PENINGKATAN KINERJA LINGK IND BERBASIS ACUAN TEKNO STANDAR DAN BEST PRACTICE

Rabu, 20 September 2017

Penyampaian Hasil Evaluasi PROPER Daerah Prov. Jateng 2016

PENINGKATAN KINERJA LINGKUNGAN
BERBASIS ACUAN TEKNOLOGI
STANDAR DAN BEST PRACTICE

Dr. Aris Mukimin
BBTPPI
Badan Penelitian
Pengembangan Industri
KEMENPERIN

OUTLINE MATERI PRESENTASI
Pendahuluan
Teknologi pengolahan air limbah
acuan standar
Studi kasus penerapan teknologi
pengolahan air limbah
Teknologi pengolahan air limbah

domestik

ASPEK KINERJA LINGKUNGAN DAN
PERAN TEKNOLOGI
ASPEK LINGK

TEKNOLOGI

INDIKATOR KINERJA

LEVEL KESULITAN

UDARA

UNIT PENGENDALI

BAKU MUTU

2 or 3

PADAT

TPS

MENEJEMEN

4

AIR LIMBAH
PROSES

IPAL

BAKU MUTU

1

AIR LIMBAH
DOMESTIK

IPAL

BAKU MUTU

3 or 2

AIR

KINERJA UNIT PENGOLAH LINGKUNGAN
Sumber
• Karakternya
• Volumenya
• Upnormal

IPAL






Performa:
o Kondisi per unit
o Kondisi komponen support
o Parameter operasi

Dapat memenuhi baku mutu
Fluktuatif
Efisiensinya rendah
Muncul problem image
pencemaran

DIAGRAM ALIR PENGOLAHAN
PROSES KIMIA
PROSES FISIKA

PROSES BIOLOGI

Flokuasi Koagulasi

Alternatif 1

Alternatif 2
Al

Cl2

Polimer

Air

Eff
RW

Primary
clarifier

S

Activated

sludge/ABR/RBC

Final
clarifier

Filter

RAS
S
S

Carbon
Absorber

TEKNOLOGI FISIKA

DESAIN BAK SEDIMENTASI
1. Model desain berbentuk: lingkaran, bujur sangkar atau segi
empat.
2. Aliran dibuat sangat tenang untuk memberikan kesempatan

padatan untuk mengendap.
3. Kriteria yang digunakan: surface loading (beban permukaan),
kedalaman bak dan waktu tinggal.
4. Waktu tinggal mempunyai satuan jam, cara menghintungnya
volume bak dibagi laju alir per hari
5. Beban permukaan: laju alir rata-rata per hari dibagi luas
permukaan bak, satuannya liter per meter peresegi per hari

KRITERIA DESAIN
1. Pada Bak persegi panjang perbandingan panjang
dan lebar bervariasi 3:1 dan 5:1 dengan kedalaman
2,1 m hingga 2,4 m
2. Laju overflow berkisar antara 1500 dan 3000 liter
per hari (rata-rata 2000 L/hari)

TEKNOLOGI KIMIA
Koagulasi
Partikel yang sangat halus dengan ukuran lebih kecil
dari 10-2 mm dan partikel-partikel koloid sulit untuk
dipisahkan dengan pengendapan tanpa bahan kimia

serta tetap lolos jika disaring dengan saringan pasir
cepat
Flokulasi
Zat pembantu koagulan dalam pembentukan flok
sehingga efektif untuk diendapkan

DESAIN BAK KOAGULASI
Proses koagulasi terdari dua tahap
Tahap koagulasi partikel kotoran menjadi flok-flok
yang masih halus dengan cara pengadukan cepat
segera setelah koagulan dibubuhkan. Tahap ini disebut
pengadukan cepat dan proses dilakukan di bak
pencampuran cepat.
Tahap pertumbuhan flok agar menjadi besar dan
stabil dengan cara pengadukan lambat pada bak
flokulator

BAK PENCAMPURAN CEPAT
Bak pencampuran cepat harus dilengkapi pengaduk cepat dan
bahan koagulan yang siap dibubuhkan atau diumpankan

Ada dua cara pengadukan yang dapat dipakai:
 Pengadukan berdasar energi dari air itu sendiri
Dilakukan dengan cara aliran dalam bak/kolam dengan skat
horisontal atau vertikal. Bisa dengan membuat aliran tertutup
(pipa) dengan kecepatan 1,5 m/det atau dengan
penyemprotan lubang-lubang kecil.
 Pengadukan berdasarkan energi mekanik luar
Cara yang umum menggunakan flush mixer berupa motor
dengan kecepatan rotasi 1,5 m/det. Waktu pengadukan 1-5
menit.

BAK PENCAMPURAN LAMBAT
Desain inlet dan outlet sedimikian rupa sehingga tidak
terjadi short-circuit dan pecah flock
Kecepatan minimum tidak lebih kecil dari 15,2 cm/menit
namun tidak lebih besar dari 45,7 cm/menit dengan
waktu tinggal pembentukan selama 30 menit
Tanki flokulasi dan sedimentasi diletakkan sedikit
mungkin

ALUMUNIUM SULFAT

(ALUM)

Kelebihan: Murah, sifat flok stabil, mudah
pengenjaannya, tidak menimbulkan pengotoran
Ditambahkan kapur atau abu soda untuk
meingkatkan kinerja
Kelemahannya: flok bersifat ringan, range pH
sempit ( 5,5 -8,5)
Konsentrasi pemakaian 5 -10%

FERO SULFAT
Penggunaannya dengan kapur guna menaikan pH
Tidak baik untuk menghilangkan warna
Cocok untuk limbah yang bersifat alkali, kekeruhan,
dan DO tinggi
Kondisi pH yang sesuai 9 – 11
Lebih murah dari alum tetapi operasionalnya lebih
sulit dan meningkatkan kesadahan

TEKNOLOGI PROSES PENGOLAHAN
SECARA BIOLOGIS
 Kondisi Anaerobik (Tanpa Udara)
 Kombinasi Anaerobik Dan Aerobik
(Fakultatif)
 Kondisi Aerobik (Dengan Udara)

PENGOLAHAN ANAEROBIK
Pengolahan air limbah secara biologi anaerob merupakan pengolahan air
limbah dengan mikroorganisme tanpa injeksi udara/oksigen yang merombak
bahan organic menjadi bahan yang lebih sederhana (CH4 dan CO2).
Proses ini dapat diaplikasikan untuk air limbah organic dengan beban bahan
organic (COD) yang tinggi
Pengolahan anaerob terjadi empat tahapan proses :
Proses hydrolysis : Memecah molekul organic komplek menjadi molekul
organic yang sederhana
Proses Acidogenisis : Merubah molekul organic sederhana menjadi asam
lemak
Proses Acetogenisis : Merubah asam lemak menjadi asam asetat dan
terbentuk gas-gas seperti gas H2, CO2, NH4 dan S
Proses Methanogenisis : Merubah asam asetat dan gas-gas yang
dihasilkan pada proses acetogenisis menjadi gas methane CH4 dan CO2

DESAIN REAKTOR ANAEROBIK
• Reaktor anaerobik selalu dibuat tertutup dengan kedalam
minimal 3 m
• Model bak bersekat (multi stage) sebagai pendekatan 4 proses
• Pada ketiga proses bersifat fakultatif dan satu proses terakhir
absolut anaerobik

Biofilter

• Volume sludge (mikroba) sekitar 30 % atau dengan
ketinggian 1-1,5 m
• Waktu tinggal rata-rata 4 hari
• Kemampuan reduksi COD 80%

FAKTOR-FAKTOR YANG BERPENGARUH
Variasi debit dan beban organik
Suhu
Alkalinitas
Nutrien
Waktu tinggal
Keasaman
Oksigen
Zat toksik

PENGOLAHAN AEROBIK
Pengolahan air limbah dengan metode pertumbuhan
tersuspensi (suspended growth) umumnya diaplikasikan
sebagai Proses Lumpur Aktif.
Istilah lumpur aktif ini identik dengan mikroorganisme
aktif, karena mikroorganisme yang dipergunakan dalam
pengolahan air limbah jumlahnya cukup besar (pekat) dan
menyerupai lumpur, maka diberi istilah lumpur aktif.
Ada dua kelompok lumpur aktif:
 Activated Sludge konvensional
Activated Sludge dengan extended aeration

SISTEM LUMPUR AKTIF
Udara

• Injeksi udara sehingga O2 terlarut 2 mg/L
• Distribusi O2
MLVSS

Inf. BOD = F

Eff

Rasio F:M
Tanki Aerasi

Pengembalian lumpur
Lumpur
F = Kg BOD
M = Kg MLVSS

 Konvensional activated slude
F:M = 0,25-0,45
 Extended activated sludge
F:M = 0,05-0,15

ACUAN OPERASIONAL
Lumpur aktif konvensional

Extended Aeration
Activated Sludge

1.

Waktu aerasi: 4 – 8 jam

1.

Waktu aerasi: 16 – 24 jam

2.

Rasio F:M = 0,25 – 0,45

2.

Rasio F:M = 0,05 – 0,15

3.

SRT : 4 – 6 hari

3.

CRT : 15 – 25 hari

STUDI KASUS PENERAPAN TEKNOLOGI
PENGOLAHAN AIR LIMBAH

CONTOH PERFORMA IPAL
CaCO3 tidak diperlukan
pH: 11-12
BOD: 717
COD: 2181
NH3: 64
Minyak: 80

PEMISAHAN
MINYAK
EKUALISASI

Masalah:
1. Belum memenuhi baku mutu
2. Volume sludge tinggi
3. Konsumsi listrik tinggi

Revisi dosis koa-flok
Polimer
FeSO4
CaCO3

Seting ulang kondisi operasi LA

KOAGULASI
FLOKULASI

SEDIMENTASI 2

SEDIMENTASI 1

LUMPUR AKTIF

Efluen:
BOD: 22
COD: 221
NH3: 40
Minyak 4,15

Penambahan Nitrosomonas
(nitritasi) dan nitrobakter (nitrasi)

TEKNOLOGI EFEKTIF REDUKSI NH3
Hasil uji coba:
 39,9 mg/L (awal)
 23 mg/L (60 menit)
 10 mg/L (120 menit)
 1,7 mg/L (180 menit)

TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR LIMBAH
DOMESTIK

KONTRIBUSI PENCEMARAN AIR
Nusa Idaman Said, 2017 menyebutkan kontribusi pencemaran air
di Wilayah DKI

75% Domestik
10 Industri

15%
Perkantoran

PENTAATAN PERATURAN
Permenlhk 68/2016
 Pasal 4 ayat 2d:
Melakukan pengolahan air
limbah domestik sehingga
memenuhi baku mutu yang
disyaratkan
 Perkantoran, industri, IPAL
kawasan, IPAL pemukiman,
dll

Baku Mutu
PARAMETER

SATUAN

KADAR MAKS

-

6-9

BOD

mg/L

30

COD

mg/L

100

TSS

mg/L

30

Minyak dan Lemak

mg/L

5

Amoniak

mg/L

10

jumlah/100 mL

3000

L/orang/hari

100

pH

Total Coliform
Debit

SUMBER DAN KARAKTERISTIK
Kamar
mandi&toilet

• Kotoran manusia
• Sabun/ditergen

Laundry

• Ditergen
• Bahan pemutih

Kitchen

• Sisa makanan
• Minyak & lemak
• Ditergen

KLASIFIKASI BERDASARKAN SIFAT

Bersumber dari:
1. Joni Hermana JurusanTeknikLingkungan ITS
2. www.google.co.id (Pengolahan air limbah domestik individu atau semi komunal)
3. Nusa Idaman Said

Black water

Grey water

Toilet

Mandi, dapur, cuci

10,5 - 13 g
BOD/org.hari

22,6 - 27 g
BOD/org.hari

Kontribusi 20 %

Kontribusi 80 %

VOLUME AIR LIMBAH DOMESTIK
Jenis Kegiatan

Pemakaian
Air bersih

Debit Air
Limbah

Satuan

PE

Gedung kantor

50

40

liter/pegawai
/hari

0,33

Pabrik atau industri

50

40

liter/pegawai
/hari

0,33

Acuan: SNI 03-7065-2005

KRITERIA PERANCANGAN IPAL
Volume air limbah yang akan diolah
Beban atau konsentrasi polutan organik (BOD)
inlet

Target kualitas air limbah terolah
Efisiensi pengolahan
Waktu pengolahan (HRT)
Jenis proses yang digunakan

CONTOH KRITERIA PERENCANAAN IPAL
PARAMETER

NILAI

Debit air limbah per kapita

:

250 L/org.hari

BOD inlet

:

250 mg/L

BOD outlet

:

≤ 30 mg/L

Efisiensi penurunan BOD

:

80%

Waktu tinggal

:



1-3 hari untuk proses anaerobik



Minimal 1 hari untuk proses aerobik atau kombinasi anaerobikaerobik

Jenis air limbah

:

Toilet, kamar mandi, air bekas cuci, dapur, wastafel

Proses anaerobik

:

Hanya menurunkan polutan organik (BOD, COD, TSS), Effluen BOD
≤ 60 mg/L

Proses aerobik atau kombinasi

:

anaerobik-aerobik
Kendala

Menurunkan polutan organik (BOD, COD TSS, amoniak, sulfida,
deterjen). Effluent BOD ≤ 30 mg/L

:

Sistem ini memerlukan luas area tertentu

LAY OUT IPAL
AIR LIMBAH TOILET

AIR LIMBAH
NON TOILET

UNIT IPAL
BAK KONTROL
PRETREATMENT

Jika sumber laundry dan restoran cukup signifikan

DIBUANG
KE SALURAN

JENIS PROSES IPAL
Post Treatment

Pretreatmen

Lemak,
Ditergen

Perangkap

Solid

Pengendapan

Organik
Biofilter

RBC

Flotasi

Koagulasi
Flokulasi

ABR

Anorganik

Bakteri

Sand filter

Chlorinasi
(EAOP)

Karbon
filter

Ozonasi
(Plasma)
UV

PRETREATMENT
1.Perangkap (paling sederhana)
2.Flotasi
3.Filter catridge (physical treatment)
4.Large scale mechanical grease removal
5.Addition of mecrobial grease eliminators

PERANGKAP
(SEPARATION OILAND FAT)

FLOTASI

FILTER CATRIDGE
(PHYSICAL PROCESS)

LARGE SCALE MECHANICAL GREASE REMOVAL

KOMBINASI PENGOLAHAN PENDAHULUAN
FISIKA DAN MIKROBIA

http://www.biogest.com/products/sludgetreatment/crown-disintegration-system

UNIT-UNIT IPAL EXISTING
Operational description
The CROWN™-disintegration system works according
a hydro dynamic principle which is generated in fluidic
terms by pressure (operating pressure approx. 10 bar).
This has the following results:
• Chlamydia-form organisms are crushed
• The flake structure is changed
• The biological activity is increased
• The viscosity is changed
• The milieu is changed
• The concept of the CROWN disintegration system
ensures a insensitive and stable procedure

System advantages
•Increase of the decomposition of organic substances in the digestion process
•Increase of the biogas yield
•Saving on flocculation aids
•Increase of the DS level during sludge drying
•Reduction of the quantity of sludge for disposal
•Controlling of foaming in the digester by destroying filamentary organisms

UNIT IPAL
Proses biologi
• Biofilter anaerob
• Biofilter anaerob-aerob
• Rotating biological contactor

Proses fisika
• Membran ultra filtrasi

BIOFILTER TERCELUP (ANAEROB)

PROSES BIOFILTER
Zona lapisan biofilm
Aerobik

Mikroaerofilik

Fakultatif

Bakteri metabolik

Hidrolitik
Asidogenik
Asetogenik
Asetogenik

Anerobik

Metanogenik

BIOFILTER

BIOFILTER (KOMBINASI ANAEROB-AEROB)
 Biofilter anaerob, polutan organik akan terurai menjadi

CO2 dan CH4 tanpa menggunakan energi, amoniak dan
gas hidrogen sulfida tidak hilang.

 Sistem pengolahan perlu dilanjutkan sehingga semua
polutan bisa terolah
 Kombinasi anaerob-aerob akan menjadikan amoniak
teroksidasi menjadi nitrit untuk kemudian menjadi nitrat,
sedangkan H2S diubah menjadi sulfat.

KEUNGGULAN BIOFILTER ANAEROB-AEROB
1.

Pengelolaanya sangat mudah

2.

Tidak perlu lahan yang luas

3.

Biaya operasionalnya rendah

4.

Dibandingkan dengan proses lumpur aktif yang dihasilkan realtif
sedikit

5.

Dapat menghilangkan nitrogen dan fosfor yang dapat
menyebabkan eutrofikasi

6.

Suplai udara untuk aerasi realtif kecil

7.

Dapat menghilangkan padatan tersuspensi dengan baik

KRITERIA PERENCANAAN BIOFILTER
ANAEROB-AEROB
 Media Biofilter
 Luas permukaan spesifik besar : 100 – 820 m2/m3
 Fraksi volume rongga tinggi : 90%
 Diameter celah bebas besar, dll

 Jenis media
 Batu pecah: luas permukaan (100 – 200 m2/m3)
 Sarang tawon : 150 – 240 m2/m3
 Jaring : 50 m2/m3
 Bio-ball : 200 – 240 m2/m3

 Metode pemilihan media, bisa menggunakan pembobotan terhadap semua
unsur yang berkontribusi
 Perencanaan IPAL, meliputi: bak pengendapan awal, reaktor biofilter
anaerob, reaktor biofilter aerob, bak pengendapan akhir, sirkulasi dan
desain beban organik

KRITERIA PERENCANAAN IPAL BIOFILTER
ANAEROB-AEROB
1. Bak pengendapan awal



Waktu tinggal : 3-5 jam
Beban permukaan : 20-50 m3/m2.hari

2. Biofilter anaerob
 Beban BOD per satuan permukaan media: 5-30 g BOD/m2.hari
atau 0,5-4 Kg BOD per m3 media
 Waktu tinggal rata-rata : 6-8 jam
 Tinggi ruang lumpur : 0,5 m
 Tinggi bed media pembiakan mikroba : 0,9-1,5 m
 Tinggi air di atas bed media : 20 cm

KRITERIA PERENCANAAN IPAL BIOFILTER
ANAEROB-AEROB
1. Biofilter aerob
 Beban BOD per satuan permukaan media: 5-30 g BOD/m2.hari atau
0,5-4 Kg BOD per m3 media
 Waktu tinggal rata-rata : 6-8 jam
 Tinggi ruang lumpur : 0,5 m
 Tinggi bed media pembiakan mikroba : 1,2 m
 Tinggi air di atas bed media : 20 cm

2. Bak pengendapan akhir
 Waktu tinggal : 2-5 jam
 Beban permukaan : 10 m3/m2.hari atau 20-50 m3/m2.hari

3. Rasio sirkulasi
 25-50%

ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR
• Air limbah yang mengandung polutan organik dikontakkan dengan
microbial film yang melekat pada permukaan media di dalam
reaktor
• Media tempat melekatnya biofilm ini berupa piringan (disk) dari
polimer atau plastik yang ringan disusun sejajar sehingga
membentuk suatu modul
• Pada saat biofilm melekat pada media tercelup ke dalam air
limbah , mikroorganisme menyerap senyawa organik, dan pada
saat biofilm berada di atas permukaan mikroorganisme meyerap
oksigen untuk menguraikan polutan organik.

VISUALISASI UNIT RBC
Piringan/disk

Poros

AIE LIMBAH

PARAMETER DESAIN RBC
1.

Rasio volume reaktor terhadap luas permukaan media (G): 5-9
L/m2

2.

Beban BOD (BOD surface loading) : 5-20 g BOD/m2.hari

3.

Beban hidrolik

4.

Waktu tinggal : 24 G/HL

5.

Jumlah stage

6.

Diamter disk : 1-3,6 m

7.

Kecepatan putar : 15-20 meter per menit atau 1-2 rpm

8.

Temperatur : 15-40 oC

KEUNGGULAN RBC
1.

Pengoperasian alat dan perawatannya mudah

2.

Untuk kapasitas kecil, dibanding dengan proses lumpur aktif
konsumsi energinya lebih rendah

3.

Dapat dipasang beberapa tahap sehingga tahan terhadap
fluktuasi beban pengolahan

4.

Reaksi nitrifikasi lebih mudah terjadi, sehingga efisiensi
penghilangan amoniak lebih besar

5.

Tidak terjadi bulking atau buih seperti pada lumpur aktif

KELEMAHAN RBC
1. Pengontrolan jumlah mikroorganisme sulit dilakukan
2. Sensitif terhadap perubahan temperatur
3. Kadang-kadang konsentrasi BOD yang diolah masih
tinggi
4. Dapat menimbulkan cacing rambut serta kadangkadang timbul bau busuk

MEMBRAN ULTRAFILTRASI
Removal Efficiency: 97,8% COD;
99,9% Turbidity; 86,8% BOD

http://www.greywatertech.com/grewam.html

Grewa-M
3rd Generation Membrane Bio-Reactor based Sewage /
Wastewater Treatment product
Grewa-M is a fully automatic and self-contained packaged treatment system designed
to meet Wastewater Treatment challenges faced globally today.
It is a 3rd generation Membrane Bio-Reaction that combines two proven technologies
- Biological: Enhanced biological treatment incorporating BNR
- Physical: Immersed membrane filtration system
Its footprint is significantly smaller than conventional aeration basins. The high biomass
concentration enables the use of a smaller aeration tank and efficient membrane
filtration eliminates the need for clarifier space.
This world-class Wastewater Treatment product requires minimal operator intervention
and reduced cleaning chemicals, making it an environment-friendly choice for all projects
and applications

POST TREATMENT
Baku mutu belum
terpenuhi

Upaya pemanfaatan
kembali air hasil
pengolahan

SAND FILTER DAN KARBON FILTER

HORIZONTAL FLOW BEDS
HFB sangat disukai karena: tidak perlu
suppai energi, gradien hidroliknya rendah,
tidak butuh pompa.
Air limbah mengalir lamban melalui
medium porous di bawah permukaan bed
secara horisontal sampai zona outlet.
Level air di outlet dikontrol dengan
penyesuaian standpipe
Untuk operasional yang kontinu, level bed
tercelup harus kurang dari sepertiga dari
ketinggian filter bed untuk menghindari
kondisi anaerob
Model HFB sangat sedikit penambahan
oksigen dari luar sehingga membutuhkan
area yang lebih luas

SKEMATIS VFB WETLAND
Sepsifik surface area biasanya 3
– 4 m2/p.e untuk daerah dingin
dan 1-2 m2/p.e di daerah tropis
Organik loading per luas area
harus dibatasi 20 gCOD/m2.d
(cold climates), 60-70
gCOD/m2.d (warm climates)
Hydraulic loading tidak lebih
dari 100 – 200 mm/d (cold
climates), 200 mm/d (warm)

DISINFEKTAN ELEKTROKATALITIK

DISINFEKTAN OZONASI

SEKIAN
SEMOGA BERMANFAAT