Tabel 7.5 Komposisi limbah cair dari proses produksi suhu 30
o
C Komponen
Laju Massa kgjam
Densitas kgm
3
Laju Volumetrik
m
3
jam
Dietanolamin 2.85477
1092.50000 0.00261
Gliserol 7.92085
1254.95000 0.00631
Na-metoksida 6.25832
1100.00000 0.00569
Total 17.03393
0.01461
Laju Volumetrik dari pembuangan dari limbah proses = 0,01461 kgjam = 14,61412 literjam
2. Pencucian peralatan pabrik dan limbah proses diperkirakan 100 literjam 3. Limbah domestik dan kantor
Diperkirakan air buangan tiap orang 19 literjam Jumlah karyawan 156 orang
Jadi, jumlah limbah domestik dan kantor = 156 x 19 ltrhari x 1 hari 24 jam
= 123,5 ltrjam 4.
Laboratorium Limbah laboratorium yang berasal dari sisa pengujian bahan baku dan produk
serta analisa air diperkirakan sebesar = 50 literjam Maka total buangan limbah
= 14,61412 + 123,5 + 50+100= 288,11412 lietrjam =0,28811 m
3
jam
7.6.1 Bak Penampungan
Fungsi : Tempat menampung air buangan sementara
Laju volumetrik air buangan = 0,28811 m
3
jam Waktu penampungan air buangan
= 10 hari Volume air buangan
= 0,28811 x 10 x 24 = 69,14739 m
3
Bak terisi 90 maka volume bak = 9
, 69,14739
= 76,83043 m
3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:
panjang bak p = 2 x lebar bak l dan tinggi bak t
tinggi bak t = lebar bak l
Maka : Volume bak = p x l x t
76,83043 m
3
= 2l x l x l Lebar bak
= 3,71376 m Jadi, panjang bak
= 5,57064 ms Tinggi bak
= 3,71376 m Luas bak
= 20.68804 m
2
7.6.2 Bak Pengendapan Awal
Fungsi : Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan
Laju volumetrik air buangan = 0,28811 m
3
jam Waktu tinggal air
= 2 jam PerryGreen, 1997
Volume bak V = 0,28811 m
3
jam x 2 jam = 13,82948 m
3
Bak terisi 90 maka volume bak = 13,82948 0,9 = 15,36609 m
3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak, p = 1,5 lebar bak, l dan tinggi bak t
- tinggi bak, t = 1 lebar bak, l
Maka : Volume bak = p l t
15,36609 m
3
= 2l l l Lebar bak
= 2,17182 m Jadi,
panjang bak = 3,25773 m
Tinggi bak = 2,17182 m
Luas bak = 7,07521 m
2
7.6.3 Bak Netralisasi
Fungsi : Tempat menetralkan pH limbah Kebutuhan Na
2
CO
3
untuk menetralkan pH air limbah ditentukan sebesar 0,15 mg Na
2
CO
3
30 m l air limbah. Lab. Analisa FMIPA USU,1999 Jumlah air buangan
= 288,11412 literjam = 0,28811 m
3
jam
Kebutuhan Na
2
CO
3
= 288,11412 literjamx150 mg0,03L x 1
kg10
6
mg x 1 hari24 jam `
= 1,44057 kgjam Laju aliran 30 Na
2
CO
3
= 1,44057 0,3 = 4,8019 m
3
jam Densitas larutan 30 Na
2
CO
3
= 1327 kgm
3
Perry, 1999 Direncanakan waktu penampungan air buangan selama 1 hari.
Volume 30 Na
2
CO
3
= 4,8019 m
3
jam 1327 kgm
3
= 0.00362 m
3
Laju Air Limbah = 0,28811 m
3
jam Diasumsikan reaksi netralisasi berlangsung tuntas selama 1 hari.
Volume limbah = 0,28811 m
3
jam x 1 hari x 24 jamhari = 6,91474 m
3
Bak terisi 90 maka volume bak = 6,91474 0,9 = 7,68304 m
3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: panjang bak, p
= 2 lebar bak, l tinggi bak, t
= 1 lebar bak, l Maka : Volume bak
= p l t 7,68304 m
3
= 2l l l Lebar bak
= 1,56615 m Jadi, panjang bak
= 3,13231 m Tinggi bak
= 1,56615 m Luas bak
= 4,90568 m
2
7.6.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge Lumpur Aktif
Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated slugde
sistem lumpur aktif, mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah 20 – 30 mgl PerryGreen, 1997.
Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis lumpur yang mengandung mikroorganisme tersuspensi di dalam campuran
lumpur yang mengandung O
2
. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran seperti bakteri, protozoa, fungi, rotifera dan
nematoda. Flok lumpur aktif ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme sehingga akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi.
Laju volumetrik Q limbah = 0,28811 m
3
jam = 1826,6666 galhari Dari Tabel 5-32 Metcalf Eddy, 2003, hal. 447 diperoleh:
BOD
5
air limbah pabrik surfaktan S
o
= 951,21 mgl Aboulhassan, et.al.,
2006 Efisiensi E = 95
Metcalf Eddy, 1991
Dari Tabel 7-9 Metcalf Eddy, 2003, hal. 585 diperoleh: Koefisien cell yield Y = 0,4 mg VSSmg BOD
5
Koefisien endogenous decay K
d
= 0,15 hari
-1
Dari Metcalf Eddy, 2003, hal. 586 diperoleh: Mixed Liquor Volatile Suspended Solid
X = 100 mgl Direncanakan:
Waktu tinggal sel
c
= 15 hari 1. Penentuan BOD Effluent S
Metcalf Eddy, 1991
BOD
5
effluent S maksimum = 50 mgl Kep-03MENLH11998
2. Penentuan volume aerator Vr
Metcalf Eddy, 1991
15 .
0,15 1
mgl 100
47,5605 -
951,21 0,4
x galhari
1826,66660 x
hari 15
= 30473,84042 gal = 115,35693 m
3
3. Penentuan Ukuran Bak Aerasi Direncanakan:
Panjang bak = 2 x tinggi bak
Lebar = 2 x tinggi bak
V = p x l x t
115,35693 m
3
= 2 t x 2 t x t
T = 3,06663 m
Jadi, ukuran aeratornya sebagai berikut: Panjang
= 6,13326 m Lebar
= 6,13326 m Faktor kelonggaran
= 0,5 diatas permukaan air Tinggi
= 3,0663 +0,5 m = 3,5663 m 4. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi Qr
Asumsi: Q
e
= Q = 1826,66660 galhari X
e
= 0,001 X = 0,001 x 100 mgl = 0,1 mgl X
r
= 0,999 X = 0,999 x 100 mgl = 99,9 mgl P
x
= Q
w
x X
r
Metcalf Eddy, 1991 P
x
= Y
obs
.Q.S
o
– S Metcalf Eddy, 1991
P
x
= 0,1231. 1826,66660 galhari.951,21 – 47,5605 mgl = 203.158,93612 gal.mgl.hari
Neraca massa pada tangki sedimentasi : Akumulasi
= jumlah massa masuk – jumlah massa keluar = Q + Q
r
X – Q
e
X
e
– Q
w
X
r
= QX + Q
r
X – Q0,001X - P
x
100 612
203.158,93 1
- 0,001
100 60
1.826,666
= 206,74943 galhari 5. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator
jam 400.38624
hari 16.68276
1.826,6666 42
30.473,840
Q
V
r
6. Penentuan Daya yang Dibutuhkan Tipe aerator yang digunakan adalah mechanical surface aerator.
Dari Tabel 5-33 Metcalf Eddy, 2003, hal. 448 untuk tinggi tangki = 3,5663 m dengan diperlukan daya aerator sebesar 20 hp.
7.6.5 Tangki Sedimentasi
Fungsi : Mengendapkan flok biologis dari tangki aerasi dan sebagian
diresirkulasi kembali ke tangki aerasi
Laju volumetrik air buangan = 1826,6666 + 206,74943 galhari = 2033,41603 galhari = 7,69738 m
3
hari Diperkirakan kecepatan overflow maksimum = 33 m
3
m
2
hari PerryGreen, 1997
Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari
PerryGreen, 1997 Volume tangkiV
= 134,9504 x 0,083 hari = 0,64145 m
3
Luas tangki A = 7,69738 m
3
hari 33 m
3
m
2
hari = 0,23325 m
2
A = ¼ D
2
D = 4A
12
= 4 x 0.23325
12
= 2,60340 m Kedalaman tangki, H = VA = 0,64145 m
3
0,23325 m
2
= 2,75 m.
7.6.6 Pompa Limbah PL-01
Fungsi : Memompa cairan limbah dari bak penampungan ke bak
pengendapan awal
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Laju alir massa F = 290,53393 kgjam
= 0,16544 lbms Densitas air limbah
= 1.165,8024 kgm
3
= 72,78687 lbmft
3
Viskositas air = 0,84228 cP
= 0.00057 lbmft.s Laju alir volumetrik Q =
3600 72,78687
290,53393
3
m
kg jam
kg = 0,00007 m
3
s =
3
72,78687 0,16544
ft lbm
s lbm
= 0,00245 ft
3
s Desain pompa :
Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
0,13
Turbulen Timmerhaus, 2004
= 0,133 Q
0,36
ρ
0,18
Laminar Timmerhaus, 2004 = 0,363 0,000833 m
3
s
36
955,68 kgm
3 0,18
= 0,04115 m = 1,62023 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 2003, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal :
2 1
1 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 1,61 in = 0,1342 ft
Diameter Luar OD : 1,9 in = 0,1583 ft
Inside sectional area
: 0,01413 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
0,01413 0,00290
ft s
ft = 0,17307 fts
Bilangan Reynold : N
Re
=
ID v
= lbmft.s
0,00290 0,1342
0,17307 72,78687
3
ft s
ft ft
lbm = 2.986,10190 Turbulen
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga = 4,6 x 10
-5
, D = 0,00034: f =0,012
Friction loss :
1 Sharp edge entranee , h
c
= 0,5
2 1
2 1
2
v A
A
= 0,5
174 ,
32 1
2 0,17307
1
2
= 0,03706 ft.lbflbm
2 elbow 90° , h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 20,75
174 ,
32 2
0,17307
2
= 0,00070 ft.lbflbm 1 check valve ,
h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
2 0,17307
2
= 0,00093 ft.lbflbm Pipa lurus 70 ft , F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
= 40,012
174 ,
32 .
2 .
13 ,
0,17307 .
70
2
=
0,01166
ft.lbflbm
1 Sharp edge exit, h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
=
174 ,
32 1
2 0,17307
1
2
= 0,00047 ft.lbflbm
Total friction loss : F = 0,01401 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
s
W F
P P
z z
g v
v
Geankoplis,2003 dimana : v
1
= v
2
P
1
= P
2
Z = 50 ft maka :
. 0,01377
50 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
s
W lbm
lbf ft
ft s
lbf lbm
ft s
ft Ws = -50,01401 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , = 80 Ws
= - x Wp -50,01401
= -0,8 x Wp
Wp = 62,51751 ft.lbflbm
Daya pompa : P = W
p
Q 550 =
72,78687 62,51751
0,00007 x
x
s lbf
ft hp
. 550
1 =
0,02023
hp Maka dipilih pompa dengan daya motor
1 10
hp
Tabel 7.6 Spesifikasi Pompa Limbah Pompa
Jenis Bahan Konstruksi
Daya hp
PL – 01 Pompa Sentrifugal
Commercial steel
1 10
PL – 02 Pompa Sentrifugal
Commercial steel
1 10
PL – 03 Pompa Sentrifugal
Commercial steel
1 10
PL – 04 Pompa Sentrifugal
Commercial steel
1 10
PL – 05 Pompa Sentrifugal
Commercial steel
1 10
7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas 7.7.1 Screening SC
Fungsi : Menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis : bar screen
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Stainless steel
Ukuran screening : Panjang
= 2 m Lebar
= 2 m Ukuran bar
: Lebar = 5 mm
Tebal = 20 mm
Bar clear spacing : 20 mm
Slope : 30°
Jumlah bar : 50 buah
7.7.2 Bak Sedimentasi BS
Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air
Jumlah : 1 unit
Jenis : Grift Chamber Sedimentation
Aliran : Horizontal sepanjang bak sedimentasi
Bahan konstruksi : Beton kedap air
Kondisi operasi : Temperatur 30
o
C dan tekanan 1 atm Kapasitas
: 4.02309 ft
3
menit Panjang
: 5.49102 ft Lebar
: 1 ft Waktu retensi
: 9,56977 menit
7.7.3 Clarifier CL
Fungsi : Memisahkan endapan flok-flok yang terbentuk karena
penambahan alum dan soda abu Tipe
: External Solid Recirculation Clarifier Bentuk
: Circular desain Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283, Grade C Kondisi operasi
: Temperatur 30
o
C dan tekanan 1 atm Jumlah
: 1 unit Kapasitas cairan
: 6.83446 m
3
Diameter : 1,90974 m
Tinggi : 3.50120 m
Daya motor : 14 hp
7.7.4 Sand Filter SF
Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air
yang keluar dari Clarifier CL Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi
: Carbon steel SA-283 Grade C Kondisi operasi
: Temperatur 30
o
C dan tekanan 1 atm Jumlah
: 1 unit Kapasitas
: 2.05028 m
3
Diameter sand filter : 1.16153 m Tinggi sand filter
: 2.12948 m Tebal tangki
: 1,5 in
