14.00 WIB. Parameter
dianalisis sesuai dengan Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03
Tahun 2010 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri. Metode
analisis karakteristik air limbah dan badan air dilakukan sesuai Standar Nasional
Indonesia (SNI).
Tabel 1 Parameter analisis air limbah dan badan air
Rancangan Unit IPAL
Unit yang digunakan terdiri dari unit pengolahan fisika, kimia, dan biologis.
Perhitungan setiap unit disesuaikan dengan kriteria rancangan yang ada. Data
debit air limbah, kecepatan aliran, konsentrasi BOD dan TSS dibutuhkan untuk
merancang IPAL.
Penentuan debit air limbah PT. L
Debit merupakan parameter penting dalam penentuan kapasitas IPAL.
Penentuan debit air limbah dilakukan dengan observasi debit 24 jam, sejak 29
April 2013 hingga 11 Mei 2013, kemudian digunakan data debit terbesar hasil
observasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Manajemen Penyaluran Air Limbah di PT. L
Air limbah PT. L dihasilkan dari masing-masing produksi dengan
karakteristik yang berbeda-beda. Limbah dialirkan ke sebuah tempat
penampungan yang bernama pit sebanyak 16 buah. Limbah di pit dipompa ke
sebuah tangki ukur dengan volume 1 m3 yang disebut tangki IBC. Tangki IBC
berfungsi untuk mengukur volume air limbah yang dihasilkan dan menganalisis
karakteristik. Kemudian, air limbah dialirkan ke sebuah tangki untuk dilakukan
proses pengenceran, kemudian dibuang ke badan air penerima.
Limbah domestik ditampung dalam tangki septik yang menggunakan
prinsip overflow dan memiliki penyaring sebanyak dua lapis, yaitu ijuk dan batu.
PT. L memiliki tangki septik sebanyak 15 buah. Pembuangan limbah industri dan
domestik dilakukan menggunakan sistem perpipaan dan saluran terbuka.
PT. L memiliki sebuah mini plant untuk mengolah limbah yang berasal dari
produksi sabun cuci piring. Unit yang digunakan adalah tangki equalizing, tangki
5
aerasi, clarifier, reservoir, silica sand filter, dan carbon filter. Sebelum air limbah
masuk ke dalam mini plant, air limbah diencerkan terlebih dahulu. Dalam tangki
aerasi ditambahkan serbuk besi yang berfungsi untuk mengikat kontaminankontaminan yang ada dalam limbah cair. Hasil efluen dari mini plant telah
memenuhi baku mutu, namun masih perlu pengenceran.
Kualitas Air Limbah
Debit air limbah yang digunakan untuk perancangan adalah 166 m3/hari
sesuai hasil observasi. Uji kualitas air limbah dilakukan rutin setiap hari oleh
pihak laboratorium Quality Control (QC). Pihak QC melakukan sampling dengan
memisahkan air limbah antar tiap produksi, sedangkan proses perancangan
membutuhkan data kualitas air limbah campuran, sehingga sampling lanjutan
perlu diadakan. Hasil analisis karakteristik air limbah disajikan pada Tabel 2.
Pemilihan lokasi sampling pada Gambar 3 didasarkan atas pertimbangan
karakteristik air limbah akan tewakili seluruhnya. BerdasarkanTabel 2, beberapa
parameter menunjukkan hasil melampaui baku mutu, yaitu parameter BOD, COD,
NH 3 , sulfida, serta minyak dan lemak.
Gambar 3 Titik pengambilan contoh uji air limbah
6
Tabel 2 Kualitas air limbah PT. L
Parameter yang melampaui baku mutu memiliki dampak buruk bagi
lingkungan, khususnya lingkungan perairan. Parameter BOD dan COD
menunjukkan semakin tinggi nilai kedua parameter tersebut, kandungan material
organik semakin tinggi dan oksigen semakin menurun. Emulsi minyak dan lemak
yang terbentuk di permukaan air menyebabkan penetrasi sinar matahari berkurang
dan terganggunya pengambilan oksigen dari udara. Parameter sulfida dan
ammoniak juga menyebabkan menurunnya kadar oksigen di air dan menyebabkan
kematian biota air (Setiyono 2008).
Rancangan Unit IPAL
Unit IPAL yang dirancang di PT. L terdiri atas unit pengolahan fisika dan
biologis dengan konfigurasi unit seperti disajikan pada Gambar 4. Kriteria unit
yang digunakan terangkum dalam Tabel 3.
7
Gambar 4 Konfigurasi rancangan unit IPAL di PT. L
Tabel 3 Kriteria rancangan unit IPAL di PT. L
8
9
\\
Bak ekualisasi berfungsi meredam fluktuasi debit air limbah dan
menghomogenkan kandungan air limbah (Metcalf dan Eddy 2003). Unit
ekualisasi diletakkan pada awal pengolahan disebabkan fluktuasi debit, BOD, dan
TSS cukup signifikan, sehingga kinerja unit-unit pengolahan lain dapat terhambat.
Volume bak ekualisasi sebesar 53.236 m3dengan nilai faktor keamanan 1.2. Bak
ekualisasi direncanakan memiliki dua unit, berpenampang limas terpancung
dengan waktu detensi empat jam.
Gambar 5 dan Gambar 6 menunjukkan perubahan konsentrasi BOD air
limbah sebelum dan sesudah bak ekualisasi yang cukup signifikan. Hal ini
disebabkan air limbah dengan konsentrasi lebih rendah mampu menghomogenkan
air limbah dengan kandungan BOD yang lebih tinggi, sehingga konsentrasi BOD
akan setara. Hal sebaliknya terjadi pada konsentrasi TSS karena perubahan nilai
TSS (Lampiran 12) terjadi dengan rentang yang jauh, sehingga unit ini hanya
menurunkan nilai TSS namun belum mampu menghomogenkan. Perubahan
konsentrasi TSS (Lampiran 11) diakibatkan proses produksi PT. L berbeda saat
diambil contoh uji.
10
Tabel 4 Hasil rancangan unit bak ekualisasi
12
SS (mg/l)
10
8
6
4
SS sebelum
mass loading
2
SS sesudah
mass loading
0
8-9
11-12 14-15 17-18 20-21
Waktu (jam)
1-2
4-5
7-8
Gambar 5 Fluktuasi nilai SS sebelum dan sesudah mass loading
18
16
BOD (mg/l)
14
12
10
BOD sebelum
mass loading
8
6
BOD sesudah
mass loading
4
2
0
8-9
11-12 14-15 17-18 20-21
Waktu (jam)
1-2
4-5
7-8
Gambar 6 Fluktuasi nilai BOD sebelum dan sesudah mass loading
11
Kriteria rancangan bak ekualisasi menunjukkan waktu detensi unit ini 4-8
jam. Namun demikian, selama empat jam debit air limbah yang tertampung masih
kecil, sehingga sistem pengolahan air limbah tidak dapat dilakukan secara kontinu
melainkan dengan sistem batch. Bak penampung dibutuhkan untuk menampung
air limbah sehingga kinerja unit-unit selanjutnya optimal. Bak penampung
berpenampang persegi panjang dengan ukuran 6 x 5 x 4.22 m dan volume 126.72
m3. Hasil rancangan bak penampung tersaji di Tabel 5.
Tabel 5 Hasil rancangan unit bak penampung
Unit bar screen berfungsi untuk menahan padatan berukuran besar (plastik,
pakaian, tinja) dalam air limbah yang mampu mengganggu efektifitas kinerja unit
selanjutnya (Metcalf dan Eddy 2003; Davis 2010). Pada studi kasus ini digunakan
unit bar screen dengan tipe pembersihan manual karena dimensi unit dan volume
sampah relatif kecil. Hasil perhitungan rancangan unit bar screen PT. L memiliki
dimensi lebar 1.5 m dengan jumlah bar sebanyak 51 buah. Davis (2010)
menyatakan v inlet minimum sebesar 0.4 m/det dan v rack maksimum sebesar 0.9
m/det, sehingga unit ini mampu meminimisasi padatan dan gaya dorong pada
filter. Dalam perencanaan, digunakan dua buah bar screen.
Tabel 6 Hasil rancangan unit bar screen
12
Fungsi unit grit chamber adalah mengendapkan partikel halus yang
memiliki kecepatan pengendapan lebih besar daripada partikel organik (Davis
2010; Metcalf dan Eddy 2003). Dalam perencanaan, tipe grit chamber yang
digunakan adalah aerated grit chamber dengan aliran berbentuk spiral sehingga
partikel yang lebih berat akan tertahan di dasar sedangkan partikel yang ringan
akan keluar dan diproses di unit selanjutnya (Davis 2010; Metcalf dan Eddy 2003)
Pada studi kasus ini dirancang dua buah unit grit chamber dengan dimensi 7 m x
2 m x 2.3 m. Kecepatan chamber pada studi kasus ini adalah 0.03 m/det sesuai
dengan hasil penelitian Morales dan Reinhart (1984) dalam Davis (2010) yang
menyatakan bahwa kecepatan efektif chamber adalah 0.03 m/det. Diffuser
diletakkan di sepanjang satu sisi chamber dengan jarak 0.6 m dari dasar sehingga
mendukung kinerja unit dalam menciptakan aliran spiral.
Tabel 7 Hasil rancangan unit grit chamber
Sedimentasi primer (SP) merupakan proses yang sangat penting karena unit
ini mampu menyisihkan 50-70% TSS (Total Suspended Solids) dan 30-40% BOD
(Biological Oxygen Demand) serta mereduksi penggunaan energi dan masalah
operasional pada proses pengolahan biologis (Davis 2010; Metcalf dan Eddy
13
2003; Qasim 2000). Unit ini direncanakan memiliki dua bak dengan penampang
persegi berukuran 15.9 m x 4.0 m x 3.5 m. Waktu detensi unit ini adalah 2.4 jam.
Davis (2010) menyatakan apabila waktu detensi unit SP lebih dari 1.5 jam tanpa
menghasilkan lumpur secara kontinyu, maka efisiensi penyisihan BOD di SP akan
turun dan timbul masalah bau, sehingga unit ini perlu diperhatikan dan dilakukan
penelitian lebih lanjut. Hasil rancangan unit SP tersaji pada Tabel 9.
Tabel 8 Karakteristik air limbah efluen unit sedimentasi primer
Tabel 9 Hasil rancangan unit sedimentasi primer
Alternatif pengolahan biologis pertama adalah trickling filter (TF). Studi
kasus ini menggunakan TF tipe high rate tipe non-submerged karena nilai organic
loading unit ini cukup tinggi. Media filter yang digunakan adalah plastik dengan
ventilasi buatan (NESC 2004). Dimensi unit TF adalah diameter 15 m dengan
ketinggian 9 m dan efisiensi penyisihan BOD sebesar 89.6%. Dalam penelitian
14
Parker et al. (2006) dan Pakhsirajan et al. (2011), TF efektif menurunkan
konsentrasi BOD namun berkontradiksi dengan konsentrasi TSS. Hal ini
dipengaruhi oleh nilai Total Organic Loading (TOL). Penelitian Evans et al.
(2004) menunjukkan efektifitas TF IPAL Ames, Iowa mampu menyisihkan
ammonia sebesar 63%. Randall et al. (1997) meneliti TF dalam mengolah air
limbah fiber sintetik dan menyatakan bahwa semakin besar nilai organic loading
maka semakin besar penyisihan COD. Semakin besar BOD loading tidak
mempengaruhi proses nitrifikasi namun penyisihan COD bergantung pada
hydraulic loading.
Tabel 10 Hasil rancangan unit trickling filter
Alternatif pengolahan biologis kedua adalah rotating biological contactor
(RBC). Pada studi kasus ini dibutuhkan enam tahap untuk mendapatkan BOD
efluen sebesar 15 mg/L. RBC yang dirancang memiliki empat buah train dan
menggunakan disk dengan jumlah shaft sebanyak 18 buah. Menurut Cortez et al.
(2008), jenis media yang digunakan untuk air limbah PT. L adalah polietilen
dengan nilai submergence 37% dan waktu retensi hidraulik (HRT) 16 jam.
Penelitian yang dilakukan Friedler et al. (2005) menunjukkan bahwa efisiensi
penyisihan TSS, COD, dan BOD untuk air limbah hasil pencucian adalah sebesar
63%, 71%, dan 89%. RBC pengolahan air limbah rumah potong hewan memiliki
efiseiensi penyisihan BOD 24-53%, lemak 66-80%, dan TSS 62-73% (Mattal
2004).
Dalam perancangan ini, alternatif unit RBC digunakan dalam IPAL karena
unit ini lebih efektif menurunkan konsentrasi BOD. Penelitian lanjutan oleh Van
Buuren (1991) dalam Tawfik et al. (2006) menyatakan bahwa RBC memiliki
efisiensi penyisihan lebih tinggi hingga 40-80% karena kontak antara air limbah
dan biofilm terjadi lebih baik dan konsentrasi oksigen lebih besar.
15
Tabel 11 Hasil rancangan unit rotating biological contactor
Clarifier merupakan unit sedimentasi sekunder yang berfungsi untuk
mengendapkan Mixed Liquor Suspended Solids (MLSS) dari unit pengolahan
biologis. Mekanisme pengendapan adalah secara gravitasi (Qasim 2000; WEF
2005). Clarifier dirancang sebanyak dua buah dengan diameter dan kedalaman
masing-masing sebesar 18 dan 3.7 m. Kuantitas lumpur yang dihasilkan sebesar
930.56 kg/hari. Lumpur yang dihasilkan di unit ini akan dialirkan ke unit
pengolahan lumpur thickener dan air efluen akan dialirkan menuju disinfeksi
(Davis 2000).
Tabel 12 Hasil rancangan unit clarifier
16
Air limbah memiliki kandungan bakteri patogen yang dapat dihilangkan
dengan unit disinfeksi sinar UV. Kandungan TSS serta minyak dan lemak pada air
limbah perlu diperhatikan karena kedua kandungan ini mampu melindungi bakteri.
Mekanisme kerja disinfeksi UV adalah merusak DNA atau RNA mikroorganisme,
sehingga mikroorganisme tidak mampu untuk membelah diri (Davis 2010;
Metcalf dan Eddy 2003; Qasim 2000). Dalam rancangan ini digunakan parshall
flume di bagian hulu dan hilir untuk mengukur debit aliran. Unit disinfeksi terdiri
dari empat buah saluran, dua bank, dan dua buah modul dengan total lampu UV
162 buah. Lampu ini disusun sepanjang 1.5 m dengan panjang efektif busur 1.47
m dan daya lampu 18.2 W/ m arc. Dalam Davis (2010), kriteria kecepatan aliran
dalam disinfeksi 0.05 m/det-0.4 m/det dengan waktu kontak 6-40 det. Hasil
rancangan sesuai dengan kriteria Davis (2010) yaitu kecepatan aliran berkisar 0.3
m/det dengan waktu paparan 21 detik. Penelitian unit disinfeksi air limbah hasil
rumah potong hewan, menggunakan tambahan asam organik, intensitas lampu UV
yang tinggi, serta proses pemanasan sehingga lumpur yang dihasilkan bebas
bakteri patogen (Baruth 2005; Mittal 2006).
Tabel 13 Hasil rancangan unit disinfeksi
Lumpur merupakan salah satu produk dari proses IPAL yang perlu diolah.
Unit sludge thickener berfungsi meningkatkan konsentrasi lumpur, sehingga kadar
air akan berkurang Metode yang digunakan dalam perancangan ini adalah metode
gravitasi (Davis 2010; Qasim 2000). Studi kasus ini menggunakan kriteria
17
rancangan untuk lumpur yang sudah tercampur dari sedimentasi primer dan
pengolahan biologis.
Tabel 14 Karakteristik lumpur yang akan diolah dalam unit sludge thickener
Tabel 15 Hasil rancangan unit sludge thickener
Sludge thickener memiliki penampang berbentuk lingkaran dengan diameter
6 m dan kedalaman 3.02 m. Unit ini dilengkapi fasilitas tangki pencampuran
dengan volume 39.89 m3 yang berfungsi untuk mencampurkan lumpur yang
dihasilkan pada unit-unit sebelumnya. Tangki pencampuran dilengkapi dengan
paddle berdimensi 2 x 0.23 m. Metode thickening lumpur dengan gravitasi
berdampak pada timbulnya masalah kebauan (Davis 2010).
Unit pengolahan lumpur lainnya adalah sludge digester yang menggunakan
bantuan mikroorganisme untuk menstabilkan partikel-partikel organik dengan
18
menghasilkan metana dan karbon dioksida. Pengolahan lumpur terjadi secara
anaerobik karena semua material organik dapat diproses melalui proses
pemanasan. Pengolahan lumpur ini menghasilkan gas metana dalam jumlah besar
sehingga gas ini dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam proses pemanasan
(Liu 2007; Qasim 2000).
Tabel 16 Karakteristik lumpur pada kondisi semua aliran menuju sludge digester
Tabel 17 Hasil rancangan unit sludge digester
Unit sludge digester mudah untuk mengkonversi partikel organik menjadi
asam organik, alkohol, dan bakteri baru, sehingga unit ini cocok untuk
menstabilkan BOD dan COD (Davis 2010). Dimensi sludge digester adalah
diameter 10.6 m dan kedalaman 5.79 m. Fasilitas pemanasan lumpur yang
dirancang menghasilkan panas sebesar 91000 kJ/jam dan gas metan yang
dihasilkan unit ini 119.84 m3/hari. Nilai solids loading yang dirancang adalah 2.39
19
kg/m3hari, sesuai dengan observasi Davis (2010), yaitu dengan rentang 1.6-4.8
kg/m3hari.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kesimpulan penelitian ini:
1. Karakteristik air limbah yang dianalisis adalah air limbah PT. L yang diambil
pada tanggal 28 Maret 2013. Air limbah dianalisis berdasarkan Keputusan
Menteri Lingkungan Hidup No. 3 Tahun 2010 dan Keputusan Gubernur DKI
Jakarta No. 582 Tahun 2005. Parameter air limbah yang berada diatas baku
mutu adalah TSS, NH 3 , BOD, dan COD.
2. Alternatif rancangan unit IPAL yang dipilih adalah bak ekualisasi, bak
penampung, bar screen, grit chamber, sedimentasi primer, rotating biological
contactor, clarifier, disinfeksi, sludge thickener, dan sludge digester. Unit
pengolahan biologis attached growth terpilih adalah unit RBC karena unit ini
mampu menyisihkan BOD lebih besar dengan efluen 15 mg/L.
Saran
Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk mengetahui efektifitas
keseluruhan rancangan unit IPAL yang telah direncanakan. Penelitian dapat
dilakukan dengan meneliti secara lebih detail mekanisme kerja unit RBC,
terutama penggunaan mikroorganisme dalam efektifitas penyisihan polutan air
limbah.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03 Tahun
2010 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri.
Baruth, E. E. 2005. Water Treatment Plant Design Fourth Edition. New York:
McGraw-Hill.
Cortez S, Teixeira P, Oliveira R, Mota M. 2008. Rotating Biological Contators : A
Review on Main Factors Affecting Performance. Environmental Science
Biotechnology (7)2: 155-172.doi : 10.1007/s11157/008-9127-x.
Davis, Mackenzie L. 2010. Water and Wastewater Engineering Design Principles
and Practice. New York: McGraw-Hill Inc.
Evans AE, Ellis TG. Gullicks H, Ringelestein. 2004. Trickling Filter Nitrification
Performance Characteristics and Potential of Full-Scale Municipal Wastewater
Treatment Facility. ASCE 130(11): 1280-1288.doi: 10.1061/(ASCE)07339372(2004)130:11(1280).
Friedler E, Kovalio R, Galil N. I. On-site Greywater Treatment and Reuse in
Multi-Storey Buildings. Water Science & Technology 51(10): 187-194 .
Liu, S. X. 2007. Food and Agricultural Wastewater Utilization and Treatment.
Iowa: Blackwell Publishing.
Metcalf & Eddy. 2003. Wastewater Engineering Treatment and Reuse (Forth
Edition) Singapura: McGraw-Hill Companies Inc.
20
Mittal, G. S. 2006. Treatment of Wastewater from Abattoirs Before Land
Application- A Review. Bioresources Technology 97(9): 1119-1135.doi:
10.1016/j.biortech.2004.11.021.
[NESC]. National Environmental Service Center. 2004. The Attached Growth
Process – An Old Technology Takes on New Forms. Winter 15(1) : 1-7
Pakhsirajan K, Sivasankar A, Sahoo N.K. 2011. Decolourization of Sythentic
Wastewater Containing Azo Dyes by Immobilized Phanerochaete
chrysosporium in a continuosly Operated RBC Reactor. Microbiol
Biotechnology 89(9): 1223-1232.doi : 10.1007/s00253-010-2906-7.
Parker DS, Newman JA. 2006. New Process Design Procedure for Dealing with
Variable Trickling Filter Effluent Suspended Solids. ASCE 132(7): 758763.doi: 10.1061/(ASCE)0733-9372(2006)132:7(758).
Randall AA, Sullivan JM, Randall CW. 1997. Industrial Pretreatment : Trickling
Filter Performance and Design. ASCE 123(11): 1072-1079.
Setiyono, Yudo S. 2008. Dampak Pencemaran Lingkungan Akibat Limbah
Industri Pengolahan Ikan di Muncar. Jurnal Akuakultur Indonesia 4 (1) : 69-80.
Spellman, Frank R. 2009. Handbook of Water and Wastewater Treatment Plant
Operation (Second Edition) New York : CRC Press.
Tawfik A, Temmink H, Zeeman G, Klapwijk B. 2006. Sewage Teatment in A
Rotating Biological Contactor (RBC) System. Water, Air, and Soil Pollution
175 (1): 275-289.doi : 10.1007/s11270-006-9138-6.
Qasim, Syed R. 2000. Wastewater Treatment Plants : Planning, Design, and
Operation. Singapura : Technomic Publishing Company.
[WEF] Water Environment Federation. 2005. Clarifier Design. Alexandria : WEF
Press.
21
LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir perhitungan unit bak ekualisasi
22
Lampiran 2 Diagram alir perhitungan unit bar screen
23
Lampiran 3 Diagram alir perhitungan unit grit chamber
24
Lampiran 4 Diagram alir perhitungan unit sedimentasi primer
25
Lampiran 5 Diagram alir perhitungan unit trickling filter
26
Lampiran 6 Diagram alir perhitungan unit rotating biological contactor
27
Lampiran 7 Diagram alir perhitungan unit clarifier
28
Lampiran 8 Diagram alir perhitungan unit disinfeksi
29
Lampiran 9 Diagram alir perhitungan unit sludge thickener
30
Lampiran 10 Diagram alir perhitungan unit sludge digester
31
Lampiran 11 Fluktuasi debit, BOD, dan TSS di PT. L selama 24 jam
32
Lampiran 12 Hasil perhitungan BOD dan TSS di bak ekualisasi
33
Lampiran 13 Gambar rancangan unit bak ekualisasi
34
Lampiran 13 Gambar rancangan unit bak ekualisasi (lanjutan)
34
35
Lampiran 14 Gambar rancangan unit bak penampung
36
Lampiran 14 Gambar rancangan unit bak penampung (lanjutan)
36
37
Lampiran 15 Gambar rancangan unit bar screen
38
Lampiran 15 Gambar rancangan unit bar screen (lanjutan)
38
39
Lampiran 16 Gambar rancangan unit grit chamber
40
Lampiran 16 Gambar rancangan unit grit chamber (lanjutan)
40
41
Lampiran 16 Gambar rancangan unit grit chamber (lanjutan)
42
Lampiran 17 Gambar rancangan unit sedimentasi primer
42
43
Lampiran 17 Gambar rancangan unit sedimentasi primer (lanjutan)
44
Lampiran 17 Gambar rancangan unit sedimentasi primer (lanjutan)
44
45
Lampiran 17 Gambar rancangan unit sedimentasi primer (lanjutan)
46
Lampiran 17 Gambar rancangan unit sedimentasi primer (lanjutan)
46
47
Lampiran 18 Gambar rancangan unit trickling filter
48
Lampiran 18 Gambar rancangan unit trickling filter (lanjutan)
48
49
Lampiran 19 Gambar rancangan unit rotating biological contactor
50
Lampiran 19 Gambar rancangan unit rotating biological contactor (lanjutan)
50
51
Lampiran 20 Gambar rancangan unit clarifier
52
Lampiran 20 Gambar rancangan unit clarifier (lanjutan)
52
53
Lampiran 21 Gambar rancangan unit disinfeksi
54
Lampiran 21 Gambar rancangan unit disinfeksi (lanjutan)
54
55
Lampiran 22 Gambar rancangan unit sludge thickener
56
Lampiran 22 Gambar rancangan unit sludge thickener (lanjutan)
56
57
Lampiran 23 Gambar rancangan unit sludge digester
58
Lampiran 23 Gambar rancangan unit sludge digester (lanjutan)
58
59
Lampiran 23 Gambar rancangan unit sludge digester (lanjutan)
60
Lampiran 24 Lay out IPAL PT. L
60
61
RIWAYAT HIDUP
Anindya Sekar Putri lahir di kota Manado pada tanggal 19 Januari 1992.
Penulis merupakan anak kedua dari tiga bersaudara dari pasangan Munas Ari
Subangun dan Suhartatik. Penulis menempuh pendidikan di SMPN 8 Depok
(2003-2006) dan melanjutkan di SMAN 2 Depok pada tahun 2006-2009. Pada
tahun 2009, penulis melanjutkan studi di Institut Pertanian Bogor di Departemen
Teknik Sipil dan Lingkungan, Fateta melalui jalur USMI.
Selama menjalani masa studinya, penulis aktif mengikuti berbagai
kepanitiaan dan organisasi, seperti BEM-F dan Himatesil. Penulis juga aktif
menjadi asisten praktikum, diantaranya adalah asisten praktikum mata kuliah
Mekanika Zat Alir serta Teknik Pengelolaan Kualitas Udara. Pada tahun 2012,
penulis menjalani praktek lapangan di PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang dengan
judul laporan “Evaluasi Kualitas Udara Emisi di PT Pupuk Sriwidjaja
Palembang.”
LIMBAH DENGAN PENGOLAHAN BIOLOGIS ATTACHED
GROWTH
ANINDYA SEKAR PUTRI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancangan Unit
Instalasi Pengolahan Air Limbah dengan Pengolahan Biologis Attached Growth
adalah benar karya saya dengan arahan pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Anindya Sekar Putri
NIM F44090032
ABSTRAK
ANINDYA SEKAR PUTRI. Rancangan Unit Instalasi Pengolahan Air Limbah
dengan Pengolahan Biologis Attached Growth. Dibimbing oleh ARIEF SABDO
YUWONO dan ALLEN KURNIAWAN.
Kemajuan industri di Indonesia, menimbulkan dampak negatif terhadap
lingkungan, seperti terjadinya polusi air. Salah satu cara untuk mengatasi polusi
air adalah dengan membangun Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL). Namun
demikian, tidak semua industri memiliki IPAL, salah satunya adalah PT. L di
Jakarta. Tujuan penelitian ini adalah melakukan analisis dan identifikasi
karakteristik limbah cair PT. L serta membuat alternatif rancangan unit IPAL
dengan pengolahan attached growth. Metode yang digunakan berdasar pada SNI
pengujian air limbah, Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03
Tahun 2010, dan Keputusan Gubernur DKI Jakarta No. 582 Tahun 2005. Hasil
analisis menunjukkan bahwa, parameter air limbah yang malampaui diatas baku
mutu dan perlu diolah lebih lanjut adalah TSS, NH 3 , BOD, dan COD. Alternatif
rancangan unit IPAL yang dipilih adalah bak ekualisasi, bak penampung, bar
screen, grit chamber, sedimentasi primer, rotating biological contactor (RBC),
clarifier, disinfeksi, sludge thickener, dan sludge digester. Unit pengolahan
biologis attached growth terpilih adalah unit RBC karena unit ini mampu
menyisihkan parameter BOD lebih besar dengan efluen 15 mg/L. Proses di RBC
terjadi sebanyak empat tahap dengan empat buah train. Media yang digunakan
RBC adalah polietilen dengan nilai submergence sebesar 37% dan waktu retensi
hidraulik 16 jam Penyisihan parameter TSS, NH 3 , dan COD juga terjadi sejalan
dengan penyisihan nilai BOD.
Kata kunci: air limbah, attached growth, instalasi pengolahan air limbah , RBC
ABSTRACT
ANINDYA SEKAR PUTRI. Design Attached Growth of Biological Processes in
Wastewater Treatment Plant. Supervised by ARIEF SABDO YUWONO and
ALLEN KURNIAWAN.
Industrial development in Indonesia, cause negative impact on
environment, such as water pollution. One way to overcome this problem is by
developing wastewater treatment plant (WWTP). However not all industries have
WWTP, for instance is PT. L in Jakarta. The research objectives were to analyze
and identify PT. L wastewater characteristic, to design PT. L’s WWTP with
attached growth process. The method used was based on SNI of wastewater
analyzing, Regulation of Minister of the Environment Number 03/2010, and DKI
Jakarta’s Governor Regulation Number 582/2005. Result of the analysis showed
TSS, NH 3 , BOD, and COD exceeded the threshold and the units that is used is
equalization tank, bar screen, grit chamber, primary sedimentation, rotating
biological contactor (RBC), clarifier, disinfection, sludge thickener, and sludge
digester. Attached growth process which was chosen was RBC because it could
remove more BOD’s concentration into 15 mg/L. RBC would have four stages
with four train. RBC medium that was used was polyethylene with 37%
submergence and hydraulic retention time was 16 hours. The others
parameters, TSS, NH 3 , and COD’s concentration also remove as well as BOD.
Keywords: attached growth, RBC, wastewater, wasterwater treatment plant
RANCANGAN UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR
LIMBAH DENGAN PENGOLAHAN BIOLOGIS ATTACHED
GROWTH
ANINDYA SEKAR PUTRI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Rancangan Unit Instalasi Pengolahan Air Limbah dengan
Pengolahan Biologis Attached Growth
Nama
: Anindya Sekar Putri
NIM
: F44090032
Disetujui oleh
Dr. Ir. Arief Sabdo Yuwono, MSc
Pembimbing I
Allen Kurniawan, S.T. , M.T.
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Alhamdullilah, segala puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas
berkat kehendak dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
ini. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih
kepada:
1. Dr. Ir. Arief Sabdo Yuwono, MSc dan Allen Kurniawan S.T., M. T.,
selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dalam
penyusunan skripsi.
2. Ibu Ety atas bimbingan selama pengujian di laboratorium.
3. Keluarga yang telah memberikan dukungan selama penelitian.
4. Cacan, Dila, dan Tuti dan seluruh teman-teman SIL 46 yang selalu
memberikan semangat.
Semoga skripsi ini bermanfaat bagi akademisi-akademisi yang tertarik
mengenai limbah cair. Skripsi ini masih memiliki kekurangan dan jauh dari
kesempurnaan, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran untuk memperbaiki
kekurangan yang ada.
Bogor, September 2013
Anindya Sekar Putri
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
ix
DAFTAR GAMBAR
ix
DAFTAR LAMPIRAN
ix
DAFTAR NOTASI
x
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE
2
Bahan
3
Alat
3
Prosedur Analisis Data
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4
Manajemen Penyaluran Air Limbah di PT. L
4
Kualitas Air Limbah
5
Rancangan Unit IPAL
6
SIMPULAN DAN SARAN
19
Simpulan
19
Saran
19
DAFTAR PUSTAKA
19
LAMPIRAN
21
RIWAYAT HIDUP
61
DAFTAR TABEL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Parameter analisis air limbah dan badan air
Kualitas air limbah PT. L
Kriteria rancangan unit IPAL di PT. L
Hasil rancangan unit bak ekualisasi
Hasil rancangan unit bak penampung
Hasil rancangan unit bar screen
Hasil rancangan unit grit chamber
Karakteristik air limbah efluen unit sedimentasi primer
Hasil rancangan unit sedimentasi primer
Hasil rancangan unit trickling filter
Hasil rancangan unit rotating biological contactor
Hasil rancangan unit clarifier
Hasil rancangan unit disinfeksi
Karakteristik lumpur yang akan diolah dalam unit sludge thickener
Hasil rancangan unit sludge thickener
Karakteristik lumpur pada kondisi semua aliran menuju sludge digester
Hasil rancangan unit sludge digester
4
6
7
10
11
11
12
13
13
14
15
15
16
17
17
18
18
DAFTAR GAMBAR
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Kerangka perumusan masalah
Diagram alir penelitian
Titik pengambilan contoh uji air limbah
Konfigurasi rancangan unit IPAL di PT. L
Fluktuasi nilai SS sebelum dan sesudah mass loading
Fluktuasi nilai BOD sebelum dan sesudah mass loading
2
3
5
7
10
10
DAFTAR LAMPIRAN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Diagram alir perhitungan unit bak ekualisasi
Diagram alir perhitungan unit bar screen
Diagram alir perhitungan unit grit chamber
Diagram alir perhitungan unit sedimentasi primer
Diagram alir perhitungan unit trickling filter
Diagram alir perhitungan unit rotating biological contactor
Diagram alir perhitungan unit clarifier
Diagram alir perhitungan unit disinfeksi
Diagram alir perhitungan unit sludge thickener
Diagram alir perhitungan unit sludge digester
Fluktuasi debit, BOD, dan TSS di PT. L selama 24 jam
Hasil perhitungan BOD dan TSS di bak ekualisasi
Gambar rancangan unit bak ekualisasi
Gambar rancangan unit bak penampung
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
35
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
Gambar rancangan unit bar screen
Gambar rancangan unit grit chamber
Gambar rancangan unit sedimentasi primer
Gambar rancangan unit trickling filter
Gambar rancangan unit rotating biological contactor
Gambar rancangan unit clarifier
Gambar rancangan unit disinfeksi
Gambar rancangan unit sludge thickener
Gambar rancangan unit sludge digester
Lay out IPAL PT. L
37
39
42
47
49
51
53
55
57
60
DAFTAR NOTASI
ΔH
A
BODsp
BOD
BOD 5
Cd
d
D
g
HL
k
L
LL
P
Q
Qo
Qt
SS
sBOD
td
tn
T
u
v
Vki
Vko
Vsc
Vsp
Vic
Voc
W
WL
Z
z
Beda head (m)
Luas permukaan (m2)
Konsentrasi BOD yang keluar dari bak ekualisasi (mg/l)
Konsentrasi BOD saat t (mg/l)
Konsentrasi BOD 5 hari (mg/l)
Koefesien debit = 0.6
Kedalaman (m)
Diameter (m)
Konstanta percepatan gravitasi = 9.81 m/det2
Head loss (m)
Koefesien normalisasi unit trickling filter
Lebar (m)
Lebar launder (m)
Panjang (m)
Debit (m3/det)
Over flow (m3/det)
Debit saat t (m3/det)
Konsentrasi SS (mg/l)
BOD terlarut (mg/l)
Waktu detensi (jam, hari, menit)
Waktu paparan (det)
Suhu air limbah (oC)
Kecepatan aliran unit disinfeksi (cm/det)
Kecepatan aliran (m/det)
Volume kumulatif inlet (m3)
Volume kumulatif outlet (m3)
Volume bak ekualisasi pada akhir periode waktu (m3)
Volume bak ekualisasi pada periode sebelumnya (m3)
Volume air limbah yang masuk dalam bak ekualisasi saat ini (m3)
Volume air limbah yang keluar dari bak ekualisasi saat ini (m3)
Daya lampu UV (watt)
Weir loading rate (m3/m hari)
Panjang busur lampu disinfeksi (cm)
Datum (m)
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Berkembangnya kegiatan industri, khususnya di Indonesia, menimbulkan
dampak negatif terhadap lingkungan, seperti terjadinya polusi air. Salah satu
usaha untuk menanggulangi pencemaran air adalah membangun unit Instalasi
Pengolahan Air Limbah (IPAL). Tujuan akhir IPAL adalah mereduksi konsentrasi
efluen limbah di bawah standar baku mutu. Baku mutu yang digunakan sebagai
acuan untuk standar efluen kualitas limbah industri di Indonesia adalah Peraturan
Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03 Tahun 2010 tentang Baku Mutu Air
Limbah Bagi Kawasan Industri. Pada kenyataannya, tidak semua industri
memiliki IPAL karena beberapa faktor, seperti biaya operasi dan perawatan yang
mahal, serta kurangnya kesadaran terhadap pemeliharaan kualitas lingkungan.
PT. L merupakan sebuah industri yang berlokasi di Jakarta dan
menghasilkan beragam produk pembersih dan kosmetik. Produk yang dihasilkan
sangat bervariasi dan membawa dampak terhadap kompleksitas karakteristik air
limbah yang berpotensi merusak lingkungan. Pengolahan air limbah yang
dilakukan harus dapat mendegradasi konsentrasi limbah berbahaya. Saat ini PT. L
hanya melakukan teknik pengenceran sebelum air limbah dibuang ke badan air.
Rancangan IPAL di PT. L direncanakan melalui pengolahan fisika, kimia,
dan biologis. Penelitian ini difokuskan pada pemilihan berbagai jenis pengolahan
biologis attached growth, yaitu pengolahan dengan lapisan mikroorganisme
(biofilm) melekat pada media yang digunakan pada unit pengolahan. Pengolahan
ini memiliki beberapa kelebihan, diantaranya adalah hemat energi, mudah dalam
pengoperasian, serta lebih mudah meremediasi kandungan logam beracun di
dalam air limbah. Pengolahan tipe ini juga memiliki kekurangan jika
dibandingkan dengan tipe pengolahan biologis suspended growth adalah kualitas
penyisihan BOD dan TSS lebih buruk, sensitifitas semakin besar apabila suhu
menurun, dan masalah kebauan yang ditimbulkan.
Perumusan Masalah
Berdasarkan masalah tersebut di atas maka penulis membuat rumusan
masalah penelitian sesuai Gambar 1 :
1. Bagaimana karakteristik air limbah PT. L?
2. Bagaimana konfigurasi unit IPAL yang dapat digunakan untuk mengolah air
limbah PT. L?
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian :
1. Melakukan analisis dan identifikasi karakteristik limbah cair PT. L.
2. Membuat dan memberikan alternatif rancangan unit IPAL yang melibatkan
pengolahan biologis attached growth PT. L.
2
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian diharapkan menjadi referensi bagi PT. L dan pihak terkait
lainnya dalam membangun IPAL dan manajemen pengolahan air limbah industri.
Gambar 1 Kerangka perumusan masalah
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian:
Studi gambaran umum daerah perencanaan
Memperkirakan debit air limbah yang masuk ke IPAL dari daerah pelayanan.
Analisis karakteristik air limbah yang masuk ke IPAL.
Menentukan kriteria rancangan pengolahan alternatif dan penentuan sistem
alternatif yang terpilih.
5. Menentukan dimensi unit sistem terpilih dan peralatan yang diperlukan.
6. Gambar perencanaan unit-unit sistem pengolahan.
1.
2.
3.
4.
METODE
Penelitian dilaksanakan selama empat bulan, dimulai sejak Maret 2013
hingga Juni 2013, berlokasi di Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB,
Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH) IPB, dan kawasan pabrik PT. L di
Jakarta. Diagram alir penelitian terdapat pada Gambar 2
3
Gambar 2 Diagram alir penelitian
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kertas filter, kertas saring,
contoh uji air limbah pabrik PT. L, contoh uji badan air yang digunakan sebagai
tempat pembuangan efluen air limbah PT. L, serta bahan-bahan kimia lain sebagai
penunjang dalam kegiatan analisis laboratorium.
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian kali ini adalah current meter, DO
meter, pH meter, kertas lakmus, oven, buret 25 ml, pinset, pipet, bulb, cawan
petri, corong, labu erlenmeyer, tabung COD, botol winkler, botol contoh uji 250
ml, botol contoh uji 500 ml, gelas piala, gelas ukur, ember, jerigen, gayung,
aerator, cooler box, pompa vakum, timbangan digital, oven, alat tulis, alat bantu
hitung, dan seperangkat laptop dengan perangkat lunak Auto Cad 2010.
4
Prosedur Analisis Data
Analisis Karakteristik Air Limbah dan Badan Air
Analisis dilakukan dengan contoh uji yang diambil pada tanggal 28 Maret
2013. Pengambilan contoh uji air limbah dilakukan pada pukul 11.00 WIB,
sedangkan contoh uji badan air diambil pada pukul 14.00 WIB. Parameter
dianalisis sesuai dengan Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03
Tahun 2010 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri. Metode
analisis karakteristik air limbah dan badan air dilakukan sesuai Standar Nasional
Indonesia (SNI).
Tabel 1 Parameter analisis air limbah dan badan air
Rancangan Unit IPAL
Unit yang digunakan terdiri dari unit pengolahan fisika, kimia, dan biologis.
Perhitungan setiap unit disesuaikan dengan kriteria rancangan yang ada. Data
debit air limbah, kecepatan aliran, konsentrasi BOD dan TSS dibutuhkan untuk
merancang IPAL.
Penentuan debit air limbah PT. L
Debit merupakan parameter penting dalam penentuan kapasitas IPAL.
Penentuan debit air limbah dilakukan dengan observasi debit 24 jam, sejak 29
April 2013 hingga 11 Mei 2013, kemudian digunakan data debit terbesar hasil
observasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Manajemen Penyaluran Air Limbah di PT. L
Air limbah PT. L dihasilkan dari masing-masing produksi dengan
karakteristik yang berbeda-beda. Limbah dialirkan ke sebuah tempat
penampungan yang bernama pit sebanyak 16 buah. Limbah di pit dipompa ke
sebuah tangki ukur dengan volume 1 m3 yang disebut tangki IBC. Tangki IBC
berfungsi untuk mengukur volume air limbah yang dihasilkan dan menganalisis
karakteristik. Kemudian, air limbah dialirkan ke sebuah tangki untuk dilakukan
proses pengenceran, kemudian dibuang ke badan air penerima.
Limbah domestik ditampung dalam tangki septik yang menggunakan
prinsip overflow dan memiliki penyaring sebanyak dua lapis, yaitu ijuk dan batu.
PT. L memiliki tangki septik sebanyak 15 buah. Pembuangan limbah industri dan
domestik dilakukan menggunakan sistem perpipaan dan saluran terbuka.
PT. L memiliki sebuah mini plant untuk mengolah limbah yang berasal dari
produksi sabun cuci piring. Unit yang digunakan adalah tangki equalizing, tangki
5
aerasi, clarifier, reservoir, silica sand filter, dan carbon filter. Sebelum air limbah
masuk ke dalam mini plant, air limbah diencerkan terlebih dahulu. Dalam tangki
aerasi ditambahkan serbuk besi yang berfungsi untuk mengikat kontaminankontaminan yang ada dalam limbah cair. Hasil efluen dari mini plant telah
memenuhi baku mutu, namun masih perlu pengenceran.
Kualitas Air Limbah
Debit air limbah yang digunakan untuk perancangan adalah 166 m3/hari
sesuai hasil observasi. Uji kualitas air limbah dilakukan rutin setiap hari oleh
pihak laboratorium Quality Control (QC). Pihak QC melakukan sampling dengan
memisahkan air limbah antar tiap produksi, sedangkan proses perancangan
membutuhkan data kualitas air limbah campuran, sehingga sampling lanjutan
perlu diadakan. Hasil analisis karakteristik air limbah disajikan pada Tabel 2.
Pemilihan lokasi sampling pada Gambar 3 didasarkan atas pertimbangan
karakteristik air limbah akan tewakili seluruhnya. BerdasarkanTabel 2, beberapa
parameter menunjukkan hasil melampaui baku mutu, yaitu parameter BOD, COD,
NH 3 , sulfida, serta minyak dan lemak.
Gambar 3 Titik pengambilan contoh uji air limbah
6
Tabel 2 Kualitas air limbah PT. L
Parameter yang melampaui baku mutu memiliki dampak buruk bagi
lingkungan, khususnya lingkungan perairan. Parameter BOD dan COD
menunjukkan semakin tinggi nilai kedua parameter tersebut, kandungan material
organik semakin tinggi dan oksigen semakin menurun. Emulsi minyak dan lemak
yang terbentuk di permukaan air menyebabkan penetrasi sinar matahari berkurang
dan terganggunya pengambilan oksigen dari udara. Parameter sulfida dan
ammoniak juga menyebabkan menurunnya kadar oksigen di air dan menyebabkan
kematian biota air (Setiyono 2008).
Rancangan Unit IPAL
Unit IPAL yang dirancang di PT. L terdiri atas unit pengolahan fisika dan
biologis dengan konfigurasi unit seperti disajikan pada Gambar 4. Kriteria unit
yang digunakan terangkum dalam Tabel 3.
7
Gambar 4 Konfigurasi rancangan unit IPAL di PT. L
Tabel 3 Kriteria rancangan unit IPAL di PT. L
8
9
\\
Bak ekualisasi berfungsi meredam fluktuasi debit air limbah dan
menghomogenkan kandungan air limbah (Metcalf dan Eddy 2003). Unit
ekualisasi diletakkan pada awal pengolahan disebabkan fluktuasi debit, BOD, dan
TSS cukup signifikan, sehingga kinerja unit-unit pengolahan lain dapat terhambat.
Volume bak ekualisasi sebesar 53.236 m3dengan nilai faktor keamanan 1.2. Bak
ekualisasi direncanakan memiliki dua unit, berpenampang limas terpancung
dengan waktu detensi empat jam.
Gambar 5 dan Gambar 6 menunjukkan perubahan konsentrasi BOD air
limbah sebelum dan sesudah bak ekualisasi yang cukup signifikan. Hal ini
disebabkan air limbah dengan konsentrasi lebih rendah mampu menghomogenkan
air limbah dengan kandungan BOD yang lebih tinggi, sehingga konsentrasi BOD
akan setara. Hal sebaliknya terjadi pada konsentrasi TSS karena perubahan nilai
TSS (Lampiran 12) terjadi dengan rentang yang jauh, sehingga unit ini hanya
menurunkan nilai TSS namun belum mampu menghomogenkan. Perubahan
konsentrasi TSS (Lampiran 11) diakibatkan proses produksi PT. L berbeda saat
diambil contoh uji.
10
Tabel 4 Hasil rancangan unit bak ekualisasi
12
SS (mg/l)
10
8
6
4
SS sebelum
mass loading
2
SS sesudah
mass loading
0
8-9
11-12 14-15 17-18 20-21
Waktu (jam)
1-2
4-5
7-8
Gambar 5 Fluktuasi nilai SS sebelum dan sesudah mass loading
18
16
BOD (mg/l)
14
12
10
BOD sebelum
mass loading
8
6
BOD sesudah
mass loading
4
2
0
8-9
11-12 14-15 17-18 20-21
Waktu (jam)
1-2
4-5
7-8
Gambar 6 Fluktuasi nilai BOD sebelum dan sesudah mass loading
11
Kriteria rancangan bak ekualisasi menunjukkan waktu detensi unit ini 4-8
jam. Namun demikian, selama empat jam debit air limbah yang tertampung masih
kecil, sehingga sistem pengolahan air limbah tidak dapat dilakukan secara kontinu
melainkan dengan sistem batch. Bak penampung dibutuhkan untuk menampung
air limbah sehingga kinerja unit-unit selanjutnya optimal. Bak penampung
berpenampang persegi panjang dengan ukuran 6 x 5 x 4.22 m dan volume 126.72
m3. Hasil rancangan bak penampung tersaji di Tabel 5.
Tabel 5 Hasil rancangan unit bak penampung
Unit bar screen berfungsi untuk menahan padatan berukuran besar (plastik,
pakaian, tinja) dalam air limbah yang mampu mengganggu efektifitas kinerja unit
selanjutnya (Metcalf dan Eddy 2003; Davis 2010). Pada studi kasus ini digunakan
unit bar screen dengan tipe pembersihan manual karena dimensi unit dan volume
sampah relatif kecil. Hasil perhitungan rancangan unit bar screen PT. L memiliki
dimensi lebar 1.5 m dengan jumlah bar sebanyak 51 buah. Davis (2010)
menyatakan v inlet minimum sebesar 0.4 m/det dan v rack maksimum sebesar 0.9
m/det, sehingga unit ini mampu meminimisasi padatan dan gaya dorong pada
filter. Dalam perencanaan, digunakan dua buah bar screen.
Tabel 6 Hasil rancangan unit bar screen
12
Fungsi unit grit chamber adalah mengendapkan partikel halus yang
memiliki kecepatan pengendapan lebih besar daripada partikel organik (Davis
2010; Metcalf dan Eddy 2003). Dalam perencanaan, tipe grit chamber yang
digunakan adalah aerated grit chamber dengan aliran berbentuk spiral sehingga
partikel yang lebih berat akan tertahan di dasar sedangkan partikel yang ringan
akan keluar dan diproses di unit selanjutnya (Davis 2010; Metcalf dan Eddy 2003)
Pada studi kasus ini dirancang dua buah unit grit chamber dengan dimensi 7 m x
2 m x 2.3 m. Kecepatan chamber pada studi kasus ini adalah 0.03 m/det sesuai
dengan hasil penelitian Morales dan Reinhart (1984) dalam Davis (2010) yang
menyatakan bahwa kecepatan efektif chamber adalah 0.03 m/det. Diffuser
diletakkan di sepanjang satu sisi chamber dengan jarak 0.6 m dari dasar sehingga
mendukung kinerja unit dalam menciptakan aliran spiral.
Tabel 7 Hasil rancangan unit grit chamber
Sedimentasi primer (SP) merupakan proses yang sangat penting karena unit
ini mampu menyisihkan 50-70% TSS (Total Suspended Solids) dan 30-40% BOD
(Biological Oxygen Demand) serta mereduksi penggunaan energi dan masalah
operasional pada proses pengolahan biologis (Davis 2010; Metcalf dan Eddy
13
2003; Qasim 2000). Unit ini direncanakan memiliki dua bak dengan penampang
persegi berukuran 15.9 m x 4.0 m x 3.5 m. Waktu detensi unit ini adalah 2.4 jam.
Davis (2010) menyatakan apabila waktu detensi unit SP lebih dari 1.5 jam tanpa
menghasilkan lumpur secara kontinyu, maka efisiensi penyisihan BOD di SP akan
turun dan timbul masalah bau, sehingga unit ini perlu diperhatikan dan dilakukan
penelitian lebih lanjut. Hasil rancangan unit SP tersaji pada Tabel 9.
Tabel 8 Karakteristik air limbah efluen unit sedimentasi primer
Tabel 9 Hasil rancangan unit sedimentasi primer
Alternatif pengolahan biologis pertama adalah trickling filter (TF). Studi
kasus ini menggunakan TF tipe high rate tipe non-submerged karena nilai organic
loading unit ini cukup tinggi. Media filter yang digunakan adalah plastik dengan
ventilasi buatan (NESC 2004). Dimensi unit TF adalah diameter 15 m dengan
ketinggian 9 m dan efisiensi penyisihan BOD sebesar 89.6%. Dalam penelitian
14
Parker et al. (2006) dan Pakhsirajan et al. (2011), TF efektif menurunkan
konsentrasi BOD namun berkontradiksi dengan konsentrasi TSS. Hal ini
dipengaruhi oleh nilai Total Organic Loading (TOL). Penelitian Evans et al.
(2004) menunjukkan efektifitas TF IPAL Ames, Iowa mampu menyisihkan
ammonia sebesar 63%. Randall et al. (1997) meneliti TF dalam mengolah air
limbah fiber sintetik dan menyatakan bahwa semakin besar nilai organic loading
maka semakin besar penyisihan COD. Semakin besar BOD loading tidak
mempengaruhi proses nitrifikasi namun penyisihan COD bergantung pada
hydraulic loading.
Tabel 10 Hasil rancangan unit trickling filter
Alternatif pengolahan biologis kedua adalah rotating biological contactor
(RBC). Pada studi kasus ini dibutuhkan enam tahap untuk mendapatkan BOD
efluen sebesar 15 mg/L. RBC yang dirancang memiliki empat buah train dan
menggunakan disk dengan jumlah shaft sebanyak 18 buah. Menurut Cortez et al.
(2008), jenis media yang digunakan untuk air limbah PT. L adalah polietilen
dengan nilai submergence 37% dan waktu retensi hidraulik (HRT) 16 jam.
Penelitian yang dilakukan Friedler et al. (2005) menunjukkan bahwa efisiensi
penyisihan TSS, COD, dan BOD untuk air limbah hasil pencucian adalah sebesar
63%, 71%, dan 89%. RBC pengolahan air limbah rumah potong hewan memiliki
efiseiensi penyisihan BOD 24-53%, lemak 66-80%, dan TSS 62-73% (Mattal
2004).
Dalam perancangan ini, alternatif unit RBC digunakan dalam IPAL karena
unit ini lebih efektif menurunkan konsentrasi BOD. Penelitian lanjutan oleh Van
Buuren (1991) dalam Tawfik et al. (2006) menyatakan bahwa RBC memiliki
efisiensi penyisihan lebih tinggi hingga 40-80% karena kontak antara air limbah
dan biofilm terjadi lebih baik dan konsentrasi oksigen lebih besar.
15
Tabel 11 Hasil rancangan unit rotating biological contactor
Clarifier merupakan unit sedimentasi sekunder yang berfungsi untuk
mengendapkan Mixed Liquor Suspended Solids (MLSS) dari unit pengolahan
biologis. Mekanisme pengendapan adalah secara gravitasi (Qasim 2000; WEF
2005). Clarifier dirancang sebanyak dua buah dengan diameter dan kedalaman
masing-masing sebesar 18 dan 3.7 m. Kuantitas lumpur yang dihasilkan sebesar
930.56 kg/hari. Lumpur yang dihasilkan di unit ini akan dialirkan ke unit
pengolahan lumpur thickener dan air efluen akan dialirkan menuju disinfeksi
(Davis 2000).
Tabel 12 Hasil rancangan unit clarifier
16
Air limbah memiliki kandungan bakteri patogen yang dapat dihilangkan
dengan unit disinfeksi sinar UV. Kandungan TSS serta minyak dan lemak pada air
limbah perlu diperhatikan karena kedua kandungan ini mampu melindungi bakteri.
Mekanisme kerja disinfeksi UV adalah merusak DNA atau RNA mikroorganisme,
sehingga mikroorganisme tidak mampu untuk membelah diri (Davis 2010;
Metcalf dan Eddy 2003; Qasim 2000). Dalam rancangan ini digunakan parshall
flume di bagian hulu dan hilir untuk mengukur debit aliran. Unit disinfeksi terdiri
dari empat buah saluran, dua bank, dan dua buah modul dengan total lampu UV
162 buah. Lampu ini disusun sepanjang 1.5 m dengan panjang efektif busur 1.47
m dan daya lampu 18.2 W/ m arc. Dalam Davis (2010), kriteria kecepatan aliran
dalam disinfeksi 0.05 m/det-0.4 m/det dengan waktu kontak 6-40 det. Hasil
rancangan sesuai dengan kriteria Davis (2010) yaitu kecepatan aliran berkisar 0.3
m/det dengan waktu paparan 21 detik. Penelitian unit disinfeksi air limbah hasil
rumah potong hewan, menggunakan tambahan asam organik, intensitas lampu UV
yang tinggi, serta proses pemanasan sehingga lumpur yang dihasilkan bebas
bakteri patogen (Baruth 2005; Mittal 2006).
Tabel 13 Hasil rancangan unit disinfeksi
Lumpur merupakan salah satu produk dari proses IPAL yang perlu diolah.
Unit sludge thickener berfungsi meningkatkan konsentrasi lumpur, sehingga kadar
air akan berkurang Metode yang digunakan dalam perancangan ini adalah metode
gravitasi (Davis 2010; Qasim 2000). Studi kasus ini menggunakan kriteria
17
rancangan untuk lumpur yang sudah tercampur dari sedimentasi primer dan
pengolahan biologis.
Tabel 14 Karakteristik lumpur yang akan diolah dalam unit sludge thickener
Tabel 15 Hasil rancangan unit sludge thickener
Sludge thickener memiliki penampang berbentuk lingkaran dengan diameter
6 m dan kedalaman 3.02 m. Unit ini dilengkapi fasilitas tangki pencampuran
dengan volume 39.89 m3 yang berfungsi untuk mencampurkan lumpur yang
dihasilkan pada unit-unit sebelumnya. Tangki pencampuran dilengkapi dengan
paddle berdimensi 2 x 0.23 m. Metode thickening lumpur dengan gravitasi
berdampak pada timbulnya masalah kebauan (Davis 2010).
Unit pengolahan lumpur lainnya adalah sludge digester yang menggunakan
bantuan mikroorganisme untuk menstabilkan partikel-partikel organik dengan
18
menghasilkan metana dan karbon dioksida. Pengolahan lumpur terjadi secara
anaerobik karena semua material organik dapat diproses melalui proses
pemanasan. Pengolahan lumpur ini menghasilkan gas metana dalam jumlah besar
sehingga gas ini dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam proses pemanasan
(Liu 2007; Qasim 2000).
Tabel 16 Karakteristik lumpur pada kondisi semua aliran menuju sludge digester
Tabel 17 Hasil rancangan unit sludge digester
Unit sludge digester mudah untuk mengkonversi partikel organik menjadi
asam organik, alkohol, dan bakteri baru, sehingga unit ini cocok untuk
menstabilkan BOD dan COD (Davis 2010). Dimensi sludge digester adalah
diameter 10.6 m dan kedalaman 5.79 m. Fasilitas pemanasan lumpur yang
dirancang menghasilkan panas sebesar 91000 kJ/jam dan gas metan yang
dihasilkan unit ini 119.84 m3/hari. Nilai solids loading yang dirancang adalah 2.39
19
kg/m3hari, sesuai dengan observasi Davis (2010), yaitu dengan rentang 1.6-4.8
kg/m3hari.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kesimpulan penelitian ini:
1. Karakteristik air limbah yang dianalisis adalah air limbah PT. L yang diambil
pada tanggal 28 Maret 2013. Air limbah dianalisis berdasarkan Keputusan
Menteri Lingkungan Hidup No. 3 Tahun 2010 dan Keputusan Gubernur DKI
Jakarta No. 582 Tahun 2005. Parameter air limbah yang berada diatas baku
mutu adalah TSS, NH 3 , BOD, dan COD.
2. Alternatif rancangan unit IPAL yang dipilih adalah bak ekualisasi, bak
penampung, bar screen, grit chamber, sedimentasi primer, rotating biological
contactor, clarifier, disinfeksi, sludge thickener, dan sludge digester. Unit
pengolahan biologis attached growth terpilih adalah unit RBC karena unit ini
mampu menyisihkan BOD lebih besar dengan efluen 15 mg/L.
Saran
Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk mengetahui efektifitas
keseluruhan rancangan unit IPAL yang telah direncanakan. Penelitian dapat
dilakukan dengan meneliti secara lebih detail mekanisme kerja unit RBC,
terutama penggunaan mikroorganisme dalam efektifitas penyisihan polutan air
limbah.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03 Tahun
2010 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri.
Baruth, E. E. 2005. Water Treatment Plant Design Fourth Edition. New York:
McGraw-Hill.
Cortez S, Teixeira P, Oliveira R, Mota M. 2008. Rotating Biological Contators : A
Review on Main Factors Affecting Performance. Environmental Science
Biotechnology (7)2: 155-172.doi : 10.1007/s11157/008-9127-x.
Davis, Mackenzie L. 2010. Water and Wastewater Engineering Design Principles
and Practice. New York: McGraw-Hill Inc.
Evans AE, Ellis TG. Gullicks H, Ringelestein. 2004. Trickling Filter Nitrification
Performance Characteristics and Potential of Full-Scale Municipal Wastewater
Treatment Facility. ASCE 130(11): 1280-1288.doi: 10.1061/(ASCE)07339372(2004)130:11(1280).
Friedler E, Kovalio R, Galil N. I. On-site Greywater Treatment and Reuse in
Multi-Storey Buildings. Water Science & Technology 51(10): 187-194 .
Liu, S. X. 2007. Food and Agricultural Wastewater Utilization and Treatment.
Iowa: Blackwell Publishing.
Metcalf & Eddy. 2003. Wastewater Engineering Treatment and Reuse (Forth
Edition) Singapura: McGraw-Hill Companies Inc.
20
Mittal, G. S. 2006. Treatment of Wastewater from Abattoirs Before Land
Application- A Review. Bioresources Technology 97(9): 1119-1135.doi:
10.1016/j.biortech.2004.11.021.
[NESC]. National Environmental Service Center. 2004. The Attached Growth
Process – An Old Technology Takes on New Forms. Winter 15(1) : 1-7
Pakhsirajan K, Sivasankar A, Sahoo N.K. 2011. Decolourization of Sythentic
Wastewater Containing Azo Dyes by Immobilized Phanerochaete
chrysosporium in a continuosly Operated RBC Reactor. Microbiol
Biotechnology 89(9): 1223-1232.doi : 10.1007/s00253-010-2906-7.
Parker DS, Newman JA. 2006. New Process Design Procedure for Dealing with
Variable Trickling Filter Effluent Suspended Solids. ASCE 132(7): 758763.doi: 10.1061/(ASCE)0733-9372(2006)132:7(758).
Randall AA, Sullivan JM, Randall CW. 1997. Industrial Pretreatment : Trickling
Filter Performance and Design. ASCE 123(11): 1072-1079.
Setiyono, Yudo S. 2008. Dampak Pencemaran Lingkungan Akibat Limbah
Industri Pengolahan Ikan di Muncar. Jurnal Akuakultur Indonesia 4 (1) : 69-80.
Spellman, Frank R. 2009. Handbook of Water and Wastewater Treatment Plant
Operation (Second Edition) New York : CRC Press.
Tawfik A, Temmink H, Zeeman G, Klapwijk B. 2006. Sewage Teatment in A
Rotating Biological Contactor (RBC) System. Water, Air, and Soil Pollution
175 (1): 275-289.doi : 10.1007/s11270-006-9138-6.
Qasim, Syed R. 2000. Wastewater Treatment Plants : Planning, Design, and
Operation. Singapura : Technomic Publishing Company.
[WEF] Water Environment Federation. 2005. Clarifier Design. Alexandria : WEF
Press.
21
LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir perhitungan unit bak ekualisasi
22
Lampiran 2 Diagram alir perhitungan unit bar screen
23
Lampiran 3 Diagram alir perhitungan unit grit chamber
24
Lampiran 4 Diagram alir perhitungan unit sedimentasi primer
25
Lampiran 5 Diagram alir perhitungan unit trickling filter
26
Lampiran 6 Diagram alir perhitungan unit rotating biological contactor
27
Lampiran 7 Diagram alir perhitungan unit clarifier
28
Lampiran 8 Diagram alir perhitungan unit disinfeksi
29
Lampiran 9 Diagram alir perhitungan unit sludge thickener
30
Lampiran 10 Diagram alir perhitungan unit sludge digester
31
Lampiran 11 Fluktuasi debit, BOD, dan TSS di PT. L selama 24 jam
32
Lampiran 12 Hasil perhitungan BOD dan TSS di bak ekualisasi
33
Lampiran 13 Gambar rancangan unit bak ekualisasi
34
Lampiran 13 Gambar rancangan unit bak ekualisasi (lanjutan)
34
35
Lampiran 14 Gambar rancangan unit bak penampung
36
Lampiran 14 Gambar rancangan unit bak penampung (lanjutan)
36
37
Lampiran 15 Gambar rancangan unit bar screen
38
Lampiran 15 Gambar rancangan unit bar screen (lanjutan)
38
39
Lampiran 16 Gambar rancangan unit grit chamber
40
Lampiran 16 Gambar rancangan unit grit chamber (lanjutan)
40
41
Lampiran 16 Gambar rancangan unit grit chamber (lanjutan)
42
Lampiran 17 Gambar rancangan unit sedimentasi primer
42
43
Lampiran 17 Gambar rancangan unit sedimentasi primer (lanjutan)
44
Lampiran 17 Gambar rancangan unit sedimentasi primer (lanjutan)
44
45
Lampiran 17 Gambar rancangan unit sedimentasi primer (lanjutan)
46
Lampiran 17 Gambar rancangan unit sedimentasi primer (lanjutan)
46
47
Lampiran 18 Gambar rancangan unit trickling filter
48
Lampiran 18 Gambar rancangan unit trickling filter (lanjutan)
48
49
Lampiran 19 Gambar rancangan unit rotating biological contactor
50
Lampiran 19 Gambar rancangan unit rotating biological contactor (lanjutan)
50
51
Lampiran 20 Gambar rancangan unit clarifier
52
Lampiran 20 Gambar rancangan unit clarifier (lanjutan)
52
53
Lampiran 21 Gambar rancangan unit disinfeksi
54
Lampiran 21 Gambar rancangan unit disinfeksi (lanjutan)
54
55
Lampiran 22 Gambar rancangan unit sludge thickener
56
Lampiran 22 Gambar rancangan unit sludge thickener (lanjutan)
56
57
Lampiran 23 Gambar rancangan unit sludge digester
58
Lampiran 23 Gambar rancangan unit sludge digester (lanjutan)
58
59
Lampiran 23 Gambar rancangan unit sludge digester (lanjutan)
60
Lampiran 24 Lay out IPAL PT. L
60
61
RIWAYAT HIDUP
Anindya Sekar Putri lahir di kota Manado pada tanggal 19 Januari 1992.
Penulis merupakan anak kedua dari tiga bersaudara dari pasangan Munas Ari
Subangun dan Suhartatik. Penulis menempuh pendidikan di SMPN 8 Depok
(2003-2006) dan melanjutkan di SMAN 2 Depok pada tahun 2006-2009. Pada
tahun 2009, penulis melanjutkan studi di Institut Pertanian Bogor di Departemen
Teknik Sipil dan Lingkungan, Fateta melalui jalur USMI.
Selama menjalani masa studinya, penulis aktif mengikuti berbagai
kepanitiaan dan organisasi, seperti BEM-F dan Himatesil. Penulis juga aktif
menjadi asisten praktikum, diantaranya adalah asisten praktikum mata kuliah
Mekanika Zat Alir serta Teknik Pengelolaan Kualitas Udara. Pada tahun 2012,
penulis menjalani praktek lapangan di PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang dengan
judul laporan “Evaluasi Kualitas Udara Emisi di PT Pupuk Sriwidjaja
Palembang.”