BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN INDUSTRI TERPADU.
TUGAS PERENCANAAN
BANGUNAN PENGOLAHAN AIR
BUANGAN INDUSTRI TERPADU
]]]]
Oleh :
AINA AZZAH ALI
0952010009
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN”
JATIM
SURABAYA
2013
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
TUGAS PERENCANAAN
BANGUNAN PENGOLAHAN AIR
BUANGAN INDUSTRI TERPADU
Oleh :
AINA AZZAH ALI
0952010009
Telah diperiksa dan disetujui
Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Pembangunan Nasional”Veteran” Jawa Timur.
Mengetahui
Ketua Program Studi
Dr. Ir. Munawar, MT.
NIP. 19600401 198803 1 00 1
Menyetujui
Pembimbing
Ir. Dewa Gede Okayadnya W., MT.
NIP : 19571105 198503 1 00 1
Laporan Tugas Perencanaan ini telah diterima sebagai salah satu
persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana (S-1),
tanggal...........................................
Dekan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Ir. Naniek Ratni JAR., M. Kes.
NIP. 19590729 198603 2 00 1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
TUGAS PERENCANAAN
BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
INDUSTRI TERPADU
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik ( S-1)
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
Oleh :
AINA AZZAH ALI
0952010009
FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN”
JATIM
SURABAYA
2013
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan
hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas Perencanaan
Bangunan Pengolahan Air Buangan (PBPAB) Industri Terpadu ini dengan baik.
Tugas perencanaan ini merupakan salah satu persyaratan bagi setiap
mahasiswa Jurusan Teknik Lingkungan , Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan,
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur untuk mendapatkan
gelar sarjana.
Selama menyelesaikan tugas ini, kami telah banyak memperoleh
bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, untuk itu pada kesempatan ini
penyusun ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmatnya tugas ini dapat
terselesaikan dengan lancar.
2. Ir. Naniek Ratni J.A.R., M.Kes selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil Dan
Perencanaan Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
3. Dr. Ir. Munawar, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Lingkungan
Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Universitas Pembangunan
Nasional “Veteran” Jawa Timur .
4. Okik H.C., ST, MT selaku Sekertaris Program Studi Teknik Lingkungan
Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Universitas Pembangunan
Nasional “Veteran” Jawa Timur.
i
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5. Ir. Yayok Suryo P, MS dan Firra Rossariawari, ST, MT selaku dosen mata
kuliah PBPAB
6. Ir. Dewa Gede Okayadnya Wijaya,MT, selaku Dosen Pembimbing tugas
PBPAB yang telah membantu, mengarahkan dan membimbing hingga
tugas perencanaan ini sehingga dapat selesai dengan baik.
7. Kedua orang tuaku, keluargaku, yang telah membantu material, doa, serta
support yang tidak pernah habis buat saya.
8. Semua rekan-rekan di Teknik Lingkungan angkatan 2009 yang secara
langsung maupun tidak langsung telah membantu hingga terselesainya
tugas ini.
9. Semua pihak yang telah membantu dan yang tidak dapat saya sebutkan
satu per satu.
Penyusun menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan
tugas perencanaan ini, untuk itu saran dan kritik yang membangun akan penyusun
terima dengan senang hati. Akhir kata penyusun mengucapkan terima kasih dan
mohon maaf yang sebesar-besarnya apabila didalam penyusunan laporan ini
terdapat kata-kata yang kurang berkenan atau kurang dipahami.
Surabaya, Januari 2013
Penyusun
ii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................... i
DAFTAR ISI ................................................................................................. iii
DAFTAR TABEL ......................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vi
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang ............................................................................... 1
2. Maksud dan Tujuan ........................................................................ 2
3. Ruang Lingkup ............................................................................... 2
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
1. Karakteristik Limbah Industri .......................................................... 4
2. Bangunan Pengolahan Air Buangan................................................. 6
2.1 Pengolahan Pendahuluan (Pre Treatment)................................ 6
2.2 Pengolahan Pertama (Primary Treatment)................................. 15
2.3 Pengolahan Sekunder (Secondary Tretment).........................31
2.3.1. Proses Biologi Secara Aerobik............................... 32
2.4 Persen Removal.................................................................... 37
BAB III
DATA PERENCANAAN
1. Data Karakteristik Limbah............................................................... 39
2. Standar Baku Mutu............ .............................................................. 39
3. Diagram Alir ................................................................................... 40
BAB IV
NERACA MASSA DAN SPESIFIKASI BANGUNAN
1. Neraca Masa .................................................................................... . 42
iii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
1.1 Karakteristik Limbah Industri Terpadu……………………. 42
1.2 Standart Baku Mutu Industri Terpadu…………………….... 42
1.3 Neraca Massa per Bangunan……………………………….. 43
2. Spesifikasi Bangunan.......................................................................47
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan ..................................................................................... 53
1.1. Persen Removal BangunanPengolahan…………………….. 54
1.2. Hasil Effluent………………………………………………. 55
2. Saran ............................................................................................... 55
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... viii
LAMPIRAN A
LAMPIRAN B
GAMBAR
iv
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Pembangunan dapat meningkatkan dan membawa kemajuan bagi suatu
Negara. Namun dalam pembangunan industri, disamping dampak positif juga bisa
berdampak buruk pada lingkungan. Banyak pabrik menghasilkan limbah industri
berupa limbah padat maupun limbah cair. Dampak dari limbah industri adalah
pencemaran pada tanah, udara, dan air. Untuk menanggulangi masalah
pencemaran limbah industri, diperlukan keterpaduan dari berbagai macam disiplin
ilmu pengetahuan baik yang bersifat teknik administratife maupun teknik
operasional.
Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) terpadu merupakan suatu
instalasi pengolahan limbah yang menampung dan mengolah air limbah dari
beberapa industri yang berada di daerah layanan sebuah Kawasan Industri. Dalam
IPAL terpadu terjadi pencampuran air limbah dari bermacam industri dengan
karakteristik air limbah yang beragam, sehingga bila dibuang secara langsung
kebadan air penerima dapat menimbulkan pencemaran. Oleh karena itu tugas “
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan ” dari Industri Terpadu adalah
sebagai salah satu cara pengolahan limbah cair yang dapat mendegradasika bahan
organik dan an-organik yang terkandung dalam air limbah tersebut agar tidak
mencemari lingkungan saat di buang kebadan air,
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
1
Sesuai dengan Surat Keputusan Gubernur Jawa Timur no.45 Tahun 2002
tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Industri.
2. Tujuan
a. Umum
Tujuan dari tugas ini adalah Mahasiswa dapat merancang
bangunan pengolahan air limbah industi Terpadu sesuai dengan
karakteristik yang di tentukan, agar sesuai dengan standart baku mutu
yang di ada dalam Surat Keputusan Gubernur Jawa Timur no.45 Tahun
2002.
b. Khusus
-
Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami proses pengolahan
limbah cair industri terpadu secara langsung.
-
Mahasiswa mendapat wawasan mengenai jenis, bentuk, warna,
jumlah limbah industri terpadu.
-
Mahasiswa dapat melatih diri dalam menerapkan kemampuan
teknis berdasarkan teori yang dipelajari.
3.
RuangLingkup
Ruang lingkup tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Industri Terpadu meliputi :
a. Data karakteristik dan standart baku mutu limbah industri
b. Diagram alir bangunan pengolahan limbah
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2
c. Spesifikasi bangunan pengolahan limbah
d. Perhitungan bangunan pengolahan limbah
e. Gambar bangunan pengolahan limbah
f. Profilhidrolis bangunan pengolahan limbah
g. BangunanPengolahan Limbah :
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
3
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
1.
Karakteristik Limbah
Karakteristik dari limbah Industri Limbah Terpadu menurut Surat
Keputusan Gubernur Jawa Timur (SK.GUB.JATIM) No.45 Tahun 2002 tentang
Baku Mutu Limbah Cair bagi Industri Terpadu Golongan II adalah :
a. Biochemical Oxygen Demand (BOD)
Kandungan BOD5 air buangan Industri Limbah Terpadu ini adalah
500 mg/l, sedangkan baku mutu yang mengatur besar kandungan BOD5
yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan adalah sebesar 50 mg/l.
BOD adalah banyaknya oksigen dalam ppm atau milligram/liter (mg/l)
yang diperlukan untuk menguraikan benda organik oleh bakteri, sehingga
limbah tersebut menjadi jernih kembali. Untuk itu semua diperlukan waktu
100 hari pada suhu 20˚ C. Akan tetapi di laboratorium dipergunakan waktu
5 hari sehingga dikenal sebagai BOD5. (Sugiharto, 1987, hal.6)
b. Chemical Oxygen Demand (COD)
Kandungan COD air buangan Industri Limbah Terpadu ini adalah
1200 mg/l, sedangkan baku mutu yang mengatur besar kandungan COD
yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan adalah sebesar 100 mg/l.
COD adalah banyaknya oksigen dalam ppm atau milligram per liter
(mg/l) yang dibutuhkan dalam kondisi khusus untuk menguraikan benda
organik secara kimiawi. (Sugiharto, 1987, hal.6)
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4
c. Minyak dan Lemak
Kandungan Minyak dan Lemak air buangan Industri Limbah Terpadu
ini adalah 100 mg/l, sedangkan baku mutu yang mengatur besar
kandungan Minyak dan Lemak yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan
adalah sebesar 5 mg/l.
d. Derajat Keasaman (pH)
Nilai pH air buangan Industri Limbah Terpadu ini adalah 10,
sedangkan baku mutu yang mengatur besar nilai pH yang diperbolehkan
dibuang ke lingkungan adalah sebesar 6 - 9. Jadi nilai limbah dengan nilai
pH 7 boleh langsung di buang ke badan air
pH adalah derajat keasaman digunakan untuk menyatakan tingkat
keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Yang
dimaksudkan "keasaman" di sini adalah konsentrasi ion hidrogen (H+)
dalam pelarut air.
Nilai pH berkisar dari 0 hingga 14. Suatu larutan dikatakan netral
apabila memiliki nilai pH=7. Nilai pH>7 menunjukkan larutan memiliki
sifat basa, sedangkan nilai pH H- dan pH < 7
Larutan dikatakan netral bila
: H+ = H- dan pH = 7
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
19
Larutan dikatakan basa bila
: H+ < H- dan pH > 7
Ada beberapa cara menetralisasi kelebihan asam dan basa dalam limbah
cair, seperti :
-
Pencampuran limbah.
-
Melewatkan limbah asam melalui tumpukan batu kapur.
-
Pencampuran limbah asam dengan Slurry kapur.
-
Penambahan sejumlah NaOH, Na2CO3 atau NH4OH ke limbah asam.
-
Penambahan asam kuat (H2SO4,HCl) dalam limbah basa.
-
Penambahan CO2 bertekanan dalam limbah basa.
-
Pembangkitan CO2 dalam limbah basa.
Adapun prinsip pencampuran di dalam bak netralisasi seperti pada Gambar 2.10
Gambar 2.10 Bak Netralisasi
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
20
Rumus yang digunakan :
-
Volume Bak (V)
V = Q x td
Dengan:
Q = Debit aliran (m3/dtk)
V = Volume (m3)
td = Waktu detensi (detik) =20 – 60 detik
-
Dimensi Bak
Volume = ¼ x τ x d2 x h
Dengan:
τ = 3,14
Impeller
V = Volume (m3)
d = diameter (m)
h
h = Tinggi penampang aliran (m)
= 1,25 x d
-
50% x Di
Energi yang dibutuhkan :
d
P = G2 x µ x V
(Persamaan 8.9 Reynold, 1996)
Dengan :
P = Power (N/s-m2)
G = Gradienkecepatan(/s)
µ = 270C = 0,8551 x 10-3(Appendix C Reynold,1996)
V = Volume
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
21
-
Diameter paddle impeler (Di)
Di = Diameter bak koagulan x (50-80%)
Dengan :
Diameter paddle impeller = 50 – 80% diameter tangki
-
Lebar baffle
= 0,1 x diameter bak
-
Jarak impeller dari dasa
= 50% x Di
Dengan :
Jarak impeller dari dasar =
30 – 50% diameter
( Reynold, 1996 )
c. Koagulasi dan Flokulasi
Koagulasi dan Flokulasi adalah proses pembentukan flok dengan
penambahan pereaksi kimia ke dalam air baku atau air limbah supaya menyatu
dengan partikel tersuspensi sehingga terbentuk flok yang nantinya akan
mengendap.
Koagulasi adalah proses pengadukan cepat dengan penambahan koagulan,
hasil yang didapat dari proses ini adalah destabilisasi koloid dan suspended solid,
proses ini adalah awal pembetukan partikel yang stabil. Bak koagulasi dapat
dilihat pada Gambar 2.11.
Flokulasi adalah pengadukan lambat untuk membuat kumpulan partikel
yang sudah stabil hasil koagulasi berkumpul dan mengendap.
( Reynold and Richard, 1996 )
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
22
Gambar 2.11 Bak koagulasi
Jenis-jenis koagulan yang sering digunakan adalah:
1) Koagulan Alumunium Sulfat - Al2(SO4)3
Alumunium sulfat dapat digunakan sebagai koagulan dalam pengolahan air
buangan. Koagulan ini membutukkan kehadiran alkalinitas dalam air untuk
membentuk flok. Dalam reaksi koagulasi, flok alum dituliskan sebagai
Al(OH)3. Mekanisme koagulasi ditentulkan oleh pH, konsentrasi koagulan dan
konsentrasi koloid. Koagulan dapat menurunkan pH dan alkalinitas karbonat.
Rentang pH agar koagulasi dapat berjalan dengan baik antara 6 - 8.
Persamaan Reaksi sederhana terbentuknya flok :
Al2(SO)3 + 14H2O + 3Ca(HCO)3 → 2Al(OH)
3↓+
3CaSO
4
+ 14H2O + 6CO2
Jika Koagulan bereaksi dengan Kalsium Hidroksida, persamaan
reaksinya adalah :
Al2(SO)3 + 14H2O + 3Ca(OH)2 → 2Al(OH)
3 ↓+
3CaSO
4
+ 14H2O
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
23
2) Koagulan Ferro Sulfat
Persamaan Reaksinya adalah
2FeSO4 + 7H2O + 2Ca(OH)2 + ½O2 → 2Fe(OH)
3↓+
2CaSO
4
+ 13H2
3) Koagulan Ferri Sulfat
Perbedaannya dengan Ferro Sulfat adalah nilai ekivalensinya. Kalau Ferro
adalah Fe2+ sedangkan Ferri adalah Fe3+.
Persamaan Reaksinya adalah
Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 → 2Fe(OH)
3↓ +
3CaSO
4
+ 6CO2
4) Koagulan Ferri Clorida
Persamaan reaksi dari Ferri Clorida dengan Bikarbonat yang bersifat alkali
dari Ferri Hidroksida :
2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2 → 2Fe(OH)
3↓ +
3CaSO
4
+6CO2
Atau
2FeCl3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)
3↓ +
3CaCl
2
(Reynold,
1996)
5) Kapur
Pengolahan limbah juga seringkali menggunakan batu kapur Ca(OH)2 sebagai
bahan koagulan.
Rumus yang digunakan :
-
Volume Bak (V) = Q x td
Dengan:
Q = Debit aliran (m3/dtk)
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
24
V = Volume (m3)
td = Waktu detensi (detik)
-
Impeller
Dimensi Bak
Volume = ¼ x τ x d2 x h
Dengan:
h
τ = 3,14
V = Volume (m3)
50% x Di
d = diameter (m)
d
h = Tinggi penampang aliran (m)
= 1,25 x d
-
Energi yang dibutuhkan :
P = G2 x µ x V
(Persamaan 8.9 Reynold, 1996)
Dengan :
P = Power (N/s-m2)
G = Gradienkecepatan(/s)
µ = 270C = 0,8551 x 10-3(Appendix C Reynold,1996)
V = Volume
-
Diameter paddle impeler (Di)
Di = Diameter bak koagulan x (50-80%)
Dengan :
Diameter paddle impeller = 50 – 80% diameter tangki
-
Lebar baffle
= 0,1 x diameter bak
-
Jarak impeller dari dasa
= 50% x Di
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
25
Dengan :
Jarak impeller dari dasar =
30 – 50% diameter
( Reynold, 1996 )
d. Bak Pengendap I
Effisiensi removal dari bak pengendap pertama ini tergantung dari
kedalaman bak dan dipengaruhi oleh luas permukaan serta waktu detensi.
Berfungsi untuk memisahkan padatan tersuspensi dan terlarut dari cairan dengan
menggunakan sistem gravitasi dengan syarat kecepatan horizontal partikel tidak
boleh lebih besar dari kecepatan pengendapan. Bak pengendap pada Gambar 2.11.
Gambar 2.12. Bak Pengendap Rectangular. (a) Denah, (b) Potongan
Rumus yang digunakan :
•
Zona setling
-
Debit tiap sub bak
Q subbak =
∑
Q
subbak
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
26
Dengan :
Q = debit m3/dt
-
Kecepatan mengendapan partikel ( Vs )
Vs =
H
td
Dengan :
H = Kedalaman zone settling ( m ) = 3 – 5 m
td = Waktu detensi ( dt ) = 1,5 – 2,5.hari
-
Kecepatan Horisontal (Vo)
Vo = ( 0,5 - 0,7) Vs
Dengan :
Vo < Vs = 0,5 m/det
-
Luas permukaan bak ( A )
A=
Q
Vs
Dengan :
A = luas permukaan
Q = debit (m3/dtk)
Vs = kecepatan mengendapan partikel
-
kedalaman bak (H)
H = td
Q
A
•
Zona inlet
-
Luas permukaan Zona inlet (A)
Q=V.A
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
27
Dengan :
V = kecepatan aliran = 0,5 m/det
Q = debit m3/dt
-
Dimensi penampang Zona inlet
A =b.h
Dengan :
b = lebar m
h = tinggi m
§ Pervorated wall
-
Luas @ lubang (A1)
A1 = ¼ x π x d
2
-
Luas Perforated Wall =
BxH
-
Luas Lubang Total (A2)
=60% x Luas Perforated Wall
-
∑lubang (n)
n=
A2
A1
•
Zona outlet
-
Panjang weir (L) = p x l
-
Kecepatan Weir Loading =
-
Jumlah “V” notch (n) =
-
Kedalaman V notch.
Q
L
Panjangwei r
jarak
Q = 8/15 x cd x ( 2.g )1/2 x Tan /2 x H5/2
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
28
Dengan :
cd = 0,75
g = 9,81
-
Panjang basah setiap pelimpah (Li)
Li = 2 (H. Tg 450)
-
Jumlah gutter (n)
Q
< 5 * H * So
n*B
Dengan
n = jumlah gutter
Q = debit ( m3 / dtk )
B = lebar ( m )
So = Vo
-
Panjang total pelimpah (P)
P=
Q
WLR
Dengan :
WLR = beban pelimpah ( m3 / m.dtk)
-
Tinggi air diatas pelimpahan
Q=
2
* Cd * P * 2 * g * h3 / 2
3
Dengan :
Q = debit ( m3 / dtk)
Cd = koefisien konstruksi = 0,6
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
29
P = panjang pelimpah (m)
g = konstruksi grafitasi = 981 cm/dt2
( sumber : PAM, M. Razif, jilid 2 )
-
Jarak antar gutter
Jarak antar gutter = lebar settling – (jumlah gutter*asumsi lebar gutter)
(Jumlah gutter + 1)
-
Luas gutter (A)
A=B*H
-
Cek kecepatan (v)
V =
Q
A
•
Zona sludge
-
Effluent
Cn = Co – ( Co x % removal )
-
Berat jenis Solid
Sg = ( % volatil solid x Sg Volatil Solid) + (% fixed solid x Sg Fixed
Solid )
-
Berat jenis Sludge (Si)
Si = ( 5 % . 1,78 gr/cm3 ) + ( 95% . 1 gr/cm3 )
-
Berat Solid = Removal Ss x Q subbak
-
Volume Solid =
-
Berat air =
Berat Solid
Sg Solid
95%
x Berat Solid
5%
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
30
Berat air
BJ air
-
Volume Air =
-
Volume Sludge = Volume air + Volume Solid
-
Luas permukaan limas (A) = P x L => S x S
-
Luas dasar limas (A’)
Vol =
(
1
* h * A + A'+ A * A'
3
)
Zona Inlet
Zona outlet
Zona Setling
Zona Sludge
2.3
Secondary Treatment (Pengolahan Sekunder)
Pengolahan sekunder akan memisahkan koloidal dan komponen organik
terlarut dengan proses biologis. Proses pengolahan biologis ini dilakukan secara
aerobik maupun anaerobik dengan efisiensi reduksi BOD antara 60 - 90 % serta
40 - 90 % TSS.
(sumber : Syed R.Qasim, Wastewater Treatment Plants Planning, Design, and
Operation, hal.52).
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
31
2.3.1. Proses Biologi secara Aerobik
Unit proses pengolahannya antara lain:
a.
Activated Sludge
Untuk mengubah buangan organik, menjadi bentuk anorganik yang
lebih stabil dimana bahan organik yang lebih terlarut yang tersisa setelah
prasedimentasi dimetabolisme oleh mikroorganisme menjadi CO2 dan H2O,
sedang fraksi terbesar diubah menjadi bentuk anorganik yang dapat
dipisahkan dari air buangan oleh sedimentasi. Adapun proses didalam
activated sludge, yaitu:
a) Konvensional
Pada sistem konvensional terdiri dari tanki aerasi, secondary clarifier dan
recycle sludge. Selama berlangsungnya proses terjadi absorsi, flokulasi dan
oksidasi bahan organik. Gambar 2.12 merupakan activated sludge sistem
konvensional
Gambar 2.13 Activated sludge sistem konvensional
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
32
b). Non Konvensional
•
Step Aeration
-
Merupakan type plug flow dengan perbandingan F/M atau subtrat
dan
mikroorganisme menurun menuju outlet.
-
Inlet air buangan masuk melalui 3 - 4 titik ditanki aerasi dengan masuk
untuk menetralkan rasio subtrat dan mikroorganisme dan mengurangi
tingginya kebutuhan oksigen ditik yang paling awal.
-
Keuntungannya mempunyai waktu detensi yang lebih pendek. Gambar
2.13 merupakan gambar dari step aerasi
Gambar 2.14 Step Aerasi
•
Tapered Aeration
Hampir sama dengan step aerasi, tetapi injeksi udara ditik awal lebih
tinggi. Gambar 2.14 bangunan tapered aeration.
Gambar 2.15 Tapered Aeration
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
33
•
Contact Stabilization
Pada sistem ini terdapat 2 tanki yaitu :
-
Contact tank yang berfungsi untuk mengabsorb bahan organik
untuk memproses lumpur aktif.
-
Reaeration tank yang berfungsi untuk mengoksidasi bahan organik
yang mengasorb ( proses stabilisasi ).
Gambar 2.15 merupakan diagram alir dari contact stabilization.
Gambar 2.16 Contact Stabilization
•
Pure Oxigen
Oksigen murni diinjeksikan ke tanki aerasi dan diresirkulasi.
Keuntungannya adalah mempunyai perbandingan subtrat dan mikroorganisme
serta volumetric loading tinggi dan td pendek. Gambar 2.16 merupakan sistem
dari pure oxygen.
Gambar 2.17 Pure Oxygen
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
34
•
High Rate Aeration
Kondisi ini tercapai dengan meninggikan harga rasio resirkulasi, atau debit
air yang dikembalikan dibesarkan 1 - 5 kali. Dengan cara ini maka akan diperoleh
jumlah mikroorganisme yang lebih besar. Gambar 2.17 proses dari high rate
aeration.
Secondary
clarifier
influent
Effluent
reaktor
Sludge return
Sludge
waste
Gambar 2.18 High Rate Aeration
•
Extended Aeration
Pada sistem ini reaktor mempunyai umur lumpur dan time detention (td)
lebih lama, sehingga lumpur yang dibuang atau dihasilkan akan lebih sedikit.
Proses dari extended aeration dapat di lihat pada Gambar 2.18.
Gambar 2.19 Extended Aeration
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
35
•
Oxydation Ditch
Bentuk oksidation ditch adalah oval dengan aerasi secara mekanis,
kecepatan aliran 0,25 - 0,35 m/s. Proses dari oxydation ditch dapat di lihat pada
Gambar 2.19.
Gambar 2.20 Oxydation Ditch
Rumus yang digunakan :
Xo
Xr − Xo
-
Rasioresirkulasi R =
-
Konsetrasilimbah di dalam bak aerasi
Co =
-
Ca + R (Ce )
1+ R
Waktudetensi ( θ h)
F
Co
=
M θh ∗ X 0 (Metcalf 2nd edition page 470, Eq. 9-42)
-
Volume reactor (Vr)
θh =
Vr
(QR + Q )
Qosim, page 306,Eq.13- 2
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
36
2.4 Persen Removal
Tabel 2.5 Persen Removal Macam – Macam Bangunan
Unit Pengolahan
% Removal
Sumber
20 - 35 % SS
- WWTP, Planning design and
I. Pre Treatment
a. Sceening
operation, syed Qasim hal 156
b. Comunitor
5 - 10 % BOD
5 - 10 % COD
- WWETDR, Metcalf and Eddy,
hal 456
0 - 20 % SS
II. Pr imar y Tr eatment
a. Flotasi
85 % - 90 % M/L
-7 Eckendfelder , Hal 78
b. bak Pengendap I
50% - 70 % SS
- WWETDR, Metcalf and Eddy,
hal 337
25% - 40% BOD
25% - 40% COD
- WWETDR,Metcalf and Eddy,
hal 396
III.Secondar y
Tr eatment
1. Activated Sludge
80 - 85 % COD
- WWETDR, Metcalf and Eddy,
80 - 85 % TSS
hal 337
80 - 90 % N
- Pengolahan air buangan secara
biologis, Bowo joko hal 30
a. Step Aerator
85 - 95 % BOD
- WWTP, Planning design and
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
37
operation, syed Qasim hal 328
b. Tapered Aerator
80 - 95 % BOD
- WWTP, Planning design and
operation, syed Qasim hal 328
c. Contact Stabilization
80 - 95 % BOD
- WWTP, Planning design and
operation, syed Qasim hal 328
d. Pure Oksigen
80 - 95 % BOD
- WWTP, Planning design and
operation, syed Qasim hal 328
e. Oxidation Ditch
80 - 95 % BOD
- WWTP, Planning design and
operation, syed Qasim hal 328
f. High rate Aeration
75 - 90 % BOD
- WWTP, Planning design and
operation, syed Qasim hal 328
g. Extended Aeration
75 - 90 % BOD
- WWTP, Planning design and
operation, syed Qasim hal 328
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
38
BAB III
DATA PERENCANAAN
1.
Data Karakteristik Limbah
Sumber air buangan dari Limbah Industri Terpadu ini mempunyai
debit (Q) = 600 m3 / Hari. Sedangkan data kualitas air buangan yang
dikeluarkan oleh industri tercantum pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Parameter air buangan Industri Terpadu yang harus diolah :
No.
Parameter
Kadar ( mg / liter )
1
BOD
500
2
COD
1200
3
TSS
150
4
pH
10
5
Minyak dan Lemak
100
Sumber : Data Perencanaan
2.
Standar Baku Mutu
Standar baku mutu limbah cair untuk limbah Industri Terpadu yang
selanjutnya dikelola sesuai standar effluent tercantum pada Tabel 3.2.
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
39
Tabel 3.2. Baku Mutu Limbah Cair
No.
Parameter
Kadar ( mg / liter )
1
BOD
50
2
COD
100
3
TSS
200
4
pH
6-9
5
Minyak dan Lemak
5
Sumber : SK Gubernur No. 45 Tahun 2002
3.
Diagram Alir Pengolahan Limbah
Berdasarkan dari data kualitas air buangan yang akan diolah dan
kualitas air buangan sesuai dengan baku mutu, maka alternatife pengolahan
limbah yang dipilih untuk rangkaian proses pengolahan dengan diagram alir
pada Gambar 3.1, sebagai berikut :
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
40
Screen
Flotasi
BahanPenetral
Netralisai
Bak Pengendap I
Bak Ekualisai
Activated Sludge
Bak Pengendap II
Bak Pengental Lumpur
Sludge
Driying
Bed
Badan Air
Gambar 3.1 Diagram Alir Pengolahan Limbah Industri Terpadu
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
41
BAB IV
NERACA MASSA DAN SPESIFIKASI BANGUNAN
1.
Neraca Massa
1.1.
Karakteristik Limbah Industri Terpadu
1.2.
Debit ( Q )
= 600 m3/hr
Debit Puncak
= 630 m3/dt
BOD
= 500 mg/l
COD
= 1200 mg/l
TSS
= 150 mgl/
pH
= 10
Minyak dan Lemak
= 100 mg/l
Standar Baku Mutu Industri Terpadu
BOD
= 50 mg/l
COD
= 100 mg/l
TSS
= 200 mg/l
pH
=6–9
Minyak dan Lemak
= 5 mg/l
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
42
1.3.
Neraca Massa per Bangunan
a). Screen
Screen
Input
Output
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD
500
500
50
2 COD
1200
1200
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
10
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
100
5
No.
Parameter
b). Flotasi
85 % - 90 % M/L
Flotasi)
(Eckendfelder , Hal 78) (Menggunakan 2 Bangunan
Input
Outpot
Flotasi
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD
500
500
50
2 COD
1200
1200
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
10
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
9
5
No.
Parameter
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
43
c). Netralisasi
Netralisasi
Input
Output
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD
500
500
50
2 COD
1200
1200
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
7
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
1
5
No.
Parameter
d). Bak Pengendap I
25% - 40% BOD
25% - 40% COD
Input
(WWETDR,Metcalf and Eddy, hal 396)
Bak Pengendap I
Output
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD 40%
500
300
50
2 COD 40%
1200
720
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
7
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
1
5
No.
Parameter
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
44
e).Bak Ekualisasi
Bak Ekualisasi
Input
Output
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD
300
300
50
2 COD
720
720
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
7
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
1
5
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD (90%)
300
30
50
2 COD (90%)
720
72
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
7
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
1
5
No.
Parameter
f). Activated Sludge
BOD = 80% - 90%
COD = 80% - 90 (Cavaseno, hal 16 , 19)
Input
No.
Output
Activated Sludge
Parameter
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
45
g).Bak Pengendap II
Input
Output
Bak Pengendap II
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD (90%)
300
30
50
2 COD (90%)
720
72
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
7
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
1
5
No.
Parameter
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
46
2. Spesifikasi Bangunan
a)
b)
Screen
-
Menggunakan Fine screen
-
Faktor Kisi (β)
= 1,79
-
Jarak antar kisi (b)
= 0,05 m
-
Tebal kisi (t)
= 15 mm
-
Slope (θ)
= 45°
-
Tinggi bar screen (h) = 0,25 m
-
Jumlah kisi (n)
= 12 buah
-
Lebar saluran (Ws)
=1m
Flotasi
Bak flotasi
-
Menggunakan 2 bak flotasi
-
Waktu detensi (td)
= 20 menit
-
Ø pipa inlet
= 0,1 m (Ø pipa discharge)
-
Panjang (L)
= 2,64 m
-
Lebar (B)
= 5,3 m
-
Kedalaman (h)
= 0,612 m
-
Ø pipa outlet
= 0,1 mm
Gutter
-
Lebar gutter (B)
= 2,64 m
-
Panjang (L)
= 0,8 m
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
47
-
Kedalaman (h)
= 0,3 m
Buffle
c)
-
Jarak antara buffle dengan gutter (P) = 1 m
-
Kedalaman (h)
= 1,5 m
-
H bak flotasi – tinggi buffle
= 2,3 m
Netralisasi dan Penetral
BakNetralisasi
-
Jarak impeller dari dasar
= 0,435 m
-
Di : Diameter impeller
= 0,875 m
-
D : Dimensi bak
= 1,6 m
-
Freeboard
= 0,5 m
-
Tinggi ( h)
= 2,4 m
-
Lebar Baffle
= 0,6 m
-
Diameter pipa outlet
= 0,14 m
Bak Penetral
-
Jarak impeller dari dasar = 0,375 m
-
Di : Diameter impeller
= 0,75 m
-
D : Dimensi bak
= 1,05 m
-
Freeboard
= 0,38 m
-
Tinggi ( h)
= 1,31 m
-
Lebar Baffle
= 0,8 m
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
48
d)
Bak pengendap I
Zona Inlet
-
Bentuk saluran tertutup dengan diameter pipa = 0,24 m
-
Diameter inwall
= 0,82 m
Zona Settling
-
Panjang bak
= 10 m
-
Lebar bak
=5m
-
Tinggi (H)
=3m
-
Waktutinggal
= 2 jam
-
Freeboard
= 0,5 m
Zona Outlet
-
Menggunakan V-notch 90˚denganjarak 1m berjumlah 16 buah.
-
Lebar gutter
=2m
-
Tinggi gutter
=0,5 m
-
Diameter pipa outlet = 0,25 m
Zona Sludge (kerucutterpancung)
-
Panjang (P)
= 6,1 m
-
Lebar (L)
= 6,1 m
-
Lebar dasar limas (LI)
=3m
-
Panjang dasar limas (PI)
= 3m
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
49
BANGUNAN PENGOLAHAN AIR
BUANGAN INDUSTRI TERPADU
]]]]
Oleh :
AINA AZZAH ALI
0952010009
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN”
JATIM
SURABAYA
2013
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
TUGAS PERENCANAAN
BANGUNAN PENGOLAHAN AIR
BUANGAN INDUSTRI TERPADU
Oleh :
AINA AZZAH ALI
0952010009
Telah diperiksa dan disetujui
Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Pembangunan Nasional”Veteran” Jawa Timur.
Mengetahui
Ketua Program Studi
Dr. Ir. Munawar, MT.
NIP. 19600401 198803 1 00 1
Menyetujui
Pembimbing
Ir. Dewa Gede Okayadnya W., MT.
NIP : 19571105 198503 1 00 1
Laporan Tugas Perencanaan ini telah diterima sebagai salah satu
persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana (S-1),
tanggal...........................................
Dekan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Ir. Naniek Ratni JAR., M. Kes.
NIP. 19590729 198603 2 00 1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
TUGAS PERENCANAAN
BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
INDUSTRI TERPADU
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik ( S-1)
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
Oleh :
AINA AZZAH ALI
0952010009
FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN”
JATIM
SURABAYA
2013
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan
hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas Perencanaan
Bangunan Pengolahan Air Buangan (PBPAB) Industri Terpadu ini dengan baik.
Tugas perencanaan ini merupakan salah satu persyaratan bagi setiap
mahasiswa Jurusan Teknik Lingkungan , Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan,
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur untuk mendapatkan
gelar sarjana.
Selama menyelesaikan tugas ini, kami telah banyak memperoleh
bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, untuk itu pada kesempatan ini
penyusun ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmatnya tugas ini dapat
terselesaikan dengan lancar.
2. Ir. Naniek Ratni J.A.R., M.Kes selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil Dan
Perencanaan Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
3. Dr. Ir. Munawar, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Lingkungan
Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Universitas Pembangunan
Nasional “Veteran” Jawa Timur .
4. Okik H.C., ST, MT selaku Sekertaris Program Studi Teknik Lingkungan
Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Universitas Pembangunan
Nasional “Veteran” Jawa Timur.
i
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5. Ir. Yayok Suryo P, MS dan Firra Rossariawari, ST, MT selaku dosen mata
kuliah PBPAB
6. Ir. Dewa Gede Okayadnya Wijaya,MT, selaku Dosen Pembimbing tugas
PBPAB yang telah membantu, mengarahkan dan membimbing hingga
tugas perencanaan ini sehingga dapat selesai dengan baik.
7. Kedua orang tuaku, keluargaku, yang telah membantu material, doa, serta
support yang tidak pernah habis buat saya.
8. Semua rekan-rekan di Teknik Lingkungan angkatan 2009 yang secara
langsung maupun tidak langsung telah membantu hingga terselesainya
tugas ini.
9. Semua pihak yang telah membantu dan yang tidak dapat saya sebutkan
satu per satu.
Penyusun menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan
tugas perencanaan ini, untuk itu saran dan kritik yang membangun akan penyusun
terima dengan senang hati. Akhir kata penyusun mengucapkan terima kasih dan
mohon maaf yang sebesar-besarnya apabila didalam penyusunan laporan ini
terdapat kata-kata yang kurang berkenan atau kurang dipahami.
Surabaya, Januari 2013
Penyusun
ii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................... i
DAFTAR ISI ................................................................................................. iii
DAFTAR TABEL ......................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vi
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang ............................................................................... 1
2. Maksud dan Tujuan ........................................................................ 2
3. Ruang Lingkup ............................................................................... 2
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
1. Karakteristik Limbah Industri .......................................................... 4
2. Bangunan Pengolahan Air Buangan................................................. 6
2.1 Pengolahan Pendahuluan (Pre Treatment)................................ 6
2.2 Pengolahan Pertama (Primary Treatment)................................. 15
2.3 Pengolahan Sekunder (Secondary Tretment).........................31
2.3.1. Proses Biologi Secara Aerobik............................... 32
2.4 Persen Removal.................................................................... 37
BAB III
DATA PERENCANAAN
1. Data Karakteristik Limbah............................................................... 39
2. Standar Baku Mutu............ .............................................................. 39
3. Diagram Alir ................................................................................... 40
BAB IV
NERACA MASSA DAN SPESIFIKASI BANGUNAN
1. Neraca Masa .................................................................................... . 42
iii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
1.1 Karakteristik Limbah Industri Terpadu……………………. 42
1.2 Standart Baku Mutu Industri Terpadu…………………….... 42
1.3 Neraca Massa per Bangunan……………………………….. 43
2. Spesifikasi Bangunan.......................................................................47
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan ..................................................................................... 53
1.1. Persen Removal BangunanPengolahan…………………….. 54
1.2. Hasil Effluent………………………………………………. 55
2. Saran ............................................................................................... 55
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... viii
LAMPIRAN A
LAMPIRAN B
GAMBAR
iv
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Pembangunan dapat meningkatkan dan membawa kemajuan bagi suatu
Negara. Namun dalam pembangunan industri, disamping dampak positif juga bisa
berdampak buruk pada lingkungan. Banyak pabrik menghasilkan limbah industri
berupa limbah padat maupun limbah cair. Dampak dari limbah industri adalah
pencemaran pada tanah, udara, dan air. Untuk menanggulangi masalah
pencemaran limbah industri, diperlukan keterpaduan dari berbagai macam disiplin
ilmu pengetahuan baik yang bersifat teknik administratife maupun teknik
operasional.
Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) terpadu merupakan suatu
instalasi pengolahan limbah yang menampung dan mengolah air limbah dari
beberapa industri yang berada di daerah layanan sebuah Kawasan Industri. Dalam
IPAL terpadu terjadi pencampuran air limbah dari bermacam industri dengan
karakteristik air limbah yang beragam, sehingga bila dibuang secara langsung
kebadan air penerima dapat menimbulkan pencemaran. Oleh karena itu tugas “
Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan ” dari Industri Terpadu adalah
sebagai salah satu cara pengolahan limbah cair yang dapat mendegradasika bahan
organik dan an-organik yang terkandung dalam air limbah tersebut agar tidak
mencemari lingkungan saat di buang kebadan air,
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
1
Sesuai dengan Surat Keputusan Gubernur Jawa Timur no.45 Tahun 2002
tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Industri.
2. Tujuan
a. Umum
Tujuan dari tugas ini adalah Mahasiswa dapat merancang
bangunan pengolahan air limbah industi Terpadu sesuai dengan
karakteristik yang di tentukan, agar sesuai dengan standart baku mutu
yang di ada dalam Surat Keputusan Gubernur Jawa Timur no.45 Tahun
2002.
b. Khusus
-
Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami proses pengolahan
limbah cair industri terpadu secara langsung.
-
Mahasiswa mendapat wawasan mengenai jenis, bentuk, warna,
jumlah limbah industri terpadu.
-
Mahasiswa dapat melatih diri dalam menerapkan kemampuan
teknis berdasarkan teori yang dipelajari.
3.
RuangLingkup
Ruang lingkup tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Industri Terpadu meliputi :
a. Data karakteristik dan standart baku mutu limbah industri
b. Diagram alir bangunan pengolahan limbah
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2
c. Spesifikasi bangunan pengolahan limbah
d. Perhitungan bangunan pengolahan limbah
e. Gambar bangunan pengolahan limbah
f. Profilhidrolis bangunan pengolahan limbah
g. BangunanPengolahan Limbah :
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
3
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
1.
Karakteristik Limbah
Karakteristik dari limbah Industri Limbah Terpadu menurut Surat
Keputusan Gubernur Jawa Timur (SK.GUB.JATIM) No.45 Tahun 2002 tentang
Baku Mutu Limbah Cair bagi Industri Terpadu Golongan II adalah :
a. Biochemical Oxygen Demand (BOD)
Kandungan BOD5 air buangan Industri Limbah Terpadu ini adalah
500 mg/l, sedangkan baku mutu yang mengatur besar kandungan BOD5
yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan adalah sebesar 50 mg/l.
BOD adalah banyaknya oksigen dalam ppm atau milligram/liter (mg/l)
yang diperlukan untuk menguraikan benda organik oleh bakteri, sehingga
limbah tersebut menjadi jernih kembali. Untuk itu semua diperlukan waktu
100 hari pada suhu 20˚ C. Akan tetapi di laboratorium dipergunakan waktu
5 hari sehingga dikenal sebagai BOD5. (Sugiharto, 1987, hal.6)
b. Chemical Oxygen Demand (COD)
Kandungan COD air buangan Industri Limbah Terpadu ini adalah
1200 mg/l, sedangkan baku mutu yang mengatur besar kandungan COD
yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan adalah sebesar 100 mg/l.
COD adalah banyaknya oksigen dalam ppm atau milligram per liter
(mg/l) yang dibutuhkan dalam kondisi khusus untuk menguraikan benda
organik secara kimiawi. (Sugiharto, 1987, hal.6)
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4
c. Minyak dan Lemak
Kandungan Minyak dan Lemak air buangan Industri Limbah Terpadu
ini adalah 100 mg/l, sedangkan baku mutu yang mengatur besar
kandungan Minyak dan Lemak yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan
adalah sebesar 5 mg/l.
d. Derajat Keasaman (pH)
Nilai pH air buangan Industri Limbah Terpadu ini adalah 10,
sedangkan baku mutu yang mengatur besar nilai pH yang diperbolehkan
dibuang ke lingkungan adalah sebesar 6 - 9. Jadi nilai limbah dengan nilai
pH 7 boleh langsung di buang ke badan air
pH adalah derajat keasaman digunakan untuk menyatakan tingkat
keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Yang
dimaksudkan "keasaman" di sini adalah konsentrasi ion hidrogen (H+)
dalam pelarut air.
Nilai pH berkisar dari 0 hingga 14. Suatu larutan dikatakan netral
apabila memiliki nilai pH=7. Nilai pH>7 menunjukkan larutan memiliki
sifat basa, sedangkan nilai pH H- dan pH < 7
Larutan dikatakan netral bila
: H+ = H- dan pH = 7
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
19
Larutan dikatakan basa bila
: H+ < H- dan pH > 7
Ada beberapa cara menetralisasi kelebihan asam dan basa dalam limbah
cair, seperti :
-
Pencampuran limbah.
-
Melewatkan limbah asam melalui tumpukan batu kapur.
-
Pencampuran limbah asam dengan Slurry kapur.
-
Penambahan sejumlah NaOH, Na2CO3 atau NH4OH ke limbah asam.
-
Penambahan asam kuat (H2SO4,HCl) dalam limbah basa.
-
Penambahan CO2 bertekanan dalam limbah basa.
-
Pembangkitan CO2 dalam limbah basa.
Adapun prinsip pencampuran di dalam bak netralisasi seperti pada Gambar 2.10
Gambar 2.10 Bak Netralisasi
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
20
Rumus yang digunakan :
-
Volume Bak (V)
V = Q x td
Dengan:
Q = Debit aliran (m3/dtk)
V = Volume (m3)
td = Waktu detensi (detik) =20 – 60 detik
-
Dimensi Bak
Volume = ¼ x τ x d2 x h
Dengan:
τ = 3,14
Impeller
V = Volume (m3)
d = diameter (m)
h
h = Tinggi penampang aliran (m)
= 1,25 x d
-
50% x Di
Energi yang dibutuhkan :
d
P = G2 x µ x V
(Persamaan 8.9 Reynold, 1996)
Dengan :
P = Power (N/s-m2)
G = Gradienkecepatan(/s)
µ = 270C = 0,8551 x 10-3(Appendix C Reynold,1996)
V = Volume
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
21
-
Diameter paddle impeler (Di)
Di = Diameter bak koagulan x (50-80%)
Dengan :
Diameter paddle impeller = 50 – 80% diameter tangki
-
Lebar baffle
= 0,1 x diameter bak
-
Jarak impeller dari dasa
= 50% x Di
Dengan :
Jarak impeller dari dasar =
30 – 50% diameter
( Reynold, 1996 )
c. Koagulasi dan Flokulasi
Koagulasi dan Flokulasi adalah proses pembentukan flok dengan
penambahan pereaksi kimia ke dalam air baku atau air limbah supaya menyatu
dengan partikel tersuspensi sehingga terbentuk flok yang nantinya akan
mengendap.
Koagulasi adalah proses pengadukan cepat dengan penambahan koagulan,
hasil yang didapat dari proses ini adalah destabilisasi koloid dan suspended solid,
proses ini adalah awal pembetukan partikel yang stabil. Bak koagulasi dapat
dilihat pada Gambar 2.11.
Flokulasi adalah pengadukan lambat untuk membuat kumpulan partikel
yang sudah stabil hasil koagulasi berkumpul dan mengendap.
( Reynold and Richard, 1996 )
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
22
Gambar 2.11 Bak koagulasi
Jenis-jenis koagulan yang sering digunakan adalah:
1) Koagulan Alumunium Sulfat - Al2(SO4)3
Alumunium sulfat dapat digunakan sebagai koagulan dalam pengolahan air
buangan. Koagulan ini membutukkan kehadiran alkalinitas dalam air untuk
membentuk flok. Dalam reaksi koagulasi, flok alum dituliskan sebagai
Al(OH)3. Mekanisme koagulasi ditentulkan oleh pH, konsentrasi koagulan dan
konsentrasi koloid. Koagulan dapat menurunkan pH dan alkalinitas karbonat.
Rentang pH agar koagulasi dapat berjalan dengan baik antara 6 - 8.
Persamaan Reaksi sederhana terbentuknya flok :
Al2(SO)3 + 14H2O + 3Ca(HCO)3 → 2Al(OH)
3↓+
3CaSO
4
+ 14H2O + 6CO2
Jika Koagulan bereaksi dengan Kalsium Hidroksida, persamaan
reaksinya adalah :
Al2(SO)3 + 14H2O + 3Ca(OH)2 → 2Al(OH)
3 ↓+
3CaSO
4
+ 14H2O
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
23
2) Koagulan Ferro Sulfat
Persamaan Reaksinya adalah
2FeSO4 + 7H2O + 2Ca(OH)2 + ½O2 → 2Fe(OH)
3↓+
2CaSO
4
+ 13H2
3) Koagulan Ferri Sulfat
Perbedaannya dengan Ferro Sulfat adalah nilai ekivalensinya. Kalau Ferro
adalah Fe2+ sedangkan Ferri adalah Fe3+.
Persamaan Reaksinya adalah
Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 → 2Fe(OH)
3↓ +
3CaSO
4
+ 6CO2
4) Koagulan Ferri Clorida
Persamaan reaksi dari Ferri Clorida dengan Bikarbonat yang bersifat alkali
dari Ferri Hidroksida :
2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2 → 2Fe(OH)
3↓ +
3CaSO
4
+6CO2
Atau
2FeCl3 + 3Ca(OH)2 → 2Fe(OH)
3↓ +
3CaCl
2
(Reynold,
1996)
5) Kapur
Pengolahan limbah juga seringkali menggunakan batu kapur Ca(OH)2 sebagai
bahan koagulan.
Rumus yang digunakan :
-
Volume Bak (V) = Q x td
Dengan:
Q = Debit aliran (m3/dtk)
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
24
V = Volume (m3)
td = Waktu detensi (detik)
-
Impeller
Dimensi Bak
Volume = ¼ x τ x d2 x h
Dengan:
h
τ = 3,14
V = Volume (m3)
50% x Di
d = diameter (m)
d
h = Tinggi penampang aliran (m)
= 1,25 x d
-
Energi yang dibutuhkan :
P = G2 x µ x V
(Persamaan 8.9 Reynold, 1996)
Dengan :
P = Power (N/s-m2)
G = Gradienkecepatan(/s)
µ = 270C = 0,8551 x 10-3(Appendix C Reynold,1996)
V = Volume
-
Diameter paddle impeler (Di)
Di = Diameter bak koagulan x (50-80%)
Dengan :
Diameter paddle impeller = 50 – 80% diameter tangki
-
Lebar baffle
= 0,1 x diameter bak
-
Jarak impeller dari dasa
= 50% x Di
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
25
Dengan :
Jarak impeller dari dasar =
30 – 50% diameter
( Reynold, 1996 )
d. Bak Pengendap I
Effisiensi removal dari bak pengendap pertama ini tergantung dari
kedalaman bak dan dipengaruhi oleh luas permukaan serta waktu detensi.
Berfungsi untuk memisahkan padatan tersuspensi dan terlarut dari cairan dengan
menggunakan sistem gravitasi dengan syarat kecepatan horizontal partikel tidak
boleh lebih besar dari kecepatan pengendapan. Bak pengendap pada Gambar 2.11.
Gambar 2.12. Bak Pengendap Rectangular. (a) Denah, (b) Potongan
Rumus yang digunakan :
•
Zona setling
-
Debit tiap sub bak
Q subbak =
∑
Q
subbak
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
26
Dengan :
Q = debit m3/dt
-
Kecepatan mengendapan partikel ( Vs )
Vs =
H
td
Dengan :
H = Kedalaman zone settling ( m ) = 3 – 5 m
td = Waktu detensi ( dt ) = 1,5 – 2,5.hari
-
Kecepatan Horisontal (Vo)
Vo = ( 0,5 - 0,7) Vs
Dengan :
Vo < Vs = 0,5 m/det
-
Luas permukaan bak ( A )
A=
Q
Vs
Dengan :
A = luas permukaan
Q = debit (m3/dtk)
Vs = kecepatan mengendapan partikel
-
kedalaman bak (H)
H = td
Q
A
•
Zona inlet
-
Luas permukaan Zona inlet (A)
Q=V.A
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
27
Dengan :
V = kecepatan aliran = 0,5 m/det
Q = debit m3/dt
-
Dimensi penampang Zona inlet
A =b.h
Dengan :
b = lebar m
h = tinggi m
§ Pervorated wall
-
Luas @ lubang (A1)
A1 = ¼ x π x d
2
-
Luas Perforated Wall =
BxH
-
Luas Lubang Total (A2)
=60% x Luas Perforated Wall
-
∑lubang (n)
n=
A2
A1
•
Zona outlet
-
Panjang weir (L) = p x l
-
Kecepatan Weir Loading =
-
Jumlah “V” notch (n) =
-
Kedalaman V notch.
Q
L
Panjangwei r
jarak
Q = 8/15 x cd x ( 2.g )1/2 x Tan /2 x H5/2
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
28
Dengan :
cd = 0,75
g = 9,81
-
Panjang basah setiap pelimpah (Li)
Li = 2 (H. Tg 450)
-
Jumlah gutter (n)
Q
< 5 * H * So
n*B
Dengan
n = jumlah gutter
Q = debit ( m3 / dtk )
B = lebar ( m )
So = Vo
-
Panjang total pelimpah (P)
P=
Q
WLR
Dengan :
WLR = beban pelimpah ( m3 / m.dtk)
-
Tinggi air diatas pelimpahan
Q=
2
* Cd * P * 2 * g * h3 / 2
3
Dengan :
Q = debit ( m3 / dtk)
Cd = koefisien konstruksi = 0,6
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
29
P = panjang pelimpah (m)
g = konstruksi grafitasi = 981 cm/dt2
( sumber : PAM, M. Razif, jilid 2 )
-
Jarak antar gutter
Jarak antar gutter = lebar settling – (jumlah gutter*asumsi lebar gutter)
(Jumlah gutter + 1)
-
Luas gutter (A)
A=B*H
-
Cek kecepatan (v)
V =
Q
A
•
Zona sludge
-
Effluent
Cn = Co – ( Co x % removal )
-
Berat jenis Solid
Sg = ( % volatil solid x Sg Volatil Solid) + (% fixed solid x Sg Fixed
Solid )
-
Berat jenis Sludge (Si)
Si = ( 5 % . 1,78 gr/cm3 ) + ( 95% . 1 gr/cm3 )
-
Berat Solid = Removal Ss x Q subbak
-
Volume Solid =
-
Berat air =
Berat Solid
Sg Solid
95%
x Berat Solid
5%
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
30
Berat air
BJ air
-
Volume Air =
-
Volume Sludge = Volume air + Volume Solid
-
Luas permukaan limas (A) = P x L => S x S
-
Luas dasar limas (A’)
Vol =
(
1
* h * A + A'+ A * A'
3
)
Zona Inlet
Zona outlet
Zona Setling
Zona Sludge
2.3
Secondary Treatment (Pengolahan Sekunder)
Pengolahan sekunder akan memisahkan koloidal dan komponen organik
terlarut dengan proses biologis. Proses pengolahan biologis ini dilakukan secara
aerobik maupun anaerobik dengan efisiensi reduksi BOD antara 60 - 90 % serta
40 - 90 % TSS.
(sumber : Syed R.Qasim, Wastewater Treatment Plants Planning, Design, and
Operation, hal.52).
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
31
2.3.1. Proses Biologi secara Aerobik
Unit proses pengolahannya antara lain:
a.
Activated Sludge
Untuk mengubah buangan organik, menjadi bentuk anorganik yang
lebih stabil dimana bahan organik yang lebih terlarut yang tersisa setelah
prasedimentasi dimetabolisme oleh mikroorganisme menjadi CO2 dan H2O,
sedang fraksi terbesar diubah menjadi bentuk anorganik yang dapat
dipisahkan dari air buangan oleh sedimentasi. Adapun proses didalam
activated sludge, yaitu:
a) Konvensional
Pada sistem konvensional terdiri dari tanki aerasi, secondary clarifier dan
recycle sludge. Selama berlangsungnya proses terjadi absorsi, flokulasi dan
oksidasi bahan organik. Gambar 2.12 merupakan activated sludge sistem
konvensional
Gambar 2.13 Activated sludge sistem konvensional
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
32
b). Non Konvensional
•
Step Aeration
-
Merupakan type plug flow dengan perbandingan F/M atau subtrat
dan
mikroorganisme menurun menuju outlet.
-
Inlet air buangan masuk melalui 3 - 4 titik ditanki aerasi dengan masuk
untuk menetralkan rasio subtrat dan mikroorganisme dan mengurangi
tingginya kebutuhan oksigen ditik yang paling awal.
-
Keuntungannya mempunyai waktu detensi yang lebih pendek. Gambar
2.13 merupakan gambar dari step aerasi
Gambar 2.14 Step Aerasi
•
Tapered Aeration
Hampir sama dengan step aerasi, tetapi injeksi udara ditik awal lebih
tinggi. Gambar 2.14 bangunan tapered aeration.
Gambar 2.15 Tapered Aeration
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
33
•
Contact Stabilization
Pada sistem ini terdapat 2 tanki yaitu :
-
Contact tank yang berfungsi untuk mengabsorb bahan organik
untuk memproses lumpur aktif.
-
Reaeration tank yang berfungsi untuk mengoksidasi bahan organik
yang mengasorb ( proses stabilisasi ).
Gambar 2.15 merupakan diagram alir dari contact stabilization.
Gambar 2.16 Contact Stabilization
•
Pure Oxigen
Oksigen murni diinjeksikan ke tanki aerasi dan diresirkulasi.
Keuntungannya adalah mempunyai perbandingan subtrat dan mikroorganisme
serta volumetric loading tinggi dan td pendek. Gambar 2.16 merupakan sistem
dari pure oxygen.
Gambar 2.17 Pure Oxygen
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
34
•
High Rate Aeration
Kondisi ini tercapai dengan meninggikan harga rasio resirkulasi, atau debit
air yang dikembalikan dibesarkan 1 - 5 kali. Dengan cara ini maka akan diperoleh
jumlah mikroorganisme yang lebih besar. Gambar 2.17 proses dari high rate
aeration.
Secondary
clarifier
influent
Effluent
reaktor
Sludge return
Sludge
waste
Gambar 2.18 High Rate Aeration
•
Extended Aeration
Pada sistem ini reaktor mempunyai umur lumpur dan time detention (td)
lebih lama, sehingga lumpur yang dibuang atau dihasilkan akan lebih sedikit.
Proses dari extended aeration dapat di lihat pada Gambar 2.18.
Gambar 2.19 Extended Aeration
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
35
•
Oxydation Ditch
Bentuk oksidation ditch adalah oval dengan aerasi secara mekanis,
kecepatan aliran 0,25 - 0,35 m/s. Proses dari oxydation ditch dapat di lihat pada
Gambar 2.19.
Gambar 2.20 Oxydation Ditch
Rumus yang digunakan :
Xo
Xr − Xo
-
Rasioresirkulasi R =
-
Konsetrasilimbah di dalam bak aerasi
Co =
-
Ca + R (Ce )
1+ R
Waktudetensi ( θ h)
F
Co
=
M θh ∗ X 0 (Metcalf 2nd edition page 470, Eq. 9-42)
-
Volume reactor (Vr)
θh =
Vr
(QR + Q )
Qosim, page 306,Eq.13- 2
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
36
2.4 Persen Removal
Tabel 2.5 Persen Removal Macam – Macam Bangunan
Unit Pengolahan
% Removal
Sumber
20 - 35 % SS
- WWTP, Planning design and
I. Pre Treatment
a. Sceening
operation, syed Qasim hal 156
b. Comunitor
5 - 10 % BOD
5 - 10 % COD
- WWETDR, Metcalf and Eddy,
hal 456
0 - 20 % SS
II. Pr imar y Tr eatment
a. Flotasi
85 % - 90 % M/L
-7 Eckendfelder , Hal 78
b. bak Pengendap I
50% - 70 % SS
- WWETDR, Metcalf and Eddy,
hal 337
25% - 40% BOD
25% - 40% COD
- WWETDR,Metcalf and Eddy,
hal 396
III.Secondar y
Tr eatment
1. Activated Sludge
80 - 85 % COD
- WWETDR, Metcalf and Eddy,
80 - 85 % TSS
hal 337
80 - 90 % N
- Pengolahan air buangan secara
biologis, Bowo joko hal 30
a. Step Aerator
85 - 95 % BOD
- WWTP, Planning design and
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
37
operation, syed Qasim hal 328
b. Tapered Aerator
80 - 95 % BOD
- WWTP, Planning design and
operation, syed Qasim hal 328
c. Contact Stabilization
80 - 95 % BOD
- WWTP, Planning design and
operation, syed Qasim hal 328
d. Pure Oksigen
80 - 95 % BOD
- WWTP, Planning design and
operation, syed Qasim hal 328
e. Oxidation Ditch
80 - 95 % BOD
- WWTP, Planning design and
operation, syed Qasim hal 328
f. High rate Aeration
75 - 90 % BOD
- WWTP, Planning design and
operation, syed Qasim hal 328
g. Extended Aeration
75 - 90 % BOD
- WWTP, Planning design and
operation, syed Qasim hal 328
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
38
BAB III
DATA PERENCANAAN
1.
Data Karakteristik Limbah
Sumber air buangan dari Limbah Industri Terpadu ini mempunyai
debit (Q) = 600 m3 / Hari. Sedangkan data kualitas air buangan yang
dikeluarkan oleh industri tercantum pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Parameter air buangan Industri Terpadu yang harus diolah :
No.
Parameter
Kadar ( mg / liter )
1
BOD
500
2
COD
1200
3
TSS
150
4
pH
10
5
Minyak dan Lemak
100
Sumber : Data Perencanaan
2.
Standar Baku Mutu
Standar baku mutu limbah cair untuk limbah Industri Terpadu yang
selanjutnya dikelola sesuai standar effluent tercantum pada Tabel 3.2.
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
39
Tabel 3.2. Baku Mutu Limbah Cair
No.
Parameter
Kadar ( mg / liter )
1
BOD
50
2
COD
100
3
TSS
200
4
pH
6-9
5
Minyak dan Lemak
5
Sumber : SK Gubernur No. 45 Tahun 2002
3.
Diagram Alir Pengolahan Limbah
Berdasarkan dari data kualitas air buangan yang akan diolah dan
kualitas air buangan sesuai dengan baku mutu, maka alternatife pengolahan
limbah yang dipilih untuk rangkaian proses pengolahan dengan diagram alir
pada Gambar 3.1, sebagai berikut :
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
40
Screen
Flotasi
BahanPenetral
Netralisai
Bak Pengendap I
Bak Ekualisai
Activated Sludge
Bak Pengendap II
Bak Pengental Lumpur
Sludge
Driying
Bed
Badan Air
Gambar 3.1 Diagram Alir Pengolahan Limbah Industri Terpadu
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
41
BAB IV
NERACA MASSA DAN SPESIFIKASI BANGUNAN
1.
Neraca Massa
1.1.
Karakteristik Limbah Industri Terpadu
1.2.
Debit ( Q )
= 600 m3/hr
Debit Puncak
= 630 m3/dt
BOD
= 500 mg/l
COD
= 1200 mg/l
TSS
= 150 mgl/
pH
= 10
Minyak dan Lemak
= 100 mg/l
Standar Baku Mutu Industri Terpadu
BOD
= 50 mg/l
COD
= 100 mg/l
TSS
= 200 mg/l
pH
=6–9
Minyak dan Lemak
= 5 mg/l
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
42
1.3.
Neraca Massa per Bangunan
a). Screen
Screen
Input
Output
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD
500
500
50
2 COD
1200
1200
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
10
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
100
5
No.
Parameter
b). Flotasi
85 % - 90 % M/L
Flotasi)
(Eckendfelder , Hal 78) (Menggunakan 2 Bangunan
Input
Outpot
Flotasi
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD
500
500
50
2 COD
1200
1200
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
10
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
9
5
No.
Parameter
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
43
c). Netralisasi
Netralisasi
Input
Output
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD
500
500
50
2 COD
1200
1200
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
7
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
1
5
No.
Parameter
d). Bak Pengendap I
25% - 40% BOD
25% - 40% COD
Input
(WWETDR,Metcalf and Eddy, hal 396)
Bak Pengendap I
Output
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD 40%
500
300
50
2 COD 40%
1200
720
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
7
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
1
5
No.
Parameter
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
44
e).Bak Ekualisasi
Bak Ekualisasi
Input
Output
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD
300
300
50
2 COD
720
720
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
7
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
1
5
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD (90%)
300
30
50
2 COD (90%)
720
72
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
7
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
1
5
No.
Parameter
f). Activated Sludge
BOD = 80% - 90%
COD = 80% - 90 (Cavaseno, hal 16 , 19)
Input
No.
Output
Activated Sludge
Parameter
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
45
g).Bak Pengendap II
Input
Output
Bak Pengendap II
Input
Output
BakuMutu
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
1 BOD (90%)
300
30
50
2 COD (90%)
720
72
100
3 TSS
150
150
200
4 pH
10
7
6-9
5 Minyak dan Lemak
100
1
5
No.
Parameter
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
46
2. Spesifikasi Bangunan
a)
b)
Screen
-
Menggunakan Fine screen
-
Faktor Kisi (β)
= 1,79
-
Jarak antar kisi (b)
= 0,05 m
-
Tebal kisi (t)
= 15 mm
-
Slope (θ)
= 45°
-
Tinggi bar screen (h) = 0,25 m
-
Jumlah kisi (n)
= 12 buah
-
Lebar saluran (Ws)
=1m
Flotasi
Bak flotasi
-
Menggunakan 2 bak flotasi
-
Waktu detensi (td)
= 20 menit
-
Ø pipa inlet
= 0,1 m (Ø pipa discharge)
-
Panjang (L)
= 2,64 m
-
Lebar (B)
= 5,3 m
-
Kedalaman (h)
= 0,612 m
-
Ø pipa outlet
= 0,1 mm
Gutter
-
Lebar gutter (B)
= 2,64 m
-
Panjang (L)
= 0,8 m
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
47
-
Kedalaman (h)
= 0,3 m
Buffle
c)
-
Jarak antara buffle dengan gutter (P) = 1 m
-
Kedalaman (h)
= 1,5 m
-
H bak flotasi – tinggi buffle
= 2,3 m
Netralisasi dan Penetral
BakNetralisasi
-
Jarak impeller dari dasar
= 0,435 m
-
Di : Diameter impeller
= 0,875 m
-
D : Dimensi bak
= 1,6 m
-
Freeboard
= 0,5 m
-
Tinggi ( h)
= 2,4 m
-
Lebar Baffle
= 0,6 m
-
Diameter pipa outlet
= 0,14 m
Bak Penetral
-
Jarak impeller dari dasar = 0,375 m
-
Di : Diameter impeller
= 0,75 m
-
D : Dimensi bak
= 1,05 m
-
Freeboard
= 0,38 m
-
Tinggi ( h)
= 1,31 m
-
Lebar Baffle
= 0,8 m
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
48
d)
Bak pengendap I
Zona Inlet
-
Bentuk saluran tertutup dengan diameter pipa = 0,24 m
-
Diameter inwall
= 0,82 m
Zona Settling
-
Panjang bak
= 10 m
-
Lebar bak
=5m
-
Tinggi (H)
=3m
-
Waktutinggal
= 2 jam
-
Freeboard
= 0,5 m
Zona Outlet
-
Menggunakan V-notch 90˚denganjarak 1m berjumlah 16 buah.
-
Lebar gutter
=2m
-
Tinggi gutter
=0,5 m
-
Diameter pipa outlet = 0,25 m
Zona Sludge (kerucutterpancung)
-
Panjang (P)
= 6,1 m
-
Lebar (L)
= 6,1 m
-
Lebar dasar limas (LI)
=3m
-
Panjang dasar limas (PI)
= 3m
TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN AIR BUANGAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
49