BAB II UNIT INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH (IPAL)
5
2.1. Unit Instalasi Pengolahan Air Limbah Instalasi
pengolahan
air
limbah
PT.
Kinocare
Era
Kosmetindo terdiri dari unit pemisah lemak 2 ruang, unit equalisasi yang dilengkapi dengan sekat dan pompa air limbah, unit pengendap awal, unit bioreaktor/bak anaerobik dua tingkat yang diisi dengan media tipe sarang tawon, unit reaktor aerobik yang terdiri dari ruang aerasi dan ruang biofilter aerob, unit pengendap akhir yang dilengkapi dengan pompa sirkulasi air limbah, dan unit bak penampung efluent yang dilengkapi dengan pompa efluent dan flow meter.
2.2. Unit Perpipaan Dari Plant menuju ke IPAL Air limbah yang dialirkan ke IPAL adalah air limbah dari 7 plant, air limbah domestik dari perkantoran dan air limbah domestik dari dapur, kantin dan air limbah dari laundry. Seluruh air limbah dari kantor dialirkan ke bak Pengumpul yang ada di belakang kantor. Dari bak pengumpul dipompa dengan pompa celup (submersible) menuju ke saluran perpipaan utama air limbah dan selanjutnya ke IPAL. Perpompaan dilakukan mengingat saluran pembuangan air limbah kantor yang sudah terlalu rendah. Jaringan perpipaan dari bak pengumpul ke saluran perpipaan utama menggunakan pipa PVC 1 ¼ inchi. Air limbah dari plant, kantin, dan dari sumber-sumber lain disalurkan ke IPAL menggunakan pipa PVC 4 in mengikuti saluran drainase air hujan. Untuk menghindari sumbatan dan tekanan pipa yang tinggi maka pada tempat-tempat tertentu dibuat bak kontrol. Semua bak kontrol dilengkapi dengan saringan. 6
2.3. Kriteria Disain 2.3.1. Sumber Air Limbah
Air limbah yang diolah merupakan gabungan dari 3 jenis sumber yang berbeda, yaitu: 1. Air limbah produksi kosmetik = 45 m3/hari (BOD =765 mg/l, COD = 1978 mg/l) 2. Air Limbah produksi pewarna rambut = 5 m3/hari 3. Air limbah domestik dan kantin = 25 m3/hari (BOD 200 mg/l, COD = 500 mg/l) Untuk keamanan, IPAL dirancang dengan konsentrasi polutan air limbah di atas polutan air limbah gabungan seperti berikut: BOD
= 800 mg/l
COD
= 2000 mg/l
pH
= 5,6
SS
= 200 mg/l
2.4. Standar Efluent Air Limbah Produksi Kosmetik Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : KEP-58/MNLH/12/1995 tentang baku mutu limbah cair bagi kegiatan industri yang tidak spesifik tercantum dalam Keputusan Menteri tersebut seperti halnya industri kosmetik, baku mutu limbah cair mengikuti Tabel 2.1. berikut :
7
Tabel 2.1. Baku Mutu Limbah Cair NO 1 2 3
PARAMETER FISIKA Temperatur Zat padat larut Zat padat tersuspensi
SATUAN
GOLONGAN BAKU MUTU LUMBAH CAIR
oC mg/L mg/L
38 2000 200
40 4000 400
6,0 sampai 9,0 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
5 2 2 2 5
10 5 3 3 10
mg/L
0,1
0,5
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
0,5 0,05 0,002 0,1 2 0,1 0,05 0,2 0,4 0,05 0,05 2 1 1 20 1 50 100
1 0,1 0,005 1 3 0,5 0,5 0,5 0,6 0,5 0,1 3 2 5 30 3 150 300
mg/L
5
10
mg/L mg/L mg/L
0,5 5 10 -
1 10 50 -
KIMIA 1
pH
2 3 4 5 6
Besi terlarut (Fe) Mangan terlarut (Mn) Barium (Ba) Tembaga (Cu) Seng (Zn) Krom Heksavalen (Cr+6) Krom Total (Cr) Cadmium (Cd) Air Raksa (Hg) Timbal (Pb) Stanum Arsen Selenum Nikel (Ni) Kobalt (Co) Sianida (CN) Sulfida (H2S) Fluorida (F) Klorin bebas (Cl2) Amonia bebas (NH3-N) Nitrat (NO3-N) Nitrit (NO2N) BOD5 COD Senyawa aktif biru metilen Fenol Minyak Nabati Minyak Mineral Radioaktivitas **)
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
8
Catatan : *)
Untuk memenuhi baku mutu limbah cair tersebut, kadar parameter limbah tidak diperbolehkan dicapai dengan cara pengenceran dengan air secara langsung diambil dari sumber air. Kadar parameter limbah tersebut adalah limbah maksimum yang diperbolehkan. **) Kadar radioaktivitas mengikuti peraturan yang berlaku.
2.5. Kapasitas dan Disain IPAL Air limbah yang diolah dengan IPAL adalah air limbah campuran dari proses produksi kosmetik, proses pembuatan pewarna rambut dan air limbah domestik dari kamar mandi, toilet dan kantin.
Kapasitas IPAL
:
+ 75 M3 per Hari
BOD Air Limbah rata-rata
:
800 mg/l
COD Air Limbah rata-rata
:
2000
Konsentrasi Suspeded Solid
:
200 mg/l
Total Efisiensi Pengolahan
:
95-97 %
BOD Air olahan
:
50
COD Air olahan
:
100 mg/l
Suspended Solid Air 0lahan
:
50
mg/l
mg/l
2.6. Proses Pengolahan Air Limbah PT. Kinocare Era Kosmetindo, dalam merancang instalasi pengolahan air limbah (IPAL)nya selain air limbah domestik, juga memasukkan air limbah dari produksi pewarna rambut untuk diolah ke unit pengolah air limbah.
Polutan utama dalam air limbah ini
adalah bahan-bahan kimia penyusun warna yang sukar diolah secara 9
konvensional. Sehingga total waktu tinggal di proses pengolahan lebih lama bila dibandingkan dengan proses pengolahan air limbah domestik. Waktu tinggal yang dibutuhkan adalah 3 hari dari mulai bak equalisasi sampai bak pengendapan akhir. IPAL PT. Kinocare Era Kosmetindo telah dirancang dengan produk
air
olahan
dapat
digunakan
kembali
(re-use)
pada
kegiatan-kegiatan pencucian dan penyiraman tanaman di areal pabrik. Unit re-use ini mampu mendaur ulang sebesar 50% dari jumlah air limbah yang diolah. Diagram alir proses pengolahan air limbah PT. Kinocare Era Kosmetindo adalah seperti pada gambar 1.
10
Gambar 2.1. Flow Diagram Instalasi Pengolahan Air Limbah PT. Kinocare Era Kosmetindo 11
Air limbah dari unit produksi kosmetik (pewarna rambut), dari restoran (kantin) dan dari sumber domestik karyawan (toilet, kamar mandi) semuanya melalui saringan kasar (bar screen) untuk menyaring sampah yang berukuran besar seperti daun, kertas, plastik digabung dengan air limbah proses pewarna rambut yang telah di pre-treatment.
Setelah itu dialirkan ke unit pemisah minyak
dan lemak (oil & grease trap). Unit ini berfungsi berfungsi untuk memisahkan minyak dan lemak berasal dari kegiatan produksi dan dapur. Disamping itu juga berfungsi untuk mengendapkan kotoran pasir, tanah atau senyawa padatan yang tak dapat terurai secara biologis. Air limpasan bak pemisah minyak dan lemak dialirkan ke bak ekualisasi (Sum Pit) yang berfungsi sebagai bak penampung sementara dan bak untuk homogenisasi air limbah yang masuk. Dari bak ekualisasi selanjutnya air limbah dipompa ke unit IPAL untuk diolah. Di dalam unit-unit IPAL, pertama air limbah dialirkan masuk ke bak pengendap awal untuk mengendapkan partikel kasar seperti lumpur, pasir yang terikut dan polutan organik yang tersuspensi dalam air limbah. Selain itu bak ini juga berfungsi sebagai bak penampung lumpur. Air limpasan dari bak pengendap awal selanjutnya mengalir ke bioreaktor anaerob (biofilter anaerob) dengan arah aliran dari atas ke bawah. Bioreaktor anaerob diisi dengan media khusus dari bahan plastik tipe sarang tawon. Media isian ini berfungsi sebagai tempat melekat, tumbuh dan berkembang biak mikroba pengurai limbah. Jumlah bak kontaktor anaerob terdiri dari dua buah ruangan. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam air limbah dilakukan oleh mikroba bersifat anaerob atau fakultatif 12
aerobik menjadi senyawa yang lebih sederhana dan stabil. Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikro-organisme. Mikro-organisme inilah yang akan menguraikan zat organik yang ada dalam limbah. Air limbah dari bioreaktor (biofilter) anaerob selanjutnya dialirkan kedalam bioreaktor aerob. Bioreaktor aerob ini juga diisi dengan media khusus dari bahan pasltik tipe sarang tawon untuk tempat berbiak mikroba. Spesifikasi Media Biofilter Tipe Sarang Tawon Tipe
:
Sarang Tawon, cross flow.
Material Ukuran Modul Ukuran Lubang Ketebalan Luas Spesifik Berat Porositas Ronga Warna
: : : : : : : :
PVC 30cm x 25cm x 30cm 2 cm x 2 cm 0,5 mm 150 - 225 m2/m3 30-35 kg/m3 0,98 bening transparan Hitam
Gambar 2. Media biofilter tipe sarang tawon 13
atau
Disini yang bekerja adalah mikroba bersifat aerob yang memerlukan udara untuk aktifitasnya. Udara disuplai dari blower. Sambil diaerasi atau dihembus dengan udara, mikroba aerob akan menguraikan polutan-polutan organik yang belum sempat terurai pada bioreaktor anaerob. Dengan adanya media sarang tawon ini, air limbah akan kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam air maupun yang menempel pada permukaan media yang mana hal tersebut akan meningkatkan efisiensi penguraian polutan organik. Disamping itu media ini dapat mempercepat proses penguraian
senyawa-senyawa
ammonia
(nitrifikasi),
sehingga
efisiensi penghilangan ammonia menjadi lebih besar. Proses ini juga sering di namakan Aerasi Kontak (Contact Aeration). Dari bak aerasi, air limbah yang telah diolah dialirkan ke bak pengendap akhir. Mikroba yang ikut mengalir kedalam bak ini diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur untuk mempertahankan konsentrasi mikroba dalam bioreaktor tetap tinggi. Air limpasan (over flow) dari bak pengendap akhir mengalir ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan
dengan
senyawa
khlor
untuk
membunuh
mikro-organisme yang bersifat patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi sudah dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Sebagian (sekitar 50%) air olahan dari kolam khlorinasi diolah lebih lanjut pada unit sand filter dan activated carbon filter untuk
menyaring
partikel-partikel
halus
yang
terikut
serta
menghilangkan warna. Air yang keluar dari unit penyaring ini dapat 14
digunakan lagi (re-use) untuk berbagai keperluan di lingkungan pabrik seperti untuk pencucian dan penyiraman tanaman serta rumput. 2.7. Keunggulan Proses IPAL dengan Biofilter Anaerob Aerob Pengolahan air limbah dengan proses biofilter Anaerob-Aerob mempunyai beberapa keunggulan antara lain : a. Pengoperasiannya mudah Di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm, mikroba yang disirkulasi sedikit, tidak terjadi masalah penggumpalan (bulking) seperti pada proses lumpur aktif konvensional (Activated sludge process). Oleh karena itu pengelolaaanya sangat mudah. b. Lumpur yang dihasilkan sedikit Dibandingkan dengan proses lumpur aktif konvensional, lumpur yang dihasilkan pada proses biofilm relatif lebih kecil. Di dalam proses lumpur aktif antara 30–60 % dari BOD yang dihilangkan (removal BOD) diubah menjadi lumpur aktif (biomasa) sedangkan pada proses biofilm hanya sekitar 10-30 %. Hal ini disebabkan karena pada proses biofilm rantai makanan lebih panjang dan melibatkan aktifitas mikroorganisme dengan orde yang lebih tinggi dibandingkan pada proses lumpur aktif.
c. Dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi Oleh karena di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm mikroorganisme atau mikroba melekat pada permukaan 15
medium penyangga maka pengontrolan terhadap mikroorganisme atau mikroba lebih mudah. Proses biofilm tersebut cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi.
d. Tahan terhadap fluktuasi jumlah air limbah maupun fluktuasi konsentrasi Di dalam proses biofilter mikro-organisme melekat pada permukaan unggun media, akibatnya konsentrasi biomasa mikro-organisme per satuan volume relatif besar sehingga relatif tahan terhadap fluktuasi beban organik maupun fluktuasi beban hidrolik.
e. Pengaruh fluktuasi suhu terhadap efisiensi pengolahan kecil Jika suhu air limbah turun maka aktifitas mikroorganisme juga berkurang, tetapi oleh karena di dalam proses biofilm substrat maupun enzim dapat terdifusi sampai ke bagian dalam lapisan biofilm dan juga lapisan biofilm bertambah tebal maka pengaruh penurunan suhu (suhu rendah) tidak begitu besar . 2.8. Luas Lahan yang Diperlukan Luas lahan
yang diperlukan untuk pembangunan IPAL
adalah sebagai berikut seluas 100 m2. Bangunan IPAL diletakkan di bawah tanah sedikit menonjol di atas permukaan tanah.
16
Gambar 2.2. Perpipaan air limbah menyusuri saluran drainase
Gambar 2.3. Bak Kontrol pada perpipaan air limbah
17
Gambar 2.4. Model sambungan pipa air limbah dari plant ke saluran utama menuju IPAL
Gambar 2.5. Saringan sampah padat model dop di bak kontrol perpipaan air limbah 18
Gambar 2.6. Saringan sampah padat model screen di bak kontrol perpipaan air limbah 2.9. Unit-unit Instalasi Pengolahan Air Limbah Secara umum instalasi pengolahan air limbah yang dibangun terdiri dari beberapa unit yaitu : 2.9.1.
Unit Bak Pemisah Lemak
Unit bak Pemisah Lemak terdiri dari 2 ruangan yang masing masing ruangan dilengkapi dengan sekat. Spesifikasi sebagai berikut : Panjang
= 2,0 m;
Lebar
= 1,0 m
Kedalam air
= 1,0 m;
Ruang Bebas
= 0,5 m
Tebal dinding
= 15 cm
3
Volume efektif
=2m
Dinding
= Beton K225;
19
Gambar 2.7. Bak Pemisah Lemak di IPAL yang dilengkapi keranjang penahan sampah 2.9.2.
Unit Bak Equalisasi
Karena fluktuasi debit air limbah dari plant yang menuju ke IPAL tinggi, maka bak equalisasi dibuat waktu tinggalnya lama yaitu 18 jam. Bentuk detilnya bak equalisasi dapat dilihat pada gambar disain. Spesifikasi bak equalisasi adalah sebagai berikut : Volume
= 56 m3
Kedalaman bak
= 2,0 m
Lebar bak
= 4,0 m
Panjang bak
= 7,0 m
Tinggi Ruang Bebas
= 0,5 m
Material
= Beton K225
Tebal beton dinding
= 20 cm
Tebal dinding sekat
= 15 cm 20
2.9.3.
Unit Bak Pengendap Awal
Bak pengendap awal dirancang dengan waktu tinggal air limbah sekitar 4 jam. Waktu 4 jam ini diharapkan semua padatan yang berasal dari equalisasi dapat mengendap. Spesifikasi bak Pengendap Awal adalah sebagai berikut: Volume bak
= 12,5 m3
Lebar
= 4,0 m
Kedalaman air efektif
= 2,0 m
Panjang
= 1,6 m
Tinggi ruang bebas
= 0,4 m
Material
= Beton K225
Tebal beton dinding
= 20 cm
Gambar 2.8. Bak Pemisah Lemak dan bak equalisasi
21
2.9.4. Unit Bioreaktor Anaerobik Bioreaktor anaerobik berfungsi untuk menguraikan polutan organik dalam air limbah dengan mikroba anaerobik. Dalam disain IPAL kinocare, proses pengolahan secara anaerobik dibuat 2 tahap. Ini dimaksudkan agar supaya senyawa yang menimbulkan busa dapat semaksimal mungkin terurai pada unit ini. Spesifikasi bioreaktor anaerobik adalah sebagai berikut: Lebar
= 4.0 m
Kedalaman air efektif
= 2,0 m
Panjang efektif
= 10.5 m
Tinggi ruang bebas
= 0,4 m
Volume efektif
= 84 m3
Jumlah ruang
= Di bagi menjadi 2 ruangan
Tipe aliran
= Down Flow
Material
= Beton K225
Tebal beton dinding
= 20 cm
Media Isian
= Media tipe sarang tawon dari PVC
Volume media
= 34 m
3
2.9.5. Unit Media Isian Bioreaktor Media isian bioreaktor berupa media bentuk sarang tawon yang terbuat dari PVC. Media ini berfungsi sebagai tempat melekatnya bakteri pengolah air limbah. Media Tipe sarang tawon dipilih karena luas permukaannya yang relatif besar dibanding media lain. Semakin besar luas permukan media, maka bakteri yang akan menempel di media akan semakin banyak. Dengan demikian banyaknya jumlah bakteri akan membuat efisiensi pengolahan air limbah besar. 22
Spesifikasi media sarang tawon seperti berikut ini : Tipe
:
Sarang Tawon, cross flow.
Material
:
Ukuran Modul Ukuran Lubang
: :
30cm x 25cm x 30cm 3 cm x 3 cm
Ketebalan
:
0,5 mm
Luas Spesifik
:
150 m2/m3
Berat
:
30-35 kg/m3
Porositas Rongga
:
0,98
Warna
:
bening transparan atau Hitam
PVC
2.9.6. Unit Bioreaktor Aerobik Bioreaktor aerobik berfungsi untuk menguraikan polutan organik dalam air limbah menjadi gas karbon dioksida, air, amonia dan lumpur mikroba. Peruraian secara aerobik memerlukan udara yang disuplai dari blower. Spesifikasi bioreaktor aerobik adalah sebagai berikut: Ruang Aerasi : Lebar
= 4,0 m
Kedalaman air efektif
= 2,0 m
Panjang
= 3,0 m
Tinggi ruang bebas
= 0,4 m
Ruang Bed Media : Lebar
= 4,0 m
Kedalaman air efektif
= 2,0 m
Panjang
= 5,0 m
Tinggi ruang bebas
= 0,4 m 23
Dinding : Material
= Beton K225
Tebal dinding
= 20 cm
Tebal sekat
= 15 cm
2.9.7.
Unit Bak Pengendap Akhir
Bak pengendap akhir berfungsi untuk mengendapkan padatan tersuspensi bakteri agar supaya tidak terikut di efluent IPAL.
Gambar 2.9. Ventilasi udara pada bioreaktor aerobik Endapan bakteri dan sebagian air limbah di pengendap akhir disirkulasi ke bak pengendap awal. Sirkulasi ini bertujuan untuk menjaga konsentrasi bakteri pada bioreaktor anaerobik maupun aerobik, mempertinggi aliran air limbah di bioreaktor anaerobik dan aerobik
sehingga
mengurangi
risiko 24
kebuntuan,
serta
untuk
melangsungkan proses denitrifikasi. Spesifikasi bak pengendap akhir adalah sebagai berikut: Dimensi : Lebar
= 4,0 m
Kedalaman air efektif
= 2,0 m
Panjang
= 1,6 m
Tinggi ruang bebas
= 0,4 m
Dinding : Material
= Beton K225
Tebal dinding
= 20 cm
Tebal sekat
= 15 cm
2.9.8. Unit Bak Penampung Outlet Bak penampung effluent digunakan untuk menampung air hasil olahan IPAL sebelum dibuang ke saluran luar. Bak penampung efluent ini dilengkapi dengan pompa submersible. Spesifikasi bak penampung efluent ini adalah sebagai berikut : Volume
= 4,8 m3
Panjang
= 1,2 m
Lebar
=4m
Kedalaman
=1m
Tinggi Ruang Bebas
= 0,4 m
Dinding : Material
= Beton K225
Tebal dinding
= 20 cm
Tebal sekat
= 15 cm
25
2.9.9. Unit Peralatan dan Mesin/Listrik Unit peralatan dan mesin ataupun kelistrikan terdiri dari beberapa item antara lain : a. Pompa Air Limbah di Bak Equalisasi Pompa ini berfungsi untuk mengalirkan air limbah dari equalisasi menuju ke IPAL. Spesifikasi pompa ini adalah sebagai berikut: Tipe
: Pompa Submersible/Celup
Merek
: Pedrollo Top 3
Kapsitas
: 100-150 liter per menit
Total Head
: 8 meter
Jumlah
: 1 buah
Listrik
: 350 watt, 220-240 volt,
Gambar 2.10. Pompa pedrollo untuk pompa limbah dan sirkulasi 26
b. Pompa Sirkulasi di Bak Pengendap Akhir Pompa sirkulasi berfungsi untuk mensirkulasi air limbah di bak pengendap akhir ke bak pengendap awal. Spesifikasi pompa ini adalah sebagai berikut : Tipe
: Pompa Submersible (Celup)
Merek
: Pedrollo Top 3
Kapsitas
: 100-150 liter per menit
Total Head
: 8 meter
Jumlah
: 1 buah
Listrik
: 350 watt, 220-240 volt,
c. Pompa Efluent Air Limbah Pompa ini berfungsi untuk mengalirkan air limbah dari bak penampung efluent ke pembuangan. Spesifikasi dari pompa ini adalah sebagai berikut: Tipe
: Pompa monoblock submersible
Merek
: Pedrollo Sumo 2
Kapsitas
: 120 liter per menit
Total Head
: 24meter
Jumlah
: 1 buah
Listrik
: 220-240 volt,
Casing
: Stainless steell
d. Pompa Blower Udara Pompa blower udara berfungsi untuk mensuplai udara ke bioreaktor aerobik. Udara ini digunakan oleh bakteri aerobik untuk mendegradasi polutan organik dalam air limbah. 27
Spesifikasi pompa blower ini adalah sebagai berikut: Tipe
: Ring Blower
Kapasitas Total Blower
: 3.500 liter/menit
Max. Discharge Pressure
: 2.200 mm-aqua
Jumlah
: 2 unit
Merek
: Shoufu RB 332 /532,
Listrik
: 1 phase, 1,1 Kw
Kelengkapan
: diffuser udara
Gambar 2.11. Blower udara yang diperasikan bergantian
28
e. Kelistrikan Kelistrikan IPAL PT. Kinocare Era Kosmetindo digerakkan melalui satu panel yang berada di atas IPAL.
Gambar 2.12. Panel Listrik IPAL
29
Tabel 2.2. Spesifikasi peralatan kelistrikan
30
Gambar 2.13. Wiring Diagram IPAL P.T. Kinocare Era Kosmetindo 31
Gambar 2.14. Tampak Atas IPAL PT. Kinocare Era Kosmetindo 32
Gambar 2.15. Diagram aliran air limbah dari sumber menuju IPAL 33
