Pengolahan Limbah Domestik Menggunakan Metode Anaerobic Baffled Reactor (Studi kasus: Royal Sumatra, Medan)

PERENCANAAN PENGOLAHAN LIMBAH DOMESTIK

MENGGUNAKAN METODE

ANAEROBIC BAFFLED

REACTOR

(STUDI KASUS: PERUMAHAN ROYAL SUMATRA, MEDAN)

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat Untuk Memenuhi Ujian Sarjana Teknik Sipil

BRAM PARADA SIMATUPANG 080404079

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

ABSTRAK

Limbah Domestik merupakan jumlah pencemar terbesar yang masuk ke perairan yang berasal dari air bekas cucian, kamar mandi, dapur, dan buangan eksreta yang dipandang berbahaya karena dapat menjadi penyebaran penyakit.Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk merencanakan pengolahan limbah domestik secara komunal menggunakan metode ABR (anaerobic baffled reactor). Jika dirancang dengan baik, ABR dapat berfungsi mengendalikan potensi rembesan tinja ke sumber air tanah, dan menurunkan kandungan organik air limbah domestik sehingga air dapat digunakan untuk kebutuhan mahluk hidup. Batasan masalah yang ditinjau dari penulisan tugas akhir ini adalah perkiraan debit limbah dari kawasan perumahan Royal Sumatra, Serta tinjauan penurunan kandungan BOD air limbah domestik sesuai baku mutu.

Metode penelitian yang digunakan yaitu metode pengumpulan dan analisa data. Data yang digunakan adalah data primer dan data sekunder kemudian dianalisa berdasarkan perbandingan data eksisting dan hasil metode ABR serta dievaluasi berdasarkan nilai BOD effluent saluran eksisting dengan nilai ABR.

Untuk menentukan dimensi ABR yang tepat perlu ditinjau dari estimasi jumlah penduduk dan menghitung limbah domestik yang dihasilkan. Setelah dimensi didapatkan, hitung penurunan kandungan BOD air limbah. Penurunan BOD air limbah ditinjau dari faktor waste water strength, temperatur, jumlah chamber ABR, HRT (Hydraulic Retention Time), volume BOD loading.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa ABR cukup efektif menekan pencemaran lingkungan ditinjau dari penurunan kandungan BOD air limbah domestik hingga 70%. Desain ABR yang didapat dari hasil perhitungan bervariasi antara 10,5m x 2m x 1,8m hingga 18m x 2m x1,8m

KATA PENGANTAR

Puji syukur bagi Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Berkat, kasih, karunia yang telah Tuhan berikan kepada penulis, memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini.

Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah:

“Pengolahan Limbah Domestik Menggunakan Metode Anaerobic Baffled Reactor (Studi kasus: Royal Sumatra, Medan)”

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :

1. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia Tarigan, M.Sc. selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

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

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

5. Ibu Emma Patricia Bangun, ST. M.Eng dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT, selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

6. Ayahanda Drs. Badia Simatupang, MM dan Ibunda Rosaliana Silalahi tercinta, kakak saya Jurike Simatupang S.Pd., Aida Simatupang S.Sos., Omega Simatupang

S.E.Ak., Sari Simatupang S.Pd., Ivana Simatupang S.Pd. yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat.

7. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

8. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Bang Edi dan Bang Amin). 9. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008,

10. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, April 2014 Penulis,

( Bram Parada Simatupang) 08 0404 079

Halaman

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... ... iv

DAFTAR TABEL ... vii

i DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR NOTASI ... ... xi

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

i BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 3

1.3 Pembatasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan ... 4

1.5 Manfaat ... 5

1.6 Sistematika Penulisan ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 7

2.1 Limbah ... 7

2.2 Limbah Domestik ... 7

2.3. Karakteristik Dan Komposisi Limbah Domestik ... 9

2.4. Sistem Pengolahan Limbah Domestik ... 13

2.4.1 Tangki Septik ... 16

2.4.3 Anaerobic Baffled Reactor ... 19

2.4.4 Tangki Septik Bersekat Dengan Filter Dan Tanaman ... 23

BAB III METODE PENELITIAN ... 25

3.1. Waktu Penelitian ... 25

3.2. Metode Pengumpulan Data ... 25

3.3. Tahapan Penelitian ... 25

3.4. Relevansi ... 28

BAB IV PEMBAHASAN DAN ANALISA DATA ... 32

4.1. Gambaran Umum Wilayah Perencanaan ... 32

4.2. Uraian Proses Rancangan ... 33

4.2.1 Kriteria ABR 1 ... 36

4.2.2 Kriteria ABR 2 ... 39

4.2.3 Kriteria ABR 3 ... 42

4.3. Dimensi ABR ... 45

4.3.1. Dimensi ABR I – Kluster Ruby ... 46

4.3.2. Dimensi ABR II – Kluster Diamond ... 55

4.3.3. Dimensi ABR III – Kluster Sapphire ... 64

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 73

5.1 Kesimpulan ... 73

5.2 Saran ... 73

DAFTAR PUSTAKA ... 74

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Rataan Aliran Limbah dari Daerah Pemukiman ... 8

Tabel 2.2 Komposisi Fisik dan Kimia Tinja ... 12

Tabel 2.3 Komposisi Air Limbah Dari Kamar Mandi dan WC ... 12

Tabel 2.4 Perbandingan Proses Aerobik dan Anaerobik ... 16

Tabel 2.5 Kelebihan dan Kekurangan ABR ... 22

Tabel 2.6 Kriteria Desain ABR ... 22

Tabel 2.7 Tipe Pembuatan Desain ABR ... 23

Tabel 4.1 Gambaran Umum Stage-2 Royal Sumatra ... 31

Tabel 4.2 Spesifikasi Kriteria Pengolahan ABR ... 33

Tabel 4.3 Kriteria Desain Pengolahan ABR ... 43

Tabel 4.4 Kriteria Perencanaan ABR ... 43

Tabel 4.5 Dimensi Pengolahan ABR I – Kluster Ruby ... 52

Tabel 4.6 Dimensi Pengolahan ABR II – Kluster Diamond ... 61

Halaman

Gambar 1.1 Peta Lokasi Penelitian ... 4

Gambar 2.1 Pengelompokkan Kandungan Air Limbah ... 9

Gambar 2.2 Pengolahan Individu Pada Lingkungan Terbatas ... 14

Gambar 2.3 Pengolahan Limbah Secara Komunal ... 14

Gambar 2.4 Skema Pengolahan Limbah Menggunakan Septic Tank ... 16

Gambar 2.5 Anaerobic Filter ... 18

Gambar 2.6 Anaerobic Baffled Reactor ... 20

Gambar 3.1 Alur Pengolahan Limbah dengan Septic Tank ... 28

Gambar 3.2 Detail Septic Tank ... 28

Gambar 3.2 Skema Pengolahan Limbah Menggunakan ABR ... 29

Gambar 3.2 Detail ABR ... 29

Gambar 4.1 Peta Perumahan Royal Sumatra ... 30

Gambar 4.2 Lokasi Pengolahan ABR I ... 34

Gambar 4.3 Lokasi Pengolahan ABR II ... 37

Gambar 4.4 Lokasi Pengolahan ABR III ... 40

Gambar 4.5 HRT dengan Faktor Pengurangan COD -I ... 44

Gambar 4.6 Rasio Pengurangan COD dengan Pengurangan BOD -I ... 45

Gambar 4.7 Pengurangan Volume Lumpur Selama Penyimpanan-I ... 46

Gambar 4.8 Hubungan Faktor BOD Remove dengan BOD influent-I ... 49

Gambar 4.9 Grafik Faktor Temperatur-I ... 50

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Chamber dan BOD removal-I ... 50

Gambar 4.11 Faktor HRT dalam Baffled Reactor-I... 51

Gambar 4.12 Faktor Volumetric BOD Loading-I ... 51

Gambar 4.13 HRT dengan Faktor Pengurangan COD -II ... 53

Gambar 4.14 Rasio Pengurangan COD dengan Pengurangan BOD -II ... 54

Gambar 4.16 Hubungan Faktor BOD Remove dengan BOD influent-II ... 58

Gambar 4.17 Grafik Faktor Temperatur-II ... 59

Gambar 4.18 Grafik Hubungan Chamber dan BOD removal-II ... 59

Gambar 4.19 Faktor HRT dalam Baffled Reactor-II ... 60

Gambar 4.20 Faktor Volumetric BOD Loading-II ... 60

Gambar 4.21 HRT dengan Faktor Pengurangan COD -III ... 62

Gambar 4.22 Rasio Pengurangan COD dengan Pengurangan BOD -III ... 63

Gambar 4.23 Pengurangan Volume Lumpur Selama Penyimpanan-III ... 64

Gambar 4.24 Hubungan Faktor BOD Remove dengan BOD influent-III ... 67

Gambar 4.25 Grafik Faktor Temperatur-III ... 68

Gambar 4.26 Grafik Hubungan Chamber dan BOD removal-III ... 68

Gambar 4.27 Faktor HRT dalam Baffled Reactor-III ... 69

DAFTAR ISTILAH

ABR : Anaerobic Baffled Reactor IPAL : Instalasi Pengolahan Air Limbah IPLT : Instalasi Pengolahan Limbah Tinja on site : Pengolahan individual

off site : Pengolahan komunal Up-flow Velocity : Kecepatan aliran ke atas

Peak Flow Rate : Kecepatan aliran puncak

Effluent : Nilai parameter limbah yang masuk ke pengolahan Influent : Nilai parameter limbah hasil pengolahan

UASB : Upflow Anaerobic Sludge Blanket Tractive Force : Pembilasan sendiri

MCK : Mandi Cuci Kakus PE : Population Ekuivalen HRT : Hydarulic Retention Times COD : Chemical Oxygen Demand BOD : Biological Oxygen Demand TSS : Total Suspended Solid ฀P : Jumlah penghuni perumahan

Q : Debit limbah

Vs : Volume sludge

ABSTRAK

Limbah Domestik merupakan jumlah pencemar terbesar yang masuk ke perairan yang berasal dari air bekas cucian, kamar mandi, dapur, dan buangan eksreta yang dipandang berbahaya karena dapat menjadi penyebaran penyakit.Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk merencanakan pengolahan limbah domestik secara komunal menggunakan metode ABR (anaerobic baffled reactor). Jika dirancang dengan baik, ABR dapat berfungsi mengendalikan potensi rembesan tinja ke sumber air tanah, dan menurunkan kandungan organik air limbah domestik sehingga air dapat digunakan untuk kebutuhan mahluk hidup. Batasan masalah yang ditinjau dari penulisan tugas akhir ini adalah perkiraan debit limbah dari kawasan perumahan Royal Sumatra, Serta tinjauan penurunan kandungan BOD air limbah domestik sesuai baku mutu.

Metode penelitian yang digunakan yaitu metode pengumpulan dan analisa data. Data yang digunakan adalah data primer dan data sekunder kemudian dianalisa berdasarkan perbandingan data eksisting dan hasil metode ABR serta dievaluasi berdasarkan nilai BOD effluent saluran eksisting dengan nilai ABR.

Untuk menentukan dimensi ABR yang tepat perlu ditinjau dari estimasi jumlah penduduk dan menghitung limbah domestik yang dihasilkan. Setelah dimensi didapatkan, hitung penurunan kandungan BOD air limbah. Penurunan BOD air limbah ditinjau dari faktor waste water strength, temperatur, jumlah chamber ABR, HRT (Hydraulic Retention Time), volume BOD loading.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa ABR cukup efektif menekan pencemaran lingkungan ditinjau dari penurunan kandungan BOD air limbah domestik hingga 70%. Desain ABR yang didapat dari hasil perhitungan bervariasi antara 10,5m x 2m x 1,8m hingga 18m x 2m x1,8m

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pencemaran lingkungan merupakan konsekuensi dari setiap kegiatan manusia yang berkaitan langsung dengan lingkungan, dimana potensi timbulnya pencemaran berjalan tegak lurus dengan jumlah populasi dan kegiatan manusia. Limbah domestik merupakan jumlah pencemar terbesar yang masuk ke perairan yang berasal dari air bekas cucian, kamar mandi, dan dari dapur. Selain itu buangan eksreta yaitu tinja dan urine manusia dipandang berbahaya karena dapat menjadi media penyebaran penyakit.

UUPPLH nomor 32 tahun 2009 menyatakan, lingkungan hidup merupakan kesatuan ruang dengan semua benda, daya, keadaan dan mahluk hidup, termasuk manusia dan perilakunya yang mempengaruhi alam itu sendiri, kelangsungan perikehidupan, dan kesejahteraan manusia dan mahluk hidup lainnya. Berdasarkan uraian tersebut dapat disimpulkan bahwa manusia merupakan faktor yang sangat berpengaruh terhadap lingkungan dan memiliki peranan yang sangat penting dalam upaya pelestarian lingkungan hidup, namun kecenderungannya manusia banyak melakukan kegiatan yang menyebabkan pencemaran sehingga terjadinya penurunan fungsi lingkungan.

Faktor utama penyebab tingginya pencemaran lingkungan dari limbah domestik dikarenakan tidak memadainya akses sanitasi publik dan teknologi yang diterapkan. Permasalahan yang terjadi yaitu laju perkembangan pembangunan sarana pengelolaan air limbah domestik secara terpusat sangat lambat, serta teknologi pengolahan air limbah rumah tangga secara individual ataupun semi

komunal tidak memadai dan kurang sekali sehingga pengelolaan tidak dapat dilakukan secara maksimal. Sistem pembuangan air limbah yang digunakan masyarakat yakni air limbah yang berasal dari kakus dialirkan ke dalam tangki septik dan diresapkan ke dalam tanah atau di buang ke saluran umum. Sedangkan air limbah toilet yang berasal dari kamar mandi, mencuci, dan serta buangan dapur langsung disalurkan ke drainase umum, sehingga potensi pencemaran dan dampak lingkungan yang ditimbulkan akan berdampak langsung pada kehidupan manusia dan ekosistem sekitar.

Royal Sumatra merupakan salah satu kawasan perumahan mewah yang berada di Kota Medan, dengan luas ±2,532,832 m2 yang berpotensi menimbulkan pencemaran lingkungan dari limbah domestik yang berasal dari kegiatan memasak, mandi, mencuci, dan aktifitas pembuangan pada toilet. Jumlah rumah yang di bangun pada perumahan Royal Sumatra sampai dengan 10 Oktober 2013 yaitu 392 unit rumah, terdiri dari 212 rumah di stage-1 dan 180 rumah di stage-2. Dengan potensi pencemaran yang akan terjadi, mengingat Royal Sumatra memiliki lahan yang luas, jumlah pembangunan rumah yang banyak, dan tentu memiliki tingkat populasi yang banyak, oleh karena itu perlu dilakukan perencanaan pengolahan limbah domestik, yakni dengan membuat sistem jaringan dari rumah ke saluran pengumpul dan kemudian diolah dengan teknologi sehingga mencapai baku mutu yang ditetapkan agar aman dibuang ke lingkungan.

Anaerobic Baffled Reactor (ABR) merupakan salah satu alternatif pengolahan limbah domestik yang berasal dari kawasan perumahan dengan lahan yang sempit. Jika dirancang dengan baik ABR dapat berfungsi mengendalikan potensi rembesan limbah tinja ke sumber air tanah, dan menurunkan kandungan

organik air limbahdomestik sehingga air dapat digunakan untuk kebutuhan mahluk hidup.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian diatas, dapat dirumuskan permasalahan penelitian yaitu bagaimana merencanakan pengolahan limbah domestik pada kawasan perumahan dengan sistem Anaerobic Baffled Reactor (ABR).

1.3. Pembatasan Masalah

Penulis menyadari bahwasanya dalam penyusunan tinjauan pustaka, pengambilan data, pengelolaan dan pembahasan mengenai studi perencanaan pengolahan limbah domestik pada kawasan perumahan dengan sistem Anaerobic Baffled Reactor (ABR).ini tentu akan sangat mungkin dikembangkan secara detail dan menjadi luas serta dapat menyangkut beberapa hal yang berhubungan baik langsung maupun tidak langsung dengan topik pembahasan.

Untuk itu agar permasalahan tidak terlalu meluas sehingga dapat mengaburkan masalah yang sebenarnya, maka perlu dibuat batasan masalah sebagai berikut:

1. Penelitian pengolahan limbah domestik hanya mencakup kawasan stage-2 kawasan perumahan royal sumatra.

2. Perencanaan sistem pengolahan ABR yang dilakukan.

Gambar 1.1. Peta Lokasi Penelitian Tugas Akhir, Royal Sumatra – Medan

Gambar 1.1. merupakan peta lokasi studi. Ditinjau dari gambar, terdapat daerah yang ditandai dengan garis putus-putus. Daerah tersebut merupakan cluster

rumah yang akan dijadikan objek penelitian pengolahan air limbah domestik di daerah tersebut.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan penyusunan Tugas Akhir ini adalah:

1. Melakukan studi perencanaan pengolahan limbah domestik komunal dengan sistem pengolahan ABR pada kawasan perumahan Royal Sumatra.

2. Mempelajari serta mengevaluasi kelayakan pengolahan limbah menggunakan metode ABR pada kawasan stage-2 perumahan Royal Sumatera, Medan.

1.5. Manfaat Penelitian

Hasil yang diperoleh dari tugas akhir ini diharapkan dapat memberi manfaat sebagai berikut:

1. Bagi penulis, studi perencanaan ini merupakan penerapan ilmu pengetahuan yang telah didapat di bangku perkuliahan.

2. Dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan pengembang kawasan perumahan dalam pengelolaan limbah.

3. Hasil dari tugas akhir ini dapat digunakan untuk penelitian lebih lanjut mengenai pengolahan air dari drainase menjadi air layak minum.

1.6. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan dari skripsi ini adalah: 1. Bagian Awal

Bagian awal mencakup halaman sampul depan, halaman judul, halaman persetujuan, halaman persembahan, abstrak, kata pengantar, daftar isi, daftar tabel, dan daftar lampiran.

2. Bagian Utama

Bab I; Pendahuluan, Berisi tentang hal-hal yang menjadi latar belakang penelitian ini, tujuan yang ingin dicapai dan manfaat penelitian ini serta pembatasan permasalahan.

Bab II; Landasan Teori, Berisi tentang teori-teori yang mendukung penelitian ini yang bersumber dari berbagai literatur mengenai permasalahan yang dibahas untuk mencapai tujuan yang diinginkan, teori yang dibahas meliputi teori

sumber limbah domestik, karakteristik dan komposisi limbah domestik, dan sistem pengolahan limbah domestik.

Bab III; Kegiatan Riset, Berisi tentang langkah-langkah yang dilakukan dalam pemecahan masalah hingga penarikan kesimpulan berdasarkan teori yang terdapat di Bab II.

Bab IV; Pembahasan dan Analisa, Berisi tentang proses pengumpulan data, pengolahan data dan hasil analisa data untuk mempermudah penarikan kesimpulan.

Bab V; Kesimpulan dan Saran, Berisi hasil akhir atau kesimpulan yang merupakan hasil pemecahan masalah mengenai pengolahan limbah dengan sistem ABR dan jaringan penyaluran menuju pengolahan.

3. Bagian Akhir

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Limbah

Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga). Di mana masyarakat bermukim, di sanalah berbagai jenis limbah akan dihasilkan. Ada sampah, adblack water), dan ada air buangan dari berbagai aktivitas domestik lainnya (grey water).

Limbah padat lebih dikenal sebagai dikehendaki kehadirannya karena tidak memiliki nilai ekonomis. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini terdiri dari bahan kimia Senyawa organik dan Senyawa anorganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah. Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah.

2.2. Limbah Domestik

Pencemaran limbah di Indonesia pada umumnya disebabkan oleh limbah dari kegiatan domestik, kegiatan industri, pertanian dan pertenakan yang masuk ke sumber air. Kegiatan tempat tinggal, hotel, sekolah, kampus, perkantoran, pertokoan, pasar, dan fasilitas-fasilitas pelayanan umum adalah sumber asal limbah domestik yang merupakan jumlah pencemar terbesar. Air limbah domestik dapat dikelompokkan menjadi air buangan kamar mandi, air buangan dapur dan cucian

yang disebut grey water, air buangan WC (berupa tinja) yang disebut black water, serta limbah padat berupa sampah.

Air limbah mempengaruhi tingkat kekeruhan, BOD, COD, dan kandungan organik jika dibuang ke badan air. Salah satu kandungan limbah domestik yang berbahaya bagi manusia adalah bakteri E.coli yang berasal dari kotoran manusia. Yang menjadi permasalahan umum di Indonesia adalah air limbah dari kegiatan rumah tangga sebagian besar dialirkan langsung ke sungai tanpa pengolahan yang memadai. Ditambah lagi kegiatan domestik mempunyai kontribusi terhadap limbah padat, terutama sampah yang dibuang ke sungai.

Sumber utama limbah domestik dari masyarakat berasal dari daerah perumahan dan daerah perdagangan. Untuk daerah perumahan aliran limbah biasanya diperhitungkan dengan kepadatan penduduk rata-rata per orang dalam membuang air limbah. Adapun besar rata-rata air limbah yang berasal dari daerah hunian dapat dilihat dari Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Rataan Aliran Limbah dari Daerah Pemukiman

No. Sumber

Unit

Jumlah Aliran (L/Unit/Hari)

Antara Rata-rata

1. 2. 3.

Apartemen Hotel

Tempat tinggal keluarga: Rumah pada umumnya Rumah yang lebih baik Rumah mewah

Rumah agak modern Rumah pondok Orang Orang Orang Orang Orang Orang Orang 200-300 150-220 190-350 250-400 300-550 100-250 100-240 260 190 280 310 380 200 190

Sumber: Metcalf and Eddy, 2003

Air limbah sangat berbahaya terhadap kesehatan manusia mengingat banyak penyakit yang dapat ditularkan melalui air limbah. Berbagai penyakit, terutama penyakit yang berkaitan dengan kulit dan pencernaan seperti diare, disentri, dan penyakit infeksi usus lainnya merupakan penyebab dari kualitas air yang digunakan tidak memenuhi syarat kesehatan. Dampak lain pencemaran air bukan saja terhadap kesehatan tetapi juga terhadap ekonomi secara umum, misalnya terhadap harga air minum kepada pelanggan. Pengaruh lain yang ditimbulkan akibat terjadinya pencemaran air adalah kualitas air baku yang mengandung racun, ekosistem sungai dan danau yang tidak seimbang untuk mendukung keanekaragaman hayati, terutama kehidupan biota air, penurunan kualitas air tanah serta terhadap estetika lingkungan.

2.3. Karakteristik dan Komposisi Limbah Domestik

Berdasarkan sumber asalnya, air limbah mempunyai komposisi yang sangat bervariasi dari setiap tempat dan setiap saat. Tetapi secara garis besar zat-zat yang terdapat di dalam air limbah dapat dikelompokkan seperti Gambar 2.1.

Sumber: Sugiharto, 2003

Gambar 2.1. Pengelompokkan Kandungan Air Limbah

Penentuan kuantitas air limbah dipengaruhi berbagai faktor sehingga sangat sulit ditentukan secara pasti. Banyaknya air limbah yang dibuang dipengaruhi oleh jumlah air bersih yang dibutuhkan perkapita. Pada umumnya jumlah air limbah berkisar 60-80% dari jumlah air bersih yang dibutuhkan. Keadaan masyarakat dan lingkungan suatu daerah juga akan mempengaruhi besarnya air limbah yang dibuang. Berdasarkan tingkat perkembangan suatu daerah, jumlah limbah yang dibuang di kota lebih besar dibandingkan dengan jumlah limbah yang dibuang di desa. Sedangkan untuk kualitas limbah dapat diketahui melalui beberapa karakteristiknya yang meliputi sifat fisik, kimia, dan biologis air limbah.

Sifat fisik air limbah yaitu bahan padat yang terapung, tersuspensi, terlarut, dan mengendap terdiri dari pasir dan lumpur kasar, lumpur halus, dan lumpur

AIR LIMBAH

Air (99,9%)

Bahan padat (0,1%) Organik

Protein 65% Karbohidrat 25%

Lemak 10%

Anorganik

Butiran Garam Metal

merupakan air limbah yang sedang mengalami proses pembusukkan, dan hitam untuk warna indikator air limbah yang sudah membusuk oleh bakteri anaerob. Bau busuk pada air limbah menandakan proses penguraian pada kondisi anaerob dan suhu air limbah biasanya lebih tinggi dari suhu air bersih. Sifat kimia air limbah yaitu adanya kandungan organik dan anorganik serta gas. Kandungan organik seperti minyak, lemak, protein, karbonat, dan kandungan anorganik meliputi kandungan senyawa kimia fosfor, belerang dan logam berat (Fe, Al, Mn, Mg, dan Pb) dengan kandungan gas-gas H2S4, CO2, dan CH4. Sedangkan sifat biologis air

limbah ditandai dengan berbagai jenis mikroorganisme yang terdapat di dalam air limbah seperti kelompok binatang, tumbuh-tumbuhan, dan protista seperti bakteri.

Air limbah yang dibuang ke alam akan mengalami proses dekomposisi secara alami yang dilakukan oleh mikroorganisme yang terdapat dalam air limbah menjadi bahan yang stabil dan di terima oleh lingkungan. Proses dekomposisi air limbah dilakukan secara anaerobik dan aerobik. Secara Anaerobik bahan organik terlarut akan mengalami proses penguraian oleh bakteri anaerob yang hidup tanpa oksigen menjadi senyawa organik sederhana seperti CO2, CH4, H2S, NH3, dan

gas-gas berbau. Dalam proses ini air limbah menjadi keruh, kotor, berbau busuk, serta terjadi pengendapan lumpur yang cukup besar dengan proses perombakan yang berjalan cukup lama. Proses penguraian bilologis dilakukan oleh bakteri aerob dengan menggunakan oksigen yang terlarut dalam air limbah untuk mengoksidasi bahan organik terlarut sampai semuanya terurai secara lengkap.

Limbah domestik yang berasal dari kegiatan rumah tangga yaitu tinja dan air seni yang memiliki karakteristik tersendiri dan dapat menjadi sumber penyebab timbulnya berbagai macam penyakit salurab pencernaan. Dalam keadaan normal,

manusia menghasilkan tinja rata-rata sehari sekitar 83 gram dan menghasilkan air seni sekitar 970 gram. Kedua jenis kotoran manusia ini sebagian besar berupa air, terdiri dari zat-zat organik (sekitar 20% untuk tinja dan 2,5% untuk air seni), serta zat-zat anorganik seperti nitrogen, asam folat, sulfur, dan sebagainya. Karakteristik dan komposisi biologis tinja terdapat beberapa mikroorganisme dan cacing dari golongan bakteri dan virus yang dapat menyebabkan berbagai penyakit. Sedangkan komposisi fisik dan kimia tinja dapat diperhatikan pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Komposisi Fisik dan Kimia Tinja

Zat yang dikandung Prosentase

Air

Bahan padat Nitrogen

Phospor (sebagai P2O5)

Potasium (sebagai K2O)

Karbon Kalsium

C/N

66-68 87-97 5-7 3-5,4 1-2,5 40-55

4-50 5-10

Sumber: Rahayu dan Wijayanti, 2008

Selain Komponen diatas, pada setiap gram tinja juga mengandung berjuta-juta mikroorganisme biologis yang pada umumnya tidak berbahaya bagi kesehatan atau tidak menyebabkan penyakit. Namun tinja berpotensi mengandung mikroorgansime patogen, terutama apabila manusia yang menghasilkan menderita penyakit saluran pencernaan makanan. Mikroorganisme tersebut dapat berupa bakteri, virus, protozoa, ataupun cacing-cacing parasit. Secara lebih khusus, maka air limbah yang berasal dari kamar mandi dan WC berupa feses dan urine mempunyai komposisi seperti pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Komposisi Air Limbah Dari Kamar Mandi Dan WC

Uraian Feses Urine

Jumlah per orang per hari (basah) Jumlah per orang per hari (kering) Uap air (kelembapan)

Bahan organik Nitrogen Fosfor Potasium Karbon Kalsium 135-270 gram 20-35 gram 66-80% 88-97% 5-7% 3-5,4% 1-2,5% 44-55% 4,5-5% 1-1,31 gram 0,5-0,7 gram 93-96% 93-96% 15-19% 2,5-5% 3-4,5% 11-17% 4,5-6%

Sumber: Sugiharto, 2003

Data mengenai sumber air limbah dapat dipergunakan untuk memperkirakan jumlah rata-rata aliran air limbah dari berbagai jenis perumahan. Semuanya harus dihitung perkembangan atau pertumbuhannya sebelum membuat suatu bangunan pengolahan air limbah serta merencanakan pemasangan saluran pembawaannya.

2.4. Sistem Pengolahan Limbah Domestik

Tingkat kemiskinan merupakan faktor yang menyebabkan tidak semua penduduk memiliki sarana pengolahan air limbah yang paling sederhana dan murah. Sungai dan saluran dijadikan tempat pembuangan tinja dan sekaligus tempat membuang limbah domestik sehingga terjadi polusi dan penyebaran penyakit menular lewat air. Sebagai upaya untuk mengendalikan polusi air maka perlu dilakukan pengolahan air limbah yang bertujuan untuk mengurangi kandungan

bahan pencemar di dalam air seperti senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen dan senyawa organik lain yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yang ada di alam. Proses pengolahan dilakukan sampai batas tertentu sehingga air limbah tidak mencemari lingkungan hidup.

Pengolahan air limbah dapat dibagi atas lima tahap pengolahan, yaitu: pengolahan awal (pretreatment), pengolahan tahap pertama (primary treatment), pengolahan tahap kedua (secondary treatment), pengolahan tahap ketiga (tertiary treatment), pengolahan lumpur (sludge treatment). Pengolahan awal dan tahap pertama melibatkan proses fisik yang bertujuan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dari aliran limbah. Pengolahan tahap kedua direncanakan untuk menghilangkan zat-zat terlarut dari air limbah yang tidak dapat dihilangkan dengan proses fisik biasa. Tahap ketiga merupakan pengolahan yang dilakukan untuk menghilangkan kontaminan tertentu yang tidak dapat dihilangkan dengan proses fisik sederhana.

Proses pengolahan air limbah dapat dilakukan secara individual (on site)

dan komunal (off site). Pengolahan air limbah secara individual dilakukan secara sendiri pada masing-masing rumah atau pada wilayah kecil yang terbatas terhadap limbah domestik yang dihasilkan. Sistem pengolahan air limbah domestik secara individual di uraikan pada diagram di Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Pengolahan lndividu Pada Lingkungan Terbatas

Air limbah dapur dari

Bangunan-bangunan Bak Kontrol

Air limbah kamar mandi dari

Bangunan-bangunan Bak Kontrol

Air kotor/Tinja dari

bangunan-bangunan Septic tank

Pengolahan limbah secara komunal adalah pengolahan air limbah yang dilakukan pada suatu kawasan pemukiman, industri, perdagangan yang pada umumnya dibuang mclalui jaringan riool kola untuk kemudian dialirkan menuju ke Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) dengan kapasitas besar. Sistem pengolahan air limbah secara komunal diuraikan dalam diagram di Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Pengolahan Limbah Secara Komunal

Meskipun dikenal paling murah, sarana on site masih memerlukan Instalasi Pengolahan Air Tanah (IPLT) dan armada truk tinja dengan pengolahan yang rumit. Oleh karena itu, sistem perpipaan dapat dipertimbangkan untuk sarana pengolahan limbah domestik dengan sistem off site beserta sistem perpipaan yang tertutup untuk black dan grey water, bebas pencernaran air tanah,dan bebas dari bau yang dapat mengurangi nilai estetika pada lingkungan. Namun pada pengolahan limbah dengan sistem pengolahan sentralisasi (Centralized Sewage Treatment System)

membutuhkan investasi yang cukup besar. Oleh karena itu proses pengolahan limbah secara komunal adalah pilihan yang penting dan realistis untuk mengolah limbah domestik di daerah perkotaan khususnya perumahan.

Daerah

Pemukiman Bak Kontrol

Bak Kontrol

Bak Kontrol

Badan air atau peresapan

Daerah Industri

Daerah Perdagangan

Daerah

Pendidikan Bak Kontrol

Instalasi Pengolahan

Jaringan Riool Kota

Pemilihan teknologi pengolahan air limbah tidak terlepas dari pemahaman masing-masing proses yang terlibat. Pertimbangan kelebihan dan kekurangan dari setiap proses sangat berguna untuk memilih proses yang paling tepat sehingga dihasilkan teknologi pengolahan air limbah yang efisien dengan menghasilkan kualitas efluen yang sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan. Pada Tabel 2.4. berikut disajikan perbandingan proses aerobik dan anaerobic dan beberapa teknologi yang digunakan untuk pengolahan limbah domestik secara anaerobic.

Tabel 2.4. Perbandingan Proses Aerobik dan Anaerobik Uraian Proses Aerobik Proses Aerobik

Pemakaian listrik

Penghasilan excess sludge

Kualitas efluen

Organic loading

Start up

Lain-lain

Besar

Besar

Baik (umum)

Kecil

Cepat

-

Kecil

Kecil

Kurang-sedang (umum)

Besar

Lambat

Menghasilkan gas metan

Sumber : Cai Nie, 2012

2.4.1. Tangki Septik

Tangki septik adalah salah satu cara pengolahan air limbah domestik yang menggunakan proses pengolahan secara anaerobik. Proses ini dapat memisahkan padatan dan cairan di dalam air limbah. Padatan dan cairan memerlukan dan harus

diolah lebih lanjut karena banyak mengandung bibit penyakit atau bakteri patogen yang berasal dari kotoran (feces) manusia. Jika tidak diolah, maka dikhawatirkaair limbah dapat menularkan penyakit kepada manusia terutama melalui air (waterborne disease).

Menurut Danang (2007), tangki septik adalah suatu ruangan kedap air atau beberapa kompartemen ruangan yang berfungsi menampung dan mengolah air limbah rumah tangga, dengan kecepatan air yang lambat. Kondisi ini memberikan kesempatan untuk terjadinya pengendapan terhadap suspensi benda-benda padat dan kesempatan untuk penguraian bahan-bahan organik oleh jasad anaerobik membentuk bahan-bahan larut air dan gas. Air limbah rumah tangga yang dimaksud adalah sernua jenis air buangan rumah tangga yang berasal dari kamar mandi, dapur, cuci, dan kakus. Tangki septik sebagai proses presedimentasi dalam pengolahan limbah domestik secara komunal pada prinsipnya terjadi dua proses

pengolahan, yaitu pengolahan fisik dengan proses sedimentasi dan pengolahan secara biologis dengan proses anaerobik, yaitu mengontakkan air limbah yang masuk, dengan lumpur mikroorganisme yang berada dalam bak. Skema pengolahan limbah dengan septic tank dapat dilihat dalam Gambar 2.4. berikut.

Gambar 2.4. Skema Pengolahan Limbah Menggunakan Septic Tank

pencemaran yang ditimbulkan oleh bakteri terhadap air tanah dapat mencapai 11 meter, searah dengan aliran air tanah. Oleh karena itu, pembuatan sumur pompa tangan atau sumur gali untuk keperluan rumah tangga sebaiknya berjarak 11 meter dari sumber pencernar. Jika pencemaran bakteri mencapai 11 meter, maka pencemaran yang disebabkan kandungan kimia dapat mencapai 95 meter. Dengan demikian, sumber air yang berada di dalam tanah sebaiknya berjarak lebih dari 95 meter dari tempat pembuangan kimia (Sugiharto, 2005).

Manfaat yang diperoleh dari pembuatan tangki septik yang benar dan ramah lingkungan adalah sebagai berikut:

1. Kebersihan air tanah ikut terjaga.

2. Perawatan mudah karena tidak mudah penuh dan berbau.

3. Penghuni rumah dapat merasa nyaman karena saluran pembuangan tidak mampat sehingga memudakan penyiraman.

4. Air buangan septic tank biologis dapat dimanl4atkan untuk ekosistem lain, seperti untuk menyiram tanaman.

2.4.2. Anaerobic Filter

Konstruksi bak anaerobic filter mirip dengan ABR, akan tetapi perbedaannya pada bak diisi dengan media agar mikroorganisme dapat menempel pada permukaan media. Air limbah dapat mengalir antara media dan ketika dialiri limbah mikroba akan menguraikan bahan organik terlarut dan organik yang terdispersi didalam limbah, sehingga hasilnya adalah pengurangan kandungan organik pada effluent.

lebih efisien, sehingga anaerobic filter dapat menerima organic loading yang lebih tinggi. Akan tetapi kekurangan dari proses ini adalah bertambahnya biaya pembuatan karena adanya media. Selain itu adanya resiko penyumbatan dibagian reaktor yang diisi media, jika terlalu banyak mikroba atau influent mengandung banyak suspended solid. Untuk mengontrol konsentrasi mikroba dan padatan yang lain dalam bagian agar menghindari penyumbatan, dilakukan back wash secara periodik. Sistematika anaerobic filter dapat dilihat di Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Anaerobic Filter

Media yang digunakan ada berbagai jenis, tetapi prinsipnya lebih luas permukaannya maka mikroba yang melekat juga akan lebih banyak sehingga sistem pengolahan lebih efisien. Bila didesain dan dioperasikan dengan balk, maka pengurangan BOD dengan teknologi anaerobik filter dapat mencapai 70% hingga 90%. Sistem ini cocok untuk menangani limbah domestik dan industri yang mempunyai TSS rendah, hal tersebut untuk menghindari resiko penyumbatan. Untuk menjamin TSS-nya sudah cukup rendah, sistem anaerobic filter biasanya dilakukan sebagai secondary treatment setelah air limbah diolah dengan proses pengendapan awal seperti septic tank sebagai primary treatment (Cai Nie, 2012).

2.4.3. Anaerobic Baffled Reaktor (ABR)

ABR atau tangki septic bersusun dapat dikatakan sebagai pengembangan tangki septic konvensional. yang terdiri dari kompartemen pengendap yang diikuti beberapa reaktor yang terdiri dari bafel yang berfungsi untuk mengubah arah aliran pada pengolahan. Bafel ini digunakan untuk mengarahkan aliran air dari bawah ke atas melalui beberapa seri reaktor selimut lumpur (sludge blanket). Konfigurasi ini memberikan waktu kontak yang lebih lama antara biomasa anaerobik dengan air limbah sehingga akan rneningkatkan kinerja pengolahan, dimana setup kompartemen tersebut akan menghasilkan gas.

Pada prinsipnya di dalam ABR teriadi proses fisika dan biologi. Pada proses fisika, air limbah yang masuk ke dalam bak akan mengalami proses pengendapan secara gravitasi sehingga terjadi pemisahan antara air dan lumpur yang kemudian air tersebut dialirkan ke bak selanjutnya dengan diarahkan dari bawah ke atas. Diruang pertama proses pengolahan yang terjadi ialah proses pengendapan, di ruangan berikutnya terjadi proses penguraian kandungan organik (proses biologis anaerobik) karena air limbah berkontak dengan lumpur mikroorganisme yang berada dalam kondisi tersuspensi dibagian bawah dalam ruangan tersebut. Parameter yang penting dalam desain baffled reactor adalah up-flow velocity di dalam reaktor, organic loading dan hydraulic retention time yang nilai standamya belum ditetapkan (Cai Nie, 2012).

Gambar 2.6. Anaerobic Baffled Reactor

Berdasarkan Gambar 2.6. ABR terdiri dari pre-sedimentation tank dengan satu serf bafel reaktor dimana aliran air limbahnya akan diarahkan dan' bawah ke atas (up flow) dan pengolahan secara anaerobik terjadi karena air limbah berkontak dengan lumpur yang berada didalam setiap reaktor. Up flow velocity (kecepatan aliran ke atas) dalam setiap reaktor dijaga cukup rendah agar lumpur di dalam reaktor tidak menuju ke hilir, Teknologi ini dirancang menggunakan beberapa bafel vertikal yang akan memaksa air limbah mengalir ke atas melalui media lumpur aktif. Pada ABR ini terdapat tiga zona operasional yaitu: asidifikasi, fermentasi, dan buffer. Pada zona asidifikasi terjadi pada kompartemen pertama dimana nilai pH akan menurun karena terbentuknya asam lemak dan setelah itu akan meningkat lagi karena meningkatnya kapasitas buffer. Zona buffer digunakan untuk menjaga agar proses bedalan dengan baik. Gas urethan dihasiikan pada zona fermentasi, dimana semakin banyak beban organik, semakin tinggi efisiensi pengolahanya. ABR cocok diterapkan di lingkungan kecil dan bisa dirancang secara efisien untuk aliran masuk harian hingga setara dengan volume air limbah 1000 orang yaitu 200.000 liter/hari.

Kelebihan dan kekurangan ABR dapat di lihat pada Tabel 2.5.

Tabel 2.5. Kelebihan dan Kekurangan ABR

Kelebihan Kekurangan

1. Efisiensi pengolahan tinggi

2. Lahan yang dibutuhkan sedikit karena dibangun di bawah tanah

3. Biaya pembangunan kecil

4. Biaya pengoperasian dan pemeliharaan murah dan mudah

5. Tahan terhadap beban kejutan hidrolis dan zat organik

6. Tidak memerlukan energi listrik

7. Grey water (air bekas mandi dan cuci) dapat dikelola secara bersamaan

8. Dapat dibangun dan diperbaiki dengan menggunakan material lokal

9. Masyarakat dapat ikut berpartisipasi dalam konstruksi

10.Umur pelayanan panjang

1. Diperlukan tenaga ahli untuk melakukan dan pengawaan pembangunan

2. Tukang ahli perlu untuk pekerjaan plester kualitas tinggi 3. Memerlukan sumber air yang

konstan

4. Effluen memerlukan

pengolahan

sekunder atau dibuang ke tempat yang cocok

5. Penurunan zat pahtogen rendah 6. Pengolahan pendahuluan

diperlukan untuk mencegah penyumbatan

Pada dasarnya ABR merupakan pengembangan dari uplow anaerobic sludge blanket (UASB) dengan kriteria desain ABR di Tabel 2.6. berikut ini.

Tabel 2.6. Kriteria Desain ABR

Kriteria Desain Ketentuan

Up flow velocity Panjang

Removal COD Removal BOD Organic loading

Hydraulic retention time

< 2 m / jam 50-60% dari ketinggian

65-90% 70-95% < 3 kg COD/m3 hari

≥ 8 jam

Sedangkan kriteria yang digunakan dalam menentukan tipe desain ABR dalam pengolahan air limbah, khususnya limbah pemukiman dapat diperhatikan pada Tabel 2.7. dibawah ini.

Tabel 2.7. Tipe Pembuatan Desain ABR Air Limbah Suhu

o C Jumlah Bak Influent COD mg/L COD loading Kg/m3.d

Percent COD Removal Karbohidrat/protein Munipical wastewater Farmasi Permukiman/industri Glokosa 35 18-28 35 35 35 5 3 5 8 5 7100-7600 264-906 20.000 315 1000-10.000 2-10 2.2 20 0.9 2-20 79-82 90 36-68 70 72-99

Sumber : Metcalf and Eddy,2003

Berdasarkan data pada tabel 2.7 diketahui kriteria dalarn perencanaan teknologi ABR sebagai upaya untuk menurunkan kandungan organik dalam limbah domestik, yaitu jumlah bak maksimum 8 buah dengan COD influent 315 mg/L dan COD removal 70%.

2.4.4. Tangki Septik Bersekat Dengan Filter Dan Tanaman

Tangki septik bersekat dengan filter dan tanaman merupakan kombinasi tangki septik dengan bak yang diberi tanaman. Tanaman akan menyerap air limbah melalui akar tanaman yang ditanam pada bak yang telah disiapkan. Media

penanaman terdiri dari tanah dan kerikil sebagai filter yang diberi kemiringan antara (0-0,5)%. Air limbah berasal dari tangki septik yang berada di bagian ujung bak dialirkan pada media filter. Permukaan air berada 5 (lima) cm di bawah permukaan filter. Kebutuhan lahan untuk 50 KK dengan menggunakan sistem ini adalah seluas 120 m2. Keterangan tangki septik bersekat dengan filter dan tanaman dapat dilihat pada Gambar 2.7. berikut ini.

Sumber: Borda, 2006 dalam Dit. PLP 2008

BAB III KEGIATAN RISET

3.1. Waktu Penelitian

Pelaksanaan penelitian dimulai dari awal bulan Oktober hingga Akhir Desember 2013.

3.2. Metode Pengumpulan Data

Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah site plan Royal Sumatera dan data primer yang diperoleh dari studi literatur yang berkaitan dengan permasalahan yang diteliti. Sedangkan data sekunder diperoleh dari perkiraan jumlah rumah, jumlah penghuni, dan debit limbah yang dihasilkan dari aktifitas perumahan.

3.3. Tahapan Penelitian

Dalam perencanaan dilakukan beberapa tahap penelitian, yaitu:

1. Menentukan jumlah rumah, penghuni, dan perkiraan debit limbah domestik yang dihasilkan.

Penentuan ini dilakukan dengan memperkirakan jumlah rumah yang akan dibangun, memperkirakan jumlah penghuni yang menghuni rumah dan kemudian memperkirakan debit limbah domestik yang dihasilkan. Perkiraan ini diketahui melalui perhitungan sebagai berikut:

a. Jumlah penghuni perumahan:

� �= �����ℎ����ℎ��������������ℎ������ℎ����ℎ (3.1)

b. Debit limbah yang dihasilkan:

� =�����ℎ����ℎ���������ℎ�����ℎ�����������ℎ��� (3.2)

2. Menentukan kriteria desain ABR

Pada tahap penentuan kriteria desain ABR dengan mempertimbangkan efisiensi sistem pengolahan yang akan dipergunakan berdasarkan kriteria desain ABR yang telah ditetapkan.

3. Menghitung dimensi ABR

Menghitung dimensi pengolahan limbah domestik dengan sistem ABR yang menggunakan asumsi perkiraan jumlah rumah yang dibangun, jumlah penghuni perumahan, dan debit limbah yang dihasilkan. Dimensi pengolahan merupakan ketentuan mengenai cara perhitungan yang digunakan dalam menentukan sistem pengolahan yang digunakan untuk mengendalikan pencemaran limbah domestik berdasarkan kriteria desain yang telah ditetapkan, yaitu:

a. Peak flow rate (h)

Peak flow rate adalah laju puncak aliran limbah yang didapat dari hasil jumlah volume limbah yang telah ditetapkan batasannya(Q) dibagi lama aliran limbah mengalir dari batasan yang telah ditetapkan (t).

Peak flow rate dihitung dengan rumus: h = ������ℎ�3���ℎ���

� ���������������ℎ (3.3)

dimana; h= peak flow rate (m3/jam), Q= jumlah volume limbah (m3), dan t= lama aliran limbah mengalir (jam)

b. COD removal

COD removal adalah pengurangan jumlah COD ( Chemical Oxygen Demand) karena pengendapan dalam aliran air.

COD removal dihitung dengan rumus: COD = �����

�� ���

0,5 x 0,32 (3.4)

Dimana;COD= pengurangan jumlah COD (%), ����� ��

��� adalah rasio

jumlah unsur dalam jumlah volume larutan (mg/L) c. BOD removal

BOD removal adalah pengurangan jumlah BOD ( Biological Oxygen Demand) karena pengendapan dalam aliran air.

BOD removal dihitung dengan rumus:

BOD = COD removal x nilai pengurangan COD (3.5) Dimana; BOD= pengurangan jumlah BOD (%), COD= pengurangan jumlah COD (%), nilai pengurangan COD (0,5-0,8)

d. Volume sludge

Volume sludge adalah jumlah volume endapan lumpur dalam suatu area. Sebagai patokan tanpa efek pemampatan, penymimpanan volume lumpur yang terjadi dari satu (1) gram BOD removal adalah 0,005 liter. Satuan Vs adalah meter kubik (m3).

Volume sludge dihitung menggunakan rumus: Vs = ����������� (���−����������)

1000 ������������� (3.6)

e. Volume settling tank

Volume settling tank adalah jumlah volume endapan lumpur dengan volume limbah yang tertahan dalam suatu area.

V = volume sludge + volume inapan limbah (3.7) f. Panjang settling tank

Panjang settling tank didapat dari pembagian jumlah volume settling tank dengan perkalian lebar dan tinggi settling yang direncanakan. Satuan panjang settling tank adalah meter (m).

p = ������������������

(���) (3.8)

g. Luas area satu chamber

Luas area satu chamber adalah hasil dari pembagian dari volume aliran limbah dengan parameter up-flow velocity yang telah ditentukan. (nilai

up-flow velocity < 2m/jam)

Satuan luas area adalah meter persegi (m2) Luas = ��������

�������������� (3.9)

h. Lebar chamber

Lebar didapat dari luas area dibagi dengan panjang area yang telah direncanakan.

Satuan lebar adalah meter (m). Lebar = ��������

i. Waktu detensi (HRT)

Waktu detensi atau Hydraulic Retention Time (HRT) adalah ukuran waktu

rata-rata

HRT = �����������

� � 24 ��� (3.11)

Dimana; HRT= waktu detensi (jam), Q= jumlah aliran limbah (m3)

3.4. Relevansi

Penelitian mengenai perencanaan pengolahan limbah domestik perumahan

Royal Sumatera Medan, diharapkan memberi pengetahuan dalam merencanakan pengolahan limbah yang ramah lingkungan, untuk mengendalikan potensi pencemaran yang berasal dari limbah domestik sehingga tidak menyebabkan pencemaran lingkungan.

Keterangan Diagram Alir: Kondisi Eksisting:

Kondisi Eksisting Pengolahan Limbah di Perumahan Royal Sumatra

menggunakan pengolahan Septic Tank (Air limbah langsung dialirkan menuju saluran air). Dapat dilihat pada gambar 3.1. dan 3.2. berikut.

Gambar 3.1. Alur pengolahan limbah dengan Tangki Septik

Kondisi Perencanaan:

Perencanaan pengolahan limbah dalam perumahan Royal Sumatra berdasarkan penyusunan TA ini menggunakan metode Anaerobic Baffled Reactor.

Dimana air limbah dari masing-masing rumah dalam suatu wilayah yang telah ditetapkan, dikumpul dan disaring terlebih dahulu dalam suatu wadah. Dapat dilihat pada Gambar 3.3. dan 3.4.

Sumber: (Sumber: Borda, 2006 dalam Dit. PLP, 2008)

Gambar 3.3. Skema pengolahan limbah menggunakan metode ABR Sumber: (Sumber: Borda, 2006 dalam Dit. PLP, 2008)

BAB IV

PEMBAHASAN DAN ANALISA

4.1. Gambaran Umum Wilayah Perencanaan

Perumahan Royal Sumatra merupakan kawasan pengembangan perumahan sebagai upaya dalam menunjang pembangunan permukiman yang layak huni. Terletak di bagian selatan kota Medan, Perumahan Royal Sumatra direncanakan sebagai perumahan modern dengan berbagai fasilitas mewah, seperti lapangan golf standar internasional, sekolah bertaraf internasional, serta sistem pengolahan air yang terpadu. Lokasi perumahan dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Peta Perumahan Royal Sumatra menggunakan Google Maps Dengan luas 2.532.832 meter2, Perumahan Royal Sumatra direncanakan akan dilengkapi dengan water park, apartemen dan area komersial yang akan menunjang kebutuhan yang menghuni perumahan Royal Sumatera. Stage-2 yang menjadi objek dalam penelitian ini memiliki luas 159.026 meter2. Dengan luas areal yang dibangun untuk hunian 118.874 meter2, akan ada tiga jenis ukuran rumah

yang dibangun di tiga kluster yang berbeda. Keterangan lebih lengkap dapat dilihat di Tabel 4.1. dibawah ini.

Tabel 4.1. Gambaran Umum Stage-2 Royal Sumatra

No. Jenis/ Tipe Rumah Jumlah Unit Fasilitas MCK 1. Kluster Ruby

- Tipe 350

30

30 5

2. Kluster Diamond

- Tipe 350 - Tipe 500

61

58 3

5 6

3. Kluster Saphire

- Tipe 350 - Tipe 500 - Tipe 750

89 82 5 2 5 6 6

Total

180

Sumber: Royal Sumatra, 2013 4.2. Uraian Proses Rancangan

Dalam perencaanaan pengolahan limbah domestik perumahan Royal Sumatra, hal pertama yang harus diketahui adalah sumber limbah domestik. Berdasarkan hasil pengolahan data, diketahui sumber limbah domestik berasal dari aktifitas penghuni yang bermukim di kawasan perumahan dengan komposisi air limbah terdiri dari 99,9% air dan 0,1% padatan, dimana 80% dari konsumsi pemakaian akan menjadi air limbah. Asumsi pemakaian air untuk kebutuhan domestik seperti mandi, cuci, masak, dan lain-lainnya.

sedangkan rumah demgan 4 kamar tidur dihuni 8 orang. Sehingga berdasarkan tipe rumah, diperkirakan jumlah penghuni yang bermukim di perumahan Royal Sumatera dapat dihitung dengan persamaan (3.1.).

∑P = jumlah penghuni per unit rumah x jumlah rumah………... (3.1) 1. Tipe 350

∑P1 = 5 orang per unit rumah x 170 unit rumah

= 850 orang……… (4.1) 2. Tipe 500

∑P2 = 6 orang per unit rumah x 8 unit rumah

= 48 orang………. (4.2) 3. Tipe 750

∑P3 = 8 orang per unit rumah x 2 unit rumah

= 16 orang……… (4.3) Prakiraan jumlah penghuni yang bermukim di kawasan perumahan Royal Sumatra adalah 914 orang, dengan perhitungan sebagai berikut.

∑Ptot = 850 + 48 + 16

= 914 orang ……….... (4.4)

Upaya pengelolaan limbah domestik dengan sistem ABR yang berasal dari kamar mandi dan septic tank perumahan Royal Sumatra, direncanakan terbagi dalam 3 (tiga) unit pengolahan. Penetapan ketiga lokasi pengolahan ini dilakukan dengan pertimbangan keefektifan pengolahan yang disesuaikan dengan jumlah populasi dan kondisi topografi wilayah. Adapun spesifikasi kriteria pengolahan dapat diperhatikan pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2. Spesifikasi Kriteria Pengolahan ABR

ABR Lokasi /

Kluster Jenis Rumah

Jumlah Rumah Fasilitas MCK Total Fasilitas MCK Estimasi Jumlah Penghuni Debit m3/hari

1 Ruby Tipe 350 30 5 150 150 18,0

Jumlah 30 150 150 18,0

2 Diamond Tipe 350

Tipe 500 58 3 5 6 290 18 290 18 34,8 2,16

Jumlah 61 308 308 36,96

3 Sapphire Tipe 350

Tipe 500 Tipe 750 82 5 2 5 6 6 410 30 12 410 30 16 49,2 3,6 1,92

Jumlah 89 452 456 54,72

Jumlah Total 180 910 914 109,68

Sumber : Royal Sumatra, 2013

Berdasarkan tabel di atas jumlah keseluruhan fasilitas MCK yang akan dibangun yaitu 910 unit untuk 180 unit rumah di keseluruhan tiga kluster.

4.2.1. Kriteria ABR 1 a. Lokasi Pengolahan

ABR 1 di tempatkan pada kluster Ruby, dimana letak pengolahan dapat diperhatikan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2. Lokasi Pengolahan ABR I Kluster Ruby b. Jumlah Fasilitas MCK

Pembangunan fasilitas penunjang MCK (mandi cuci kakus) merupakan syarat mutlak pengembangan rumah huni yang sehat dan ramah Iingkungan. Berdasarkan tabel 4.2. diketahui jumlah fasilitas MCK pada lokasi pengolahan ABR 1 yaitu 150 unit dari total 30 unit rumah.

c. Perkiraan Jumlah Penghuni

Jumlah penghuni yang bermukim di lokasi pengolahan ABR 1 dapat ditentukan berdasarkan asumsi jumlah penghuni dan jumlah unit rumah yang akan dibangun pada masing-masing blok. Perkiraan jumlah penghuni pada lokasi pengolahan ABR 1 adalah sebagai berikut.

∑P = jumlah penghuni per unit rumah x jumlah rumah

Tipe 350

∑P1 = 5 orang per unit rumah x 30 unit rumah = 150 orang

Total estimasi penghuni = 150 orang

d. Debit Limbah

Adapun asumsi jumlah limbah per orang per hari untuk setiap jenis rumah menengah yaitu 90 liter/orang/hari, rumah sederhana 100 liter/orang/hari, dan rumah mewah 150 liter/orang/hari, dimana 80% dari pemakaian air bersih menjadi air limbah (Cai Nie, 2012). Seperti yang terlihat pada tabel 4.2. debit air limbah yang masuk ke ABR 1 sebesar 18,0 m3/hari. Besaran debit tersebut berdasarkan perhitungan dengan menggunakan persamaan 3.2.

Q = jumlah penghuni x debit limbah per orang per hari

Tipe 350

Q350 =150 orang x 150 liter/orang/hari x 80%

= 18000 liter/hari = 18,00 m3/hari

Jadi debit total air limbah domestik yang akan masuk ke ABR 1 adalah 18,0 m3/hari.

4.2.2 Kriteria ABR 2 a. Lokasi Pengolahan

Kawasan kluster Diamond akan ditempatkan ABR 2, dimana letak pengolahan dapat diperhatikan di Gambar 4.3.

Gambar 4.3. Lokasi Pengolahan ABR II Kluster Diamond b. Jumlah Fasilitas MCK

Berdasarkan data fasilitas MCK pada tabel 4.2. diketahui jumlah total fasiltas MCK pada kluster Diamond 308 unit yang digunakan sebagai sarana pembuanganlimbah domestik.

c. Perkiraan Jumlah Penghuni

Perkiraan jumlah penghuni yang bermukim di kluster Diamond berdasarkan jumlah unit bangunan dan asumsikan jumlah penghuni setiap kamar. Sehingga diketahui jumlah penghuni berdasarkan persamaan berikut:

1. Tipe 350

∑P1 = 5 orang per unit rumah x 58 unit rumah

= 290 orang

2. Tipe 500

∑P2 = 6 orang per unit rumah x 3 unit rumah

=18 orang

∑Ptot= 290 + 18

= 308 orang

Berdasarkan perhitungan,di perkiraan jumlah penghuni yaitu 308 orang.

d. Debit Limbah

Asumsi dalam penentuan debit limbah pada pengolahan ABR 2 yang berlokasi di kluster Diamond di tentukan berdasarkan jumlah total penghuni yang bermukim di kawasan pengolahan dan pemakaian air, sehingga diketahui debit limbah domestik setiap harinya sebagai berikut.

1. Tipe 350

Q350 = 290 orang x 150 liter/orang/hari x 80%

=34.800 liter/hari = 34,8 m3/hari 2. Tipe 500

Q500 = 18 orang x 150 liter/orang/hari x 80%

= 2.160 liter/hari = 2,16 m3/hari

Jadi debit total air limbah yang akan masuk ke pengolahan ABR 2 yaitu:

QABR2 = 2,16 m3/hari + 34,8 m3/hari

4.2.3 Kriteria ABR 3 a. Lokasi Pengolahan

Kluster Sapphire merupakan kawasan terpadat dengan jumlah unit rumah lebih banyak dibandingkan kluster lainnya. Topografi lokasi ABR 3 dapat di perhatikan pada Gambar 4.4. dibawah ini.

Gambar 4.4 Lokasi pengolahan ABR III Kluster Sapphire b. Jumlah Fasilitas MCK

Proyeksi pengadaan fasilitas MCK disetiap jenis rumah pada blok ini mencapai 452 unit, dimana aliran limbah domestik akan dialirkan menuju ABR 3. Pada tabel 4.2 menjelaskan data mengenai fasilitas MCK yang limbahnya akan dialirkan pengolahan dengan sistem up flow.

d. Perkiraan Jumlah Penghuni

Asumsi data yang diperlukan dalam perencanaan pengolahan limbah domestik yang secara tents-menerus akan berkontribusi terhadap timbulnya limbah dengan sistem ABR berdasarkan persamaan berikut.

1. Tipe 350

∑ P1 = 5 orang per unit rumah x 82 unit rumah

= 410 orang 2. Tipe 500

∑ P2 = 6 orang per unit rumah x 5 unit rumah

= 30 orang 3. Tipe 750

∑ P3 = 8 orang per unit rumah x 2 unit rumah

= 16 orang

Perkiraan jumlah penghuni kluster Sapphire adalah sebagai berikut. ∑ Ptot = 410 + 30 + 16

e. Debit Limbah

Penentuan dimensi pengolahan erat kaitannya dengan mengetahui sumber dan debit limbah, sehingga pengolahan yang direncanakan dapat berfungsi dengan baik. Pada blok ini diperkirakan memiliki tingkat populasi, jenis bangunan, dan sumber limbah yang lebth banyak dibandingkan pengolahan pada lokasi lainnya. Untuk menentukan debit limbah diketahui berdasarkan kriteria perencanaan dan persamaan berikut.

1. Tipe 350

Q350 = 410 orang x 150 liter/orang/hari x 80%

= 49200 liter/hari = 49,2 m3/hari

2. _{Tipe 500}

QModenna = 30 orang x 150 liter/orang/hari x 80%

=3.600 liter/hari = 3,6 m3/hari

3. _{Tipe 750}

Q750 = 16 orang x 150 liter/orang/hari x 80%

= 1.920 liter/hari = 1,92 m3/hari

Debit total air limbah domestik perumahan yang akan masuk ke ABR 3 adalah sebagai berikut:

QABR3 = 49,2 m3/hari + 3,6 m3/hari + 1,92 m3/hari

4.3. Dimensi ABR

Penentuan dimensi pengolahan berdasarkan sumber dan debit limbah dan setiap lokasi ABR. Pada unit pengolahan yang direncanakan, ada beberapa kriteria desain yang hams dipenuhi dan menjadi syarat dalam penentuan dimensi pengolahan. Kriteria desain tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 4.3 Kriteria Desain Pengolahan ABR

Kriteria Desain Jumlah Satuan

Settleable SS/COD ratio 0,35 — 0,45 mg/L

HRT 2 — 24 jam

Upflow velocity < 2 m/jam

Efisiensi removal COD 65 — 90 %

Efisiensi removal BOD 70 — 95 %

Lama aliran limbah 12-24 jam

Organic loading < 3 kg COD/m3.hari

BOD/COD ratio 0,5-0,8

Sumber: Cai Nie, 2012

Kriteria perencanaan pengolahan limbah domestik perumahan Royal

Sumatra, merupakan ketentuan teknis yang digunakan dalam perencanaan sistem

pengolahan. Kriteria yang di tetapkan pada tiap ABR, berdasarkan Tabel 4.4.

Tabel 4.4. Kriteria Perencanaan ABR

Kriteria Perencanaan Jumlah Satuan

Settleable SS/COD ratio 0,38 mg/L

HRT 2 Jam

BOD/COD ratio 0,5

Pengurasan Lumpur 18 Bulan

Lama aliran limbah 24 Jam

COD yang masuk ke pengolahan 690 mg/L

Sumber: Cai Nie, 2012

4.3.1. Dimensi ABR I - Kluster Ruby

Penentuan dimensi settling tank khususnya peak flow rate pengolahan ABR 1, diketahui berdasarkan persamaan (3.3) berikut.

limbah aliran lama /hari m limbah Q 3 = h jam/hari 24 /hari m 0 , 18 3 = h

= 0,75 m3/jam

Faktor pengurangan COD karena pengendapan untuk HRT 2 jam diperoleh faktor 0,38 settleable SS/COD ratio 0,42 dan direncanakan BOD/COD ratio adalah 0,5. Jadi COD removal pada settling tank dapat ditentukan melalui persamaan (3.4).

0,5 SS/COD Ratio

=

COD x 0,32

0,5 0,38 Removal

COD = x 0,32

= 0,24 atau 24%

Sumber : Cai Nie, 2012

Pada gambar 4.6. akan diperoleh faktor COD/BOD removal pada proses pengendapan sebesar 1.06. BOD removal pada settling tank ditentukan dengan persamaan berikut.

BOD = COD removal x nilai pengurangan COD = 24 % x 1,06

= 25 %

Sumber : Cai Nie, 2012

Gambar 4.6. Rasio Pengurangan COD dengan Pengurangan BOD Kluster I Berdasarkan tabel 4.4. Kriteria Perencanaan ABR, jumlah BOD yang masuk ke dalam pengolahan yaitu 390 mg/L dan COD yaitu 690 mg/L sehingga diketahui kandungan COD dan BOD yang masuk ke baffled reactor adalah sebagai berikut:

COD = (1 – 0,24) x 690 mg/L = 524,4 mg/liter

BOD = (1 – 0.25) x 390 mg/L = 292,5 mg/liter

Langkah selanjutnya adalah menghitung volume endapan lumpur dan ukuran bak yang dibutuhkan. Karena pengurasan lumpur di tetapkan 18 bulan, maka dari gambar 4.7. akan di peroleh faktor 74%. Angka ini merupakan faktor reduksi dari volume lumpur karena di simpan selama 18 bulan. Sebagai patokan tanpa efek pemampatan karena penyimpanan volume lumpur yang terjadi dari 1 gram BOD removal adalah 0,005 liter. Karena itu,

= 0,005 x 74%

= 0,0037 liter/gr BOD removal

Sumber: Cai Nie, 2012

Gambar 4.7. Grafik Pengurangan Volume Lumpur Selama Waktu Penyimpanan Kluster I

Volume sludge yang akan terjadi selama 18 bulan di tentukan berdasarkan persamaan (3.6).

1000

influence) BOD

-(COD x removal BOD

=

Vs x Pengurasan Lumpur x Q

1000

292,5) -(524,4 x

0,0037 =

Vs x 18 bulan x 30 hari x 18 m3

Hydraulic retention time (HRT) ditetapkan adalah 2 jam dan flow rate

adalah 2,05 m3/jam, maka volume yang dibutuhkan untuk menginapkan limbah selama 2 jam tersebut adalah:

V11 = 2 jam x 2,05 m3/jam

= 4,1 m3

Persamaan (3.7) untuk menentukan volume settling tank yang dibutuhkan agar sistem tetap bekerja dengan baik seperti berikut.

V = volume sludge + volume inapan limbah

vst = 8,34 m3 + 4,1 m3

= 12,44 m3

Lebar settling tank di tetapkan 2 m dan kedalamannya 1,5 m, maka panjang dari settling tank di tentukan dengan persamaan (3.8).

t) x (l tank settling volume = p 1,5m) x m 2 ( m 4 12,4 3 = p

= 4,11 m ( digunakan 4,5 meter)

Parameter desain dalam menghitung baffled reactor adalah up-flow velocity < 2 m/jam. Pada perencanaan pengolahan domestik perumahan Royal Sumatra di tetapkan up-flow velocity yaitu 1,8 m/jam. Parameter desain yang lain adalah minimum jumlah chamber untuk baffled reactor adalah 4 buah, pada pengolahan ini di tetapkan 6 buah. Kedalaman pada outlet pengolahan di tetapkan 1m. Parameter yang perlu ditetapkan adalah perbandingan antara panjang (L) dari dalam

Persamaan (3.8) dan (3.9) di gunakan untuk menentukan luas area dan lebar untuk satu chamber.

velocity flow up rate flow = La m/jam 1,8 /jam m 2,05 3 = La

= 1,13 m2

Maka lebar dari chamber baffled reactor adalah sebagai berikut.

panjang area luas = Lebar m 0,75 m 13 , 1 3 = l

= 1,5 m

Volume total baffled reactor diketahui berdasarkan persamaaan berikut.

Vtot= jumlah baf fled x (lebar settling tank x (lebar baf fled)x kedalaman)

Vtot = 6 x (2 x (0,75 + 0,25) x 1,5

= 9 m3

HRT (hydraulic retention time) baffled reactor, untuk volume 18 m3 limbah yaitu:

HRT =

Q Total Vol.

x 24 jam

HRT = ₃

3

m 18,0

m 9

x 24 jam

Pada sistem dengan pengolahan baffled reactor, ada 5 faktor yang dipakai untuk menghitung pengurangan BOD. Factor-faktor tersebut di sajikan dalam bentuk grafik, sehingga mempermudah dalam proses perkiraan pengurangan kandungan organiknya. Faktor-faktor untuk menghitung removal BOD pada baffled reactor adalah sebagai berikut:

1. Faktor akibat waste water strength

Strength adalah tingkat kandungan di dalam baffled reactor, dimana untuk kandungan BOD yang tinggi, maka faktor pengurangannya juga akan tinggi. Bila kandungan BOD rendah, maka faktor pengurangan juga rendah. Kadar BOD yang masuk ke baffled reactor adalah 292,5 mg/liter, dari gambar 4.8. diperoleh faktomya adalah 0.79.

Gambar 4.8. Grafik Hubungan antara Faktor BOD Removal dengan BOD influent Kluster I

2. Faktor yang di akibatkan oleh temperatur

Dibandingkan proses aerobik, proses anaerobik lebih sensitif terhadap temperatur. Jika temperatur rendah, efisiensi pengolahan akan menurun drastis. Hubungan antara temperatur dan BOD removal bisa di lihat pada gambar 4.9. Karena temperatur daerah tropis umumnya 25-30°C sehingga faktor yang diakibatkan temperatur pada pengurangan BOD adalah 1.

Gambar 4.9. Grafik Faktor Temperatur Kluster I

3. Faktor jumlah uplift chamber

Karena jumlah uplift chamber ditetapkan 6 buah jadi diperoleh faktornya

adalah 1,09.

Gambar 4.10. Grafik Hubungan antara Jumlah Uplift Chamber dan BOD Removal Kluster I

Cai Nie, 2012

4. Faktor HRT di dalam baffled reactor

Dari grafik diperoleh faktor untuk HRT 12 jam adalah 0,82

Gambar 4.11. Faktor HRT dalam Baffled Reactor Kluster I

5. Faktor volumetric BOD loading

Volumetric BOD loading berarti untuk tiap m3 volume dari baffled reactor

akan dibebani untuk mengolah berapa kg BOD per hari (berbasis pada aliran

peak flow rate). Dalam hal ini, angkanya adalah sebagai berikut:

= BOD inf luen x flow rate x 24 jam 1000/ volume total BR

= 292,5 mg/lx 2,05 m3/jam x 24 jam / 1000/ 18 m3

= 2,1 kg BOD/m3 hari (didapat faktor 1)

Gambar 4.12. Faktor Volumetric BOD Loading Kluster I

Cai Nie, 2012

Dari faktor-faktor tersebut maka BOD removal dari sistem yang didesain adalah : = fwws x ftemp x fch x fHRT X floading

= 0,78x 1 x 1,09 x 0,82 x 1 = 0,7 atau 70%

Dengan demikian BOD effluent adalah: = (1 — 0,7) x 292,5 mg/L

= 87,75 mg/L

Berdasarkan perhitungan tersebut diketahui bahwa dimensi pengolahan ABR 1 seperti pada tabel di bawah ini.

Tabel 4.5. Dimensi Pengolahan ABR I - Kluster Ruby

Dimensi Pengolahan Jumlah Satuan

Dimensi Settling Tank: Panjang Lebar Tinggi Dimensi ABR: Panjang Lebar Tinggi Freeboard BOD influen BOD effluen 4,5 2 1,5 6 2 1,5 0,3 390 87,75 m m m m m m m mg/L mg/L Sumber: Data primer, 2013

4.3.2. Dimensi ABR II - Kluster Diamond

Penentuan dimensi settling tank khususnya peak flow rate pengolahan ABR 1, diketahui berdasarkan persamaan (3.3) berikut.

limbah aliran lama /hari m limbah Q 3 = h jam/hari 24 /hari m 96 , 36 3 = h

= 1,54 m3/jam

Faktor pengurangan COD karena pengendapan untuk HRT 2 jam diperoleh faktor 0,38 settleable SS/COD ratio 0,42 dan direncanakan BOD/COD ratio adalah 0,5. Jadi COD removal pada settling tank dapat ditentukan melalui persamaan (3.4).

0,5 SS/COD Ratio

=

COD x 0,32

0,5 0,38 Removal

COD = x 0,32

= 0,24 atau 24%

Sumber : Cai Nie, 2012

Gambar 4.13. Grafik HRT dengan Faktor Pengurangan COD Kluster II Pada gambar 4.14. akan diperoleh faktor COD/BOD removal pada proses

pengendapan sebesar 1.06. BOD removal pada settling tank ditentukan dengan persamaan berikut.

BOD = COD removal x nilai pengurangan COD = 24 % x 1,06

= 25 %

Sumber : Cai Nie, 2012

Gambar 4.14. Grafik Rasio Pengurangan COD dengan Pengurangan BOD Kluster II

Berdasarkan tabel 4.4. Kriteria Perencanaan ABR, jumlah BOD yang masuk ke dalam pengolahan yaitu 390 mg/L dan COD yaitu 690 mg/L sehingga diketahui kandungan COD dan BOD yang masuk ke baffled reactor adalah sebagai berikut:

COD = (1 – 0,24) x 690 mg/L = 524,4 mg/liter

BOD = (1 – 0.25) x 390 mg/L = 292,5 mg/liter

Langkah selanjutnya adalah menghitung volume endapan lumpur dan

ukuran bak yang dibutuhkan. Karena pengurasan lumpur di tetapkan 18 bulan, maka dari gambar 4.15. akan di peroleh faktor 72%. Angka ini merupakan faktor reduksi dari volume lumpur karena di simpan selama 18 bulan. Sebagai patokan tanpa efek pemampatan karena penyimpanan volume lumpur yang terjadi dari 1 gram BOD removal adalah 0,005 liter. Karena itu,

= 0,005 x 74%

= 0,0037 liter/gr BOD removal

Sumber: Cai Nie, 2012

Gambar 4.15. Grafik Pengurangan Volume Lumpur Selama Waktu Penyimpanan Kluster II

Volume sludge yang akan terjadi selama 18 bulan di tentukan berdasarkan persamaan (3.6).

1000

influence) BOD

-(COD x removal BOD

=

Vs x Pengurasan Lumpur x Q

1000

292,5) -(524,4 x

0,0037 =

Vs x 18 bulan x 30 hari x 36,96 m3

= 17,12m3 (selama 18 bulan)

adalah 2,05 m3/jam, maka volume yang dibutuhkan untuk menginapkan limbah selama 2 jam tersebut adalah:

V11 = 2 jam x 2,05 m3/jam

= 4,1 m3

Persamaan (3.7) untuk menentukan volume settling tank yang dibutuhkan agar sistem tetap bekerja dengan baik seperti berikut.

V = volume sludge + volume inapan limbah

vst = 17,12 m3 + 4,1 m3

= 21,22 m3

Lebar settling tank di tetapkan 2 m dan kedalamannya 1,5 m, maka panjang dari settling tank di tentukan dengan persamaan (3.8).

t) x (l tank settling volume = p 1,5m) x m 2 ( m 22 21, 3 = p

= 7 m ( digunakan 7 meter)

Parameter desain dalam menghitung baffled reactor adalah up-flow velocity < 2 m/jam. Pada perencanaan pengolahan domestik perumahan Royal Sumatra di tetapkan up-flow velocity yaitu 1,8 m/jam. Parameter desain yang lain adalah minimum jumlah chamber untuk baffled reactor adalah 4 buah, pada pengolahan ini di tetapkan 8 buah. Kedalaman pada outlet pengolahan di tetapkan 1m. Parameter yang perlu ditetapkan adalah perbandingan antara panjang (L) dari dalam (D), dimana pada pengolahan ini ditetapkan 0,5 maka panjang (L) adalah 0,5 m. Persamaan (3.8) dan (3.9) di gunakan untuk menentukan luas area dan lebar untuk

satu chamber. velocity flow up rate flow = La m/jam 1,8 /jam m 2,05 3 = La

= 1,13 m2

Maka lebar dari chamber baffled reactor adalah sebagai berikut.

panjang area luas = Lebar m 0,75 m 13 , 1 3 = l

= 1,5meter

Volume total baffled reactor diketahui berdasarkan persamaaan berikut.

Vtot= jumlah baf fled x (lebar settling tank x (lebar baf fled)x kedalaman)

Vtot = 7 x (2 x (0,75 + 0,25) x 1,5

= 21 m3

HRT (hydraulic retention time) baffled reactor, untuk volume 36,96 m3 limbah yaitu:

HRT =

Q Total Vol.

x 24 jam

HRT = ₃

3 m 96 , 6 3 m 21

x 24 jam

untuk menghitung pengurangan BOD. Factor-faktor tersebut di sajikan dalam bentuk grafik, sehingga mempermudah dalam proses perkiraan pengurangan kandungan organiknya. Faktor-faktor untuk menghitung removal BOD pada baffled reactor adalah sebagai berikut:

1. Faktor akibat waste water strength

Strength adalah tingkat kandungan di dalam baffled reactor, dimana untuk kandungan BOD yang tinggi, maka faktor pengurangannya juga akan tinggi. Bila kandungan BOD rendah, maka faktor pengurangan juga rendah. Kadar BOD yang masuk ke baffled reactor adalah 292,5 mg/liter, dari gambar 4.16. diperoleh faktomya adalah 0.79.

Gambar 4.16. Grafik Hubungan antara Faktor BOD Removal dengan BOD influent Kluster II

2. Faktor yang di akibatkan oleh temperatur

Dibandingkan proses aerobik, proses anaerobik lebih sensitif terhadap temperatur. Jika temperatur rendah, efisiensi pengolahan akan menurun drastis. Hubungan antara temperatur dan BOD removal bisa di lihat pada gambar 4.17. Karena temperatur daerah tropis umumnya 25-30°C sehingga faktor yang diakibatkan temperatur pada pengurangan BOD adalah 1.

Gambar 4.17. Grafik Faktor Temperatur Kluster II

3. Faktor jumlah uplift chamber

Karena jumlah uplift chamber ditetapkan 7 buah jadi diperoleh faktornya adalah 1,1

Gambar 4.18.Grafik Hubungan antara Jumlah Uplift Chamber dan BOD Removal Kluster II

Cai Nie, 2012

Dari grafik diperoleh faktor untuk HRT 13 jam adalah 0,83

Gambar 4.19. Faktor HRT dalam Baffled Reactor Kluster II

5. Faktor volumetric BOD loading

Volumetric BOD loading berarti untuk tiap m3 volume dari baffled reactor

akan dibebani untuk mengolah berapa kg BOD per hari (berbasis pada aliran

peak flow rate). Dalam hal ini, angkanya adalah sebagai berikut:

= BOD inf luen x flow rate x 24 jam 1000/ volume total BR

= 292,5 mg/lx 2,05 m3/jam x 24 jam / 1000/ 21 m3

= 2,1 kg BOD/m3 hari (didapat faktor 1)

Gambar 4.20. Faktor Volumetric BOD Loading Kluster II

Dari faktor-faktor tersebut maka BOD removal dari sistem yang didesain adalah :

Cai Nie, 2012

= fwws x ftemp x fch x fHRT X floading

= 0,79x 1 x 1,1 x 0,83 x 1 = 0,72 atau 72%

Dengan demikian BOD effluent adalah: = (1 — 0,72) x 292,5 mg/L

= 81,9 mg/L

Berdasarkan perhitungan tersebut diketahui bahwa dimensi pengolahan ABR 2 seperti pada tabel di bawah ini.

Tabel 4.6. Dimensi Pengolahan ABR II - Kluster Diamond

Dimensi Pengolahan Jumlah Satuan

Dimensi Settling Tank: Panjang Lebar Tinggi Dimensi ABR: Panjang Lebar Tinggi Freeboard BOD influen BOD effluen 7 2 1,5 7 2 1,5 0,3 390 81,9 m m m m m m m mg/L mg/L Sumber: Data primer, 2013

.

Penentuan dimensi settling tank khususnya peak flow rate pengolahan ABR 3, diketahui berdasarkan persamaan (3.3) berikut.

limbah aliran lama /hari m limbah Q 3 = h jam/hari 24 /hari m 72 , 54 3 = h

= 2,28m3/jam

Faktor pengurangan COD karena pengendapan untuk HRT 2 jam diperoleh faktor 0,38 settleable SS/COD ratio 0,42 dan direncanakan BOD/COD ratio adalah 0,5. Jadi COD removal pada settling tank dapat ditentukan melalui persamaan (3.4).

0,5 SS/COD Ratio

=

COD x 0,32

0,5 0,38 Removal

COD = x 0,32

= 0,24 atau 24%

Sumber : Cai Nie, 2012

Gambar 4.21. Grafik HRT dengan Faktor Pengurangan COD Kluster III Pada gambar 4.22. akan diperoleh faktor COD/BOD removal pada proses

pengendapan sebesar 1.06. BOD removal pada settling tank ditentukan dengan persamaan berikut.

BOD = COD removal x nilai pengurangan COD = 24 % x 1,06

= 25 %

Sumber : Cai Nie, 2012

Gambar 4.22. Grafik Rasio Pengurangan COD dengan Pengurangan BOD Kluster III

Berdasarkan tabel 4.4. Kriteria Perencanaan ABR, jumlah BOD yang masuk ke dalam pengolahan yaitu 390 mg/L dan COD yaitu 690 mg/L sehingga diketahui kandungan COD dan BOD yang masuk ke baffled reactor adalah sebagai berikut:

COD = (1 – 0,24) x 690 mg/L = 524,4 mg/liter

BOD = (1 – 0.25) x 390 mg/L = 292,5 mg/liter

Langkah selanjutnya adalah menghitung volume endapan lumpur dan

ukuran bak yang dibutuhkan. Karena pengurasan lumpur di tetapkan 18 bulan, maka dari gambar 4.15. akan di peroleh faktor 72%. Angka ini merupakan faktor reduksi dari volume lumpur karena di simpan selama 18 bulan. Sebagai patokan tanpa efek pemampatan karena penyimpanan volume lumpur yang terjadi dari 1 gram BOD removal adalah 0,005 liter. Karena itu,

= 0,005 x 74%

= 0,0037 liter/gr BOD removal

Sumber: Cai Nie, 2012

Gambar 4.23. Grafik Pengurangan Volume Lumpur Selama Waktu Penyimpanan Kluster III

Volume sludge yang akan terjadi selama 18 bulan di tentukan berdasarkan persamaan (3.6).

1000

influence) BOD

-(COD x removal BOD

=

Vs x Pengurasan Lumpur x Q

1000

292,5) -(524,4 x

0,0037 =

Vs x 18 bulan x 30 hari x 54,72 m3

= 25,35m3 (selama 18 bulan)

adalah 2,5 m3/jam, maka volume yang dibutuhkan untuk menginapkan limbah selama 2 jam tersebut adalah:

V11 = 2 jam x 2,5 m3/jam

= 5 m3

Persamaan (3.7) untuk menentukan volume settling tank yang dibutuhkan agar sistem tetap bekerja dengan baik seperti berikut.

V = volume sludge + volume inapan limbah

vst = 25,35 m3 + 5 m3

= 30,35 m3

Lebar settling tank di tetapkan 2 m dan kedalamannya 1,5 m, maka panjang dari settling tank di tentukan dengan persamaan (3.8).

t) x (l tank settling volume = p 1,5m) x m 2 ( 0,35m 3 3 = p

= 10,12m ( digunakan 10,5 meter)

Parameter desain dalam menghitung baffled reactor adalah up-flow velocity < 2 m/jam. Pada perencanaan pengolahan domestik perumahan Royal Sumatra di tetapkan up-flow velocity yaitu 1,8 m/jam. Parameter desain yang lain adalah minimum jumlah chamber untuk baffled reactor adalah 4 buah, pada pengolahan ini di tetapkan 8 buah. Kedalaman pada outlet pengolahan di tetapkan 1m. Parameter yang perlu ditetapkan adalah perbandingan antara panjang (L) dari dalam (D), dimana pada pengolahan ini ditetapkan 0,5 maka panjang (L) adalah 0,5 m.

satu chamber. velocity flow up rate flow = La m/jam 1,8 /jam m 2,5 3 = La

= 1,39 m2

Maka lebar dari chamber baffled reactor adalah sebagai berikut.

panjang area luas = Lebar m 0,75 m 39 , 1 3 = l

= 1,85 m (digunakan 1,9 meter)

Volume total baffled reactor diketahui berdasarkan persamaaan berikut.

Vtot= jumlah baf fled x (lebar settling tank x (lebar baf fled)x kedalaman)

Vtot = 8 x (2 x (0,75 + 0,25) x 1,5

= 24 m3

HRT (hydraulic retention time) baffled reactor, untuk volume 18 m3 limbah yaitu:

HRT =

Q Total Vol.

x 24 jam

HRT = ₃

3 m 72 , 54 m 24

x 24 jam

= 10,5 jam

untuk menghitung pengurangan BOD. Factor-faktor tersebut di sajikan dalam bentuk grafik, sehingga mempermudah dalam proses perkiraan pengurangan kandungan organiknya. Faktor-faktor untuk menghitung removal BOD pada baffled reactor adalah sebagai berikut:

1. Faktor akibat waste water strength

Strength adalah tingkat kandungan di dalam baffled reactor, dimana untuk kandungan BOD yang tinggi, maka faktor pengurangannya juga akan tinggi. Bila kandungan BOD rendah, maka faktor pengurangan juga rendah. Kadar BOD yang masuk ke baffled reactor adalah 292,5 mg/liter, dari gambar 4.24. diperoleh faktomya adalah 0.79.

Gambar 4.24. Grafik Hubungan antara Faktor BOD Removal dengan BOD influent Kluster III

2. Faktor yang di akibatkan oleh temperatur

Dibandingkan proses aerobik, proses anaerobik lebih sensitif terhadap temperatur. Jika temperatur rendah, efisiensi pengolahan akan menurun drastis. Hubungan antara temperatur dan BOD removal bisa di lihat pada gambar 4.25. Karena temperatur daerah tropis umumnya 25-30°C sehingga faktor yang diakibatkan temperatur pada pengurangan BOD adalah 1.

Gambar 4.25. Grafik Faktor Temperatur Kluster III

3. Faktor jumlah uplift chamber

Karena jumlah uplift chamber ditetapkan 8 buah jadi diperoleh faktornya adalah 1,2

Gambar 4.26. Grafik Hubungan antara Jumlah Uplift Chamber dan BOD Removal Kluster III

4. Faktor HRT di dalam baffled reactor

Cai Nie, 2012

Dari grafik diperoleh faktor untuk HRT 10,5 jam adalah 0,8

Gambar 4.27. Faktor HRT dalam Baffled Reactor Kluster III

5. Faktor volumetric BOD loading

Volumetric BOD loading berarti untuk tiap m3 volume dari baffled reactor

akan dibebani untuk mengolah berapa kg BOD per hari (berbasis pada aliran

peak flow rate). Dalam hal ini, angkanya adalah sebagai berikut:

= BOD inf luen x flow rate x 24 jam 1000/ volume total BR

= 292,5 mg/lx 2,05 m3/jam x 24 jam / 1000/ 21 m3

= 2,1 kg BOD/m3 hari (didapat faktor 1)

Gambar 4.28. Faktor Volumetric BOD Loading Kluster III

Dari faktor-faktor tersebut maka BOD removal dari sistem yang didesain adalah :

Cai Nie, 2012

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. Manual Teknis Sanitasi Komunal Peri Urban. Pasimas: Jakarta.

Arif, Martono. 2008. Manual Teknologi Tepat Guna Pengolahan Air Limbah. Apex: Yogyakarta.

Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2010. Buku 2A Pedoman Studi Kelayakan Hidrologi, Departemen Energi Dan Sumber Daya Mineral.

Danang, K.P., 2007. Septic Tank. Penebar Swadaya: Jakarta.

Dunggal,K.N., 2004. Elements Of Environmental Engineering. S.Chand Publisher: New Delhi.

Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air. Kanisius: Yogyakarta.

Nguyen, Huong & Friends. 2010. Anaerobic Baffled Reactor. Worchester Polytechnic Institute: Cape Town.

Ginting, MSP., 2007. Sistem Pengelolaan Lingkungan dan Limbah Industri. Yrama Widya: Bandung.

Ghufran, dkk. 2007. Pengelolaan Kualitas Air. Rineka Cipta: Jakarta.

Hindarko, S. 2003. Mengolah Air Limbah Supaya Tidak Mencemari Orang Lain. Esha Seri Lingkungan Hidup: Jakarta.

Indriani, dkk. 2010. Studi Efisensi Paket Pengolahan Grey Water Model Kombinasi ABR - Anaerobic Filter. Jurusan Teknik Lingkungan Institut Teknologi Sepuluh Nopember: Surabaya.

Mara, D., dan Cairncross, S., 1994. Pemanfaatan Air Limbah dan Ekskreta. Institut Teknologi Bandung: Bandung.

Metcalf dan Eddy. 2003. Wastewater Engineering Treatment and Reuse Fourth Edition.McGraw Hill: New York.

Nur’arif, M. 2008. Pengelolaan Air Limbah Domestik (Studi Kasus: Kota Praya Kabupaten Lombok Tengah. Magister Ilmu Lingkungan, Program Pascasarjana Universitas Diponegoro:Semarang.

Putra, Y. 2008. Pengelolaan Limbah Rumah Tangga. Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara: Medan.

Rahayu, D.E., dan Wijayanti, D.W., 2008. Sistem Pengolahan Air Limbah Domestik dan Tinja di IPAL Jelawat Samarinda. Fakultas Teknik Universitas Mulawarman: Samarinda.

Raditya, G.Y., dan Masduqi, A., 2010. Perencanaan Sanitasi Masyarakat Daerah Pesisir (Studi Kasus: Kecamatan Kenjeran, Surabaya). Jurusan Teknik Lingkungan ITS: Surabaya.

Sasse, L. 1998. Decentralized Wastewater Treatment in Developing Countries. Borda: Bremen.

LAMPIRAN : DESAIN ABR

(i). Sketsa Desain ABR

(ii). ABR dalam 3D

LAMPIRAN: FOTO DOKUMENTASI

(i) . Sketsa Tipe 350 Perumahan Royal Sumatra

(iii). Maket Rumah Contoh Royal Sumatra