Desain Alternatif Instalasi Pengolahan Air Limbah Pusat Pertokoan Dengan Proses Anaerobik, Aerobik Dan Kombinasi Aanaerobik Dan Aerobik
• Oleh : Ananta Praditya 3309100042
Pembimbing: Ir. M Razif, MM. NIP. 19530502 198103 1 004
JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2013
BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang • Meningkatnya pertumbuhan pembangunan pusat pertokoan • Undang Undang 32 tahun 2009 Tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup. • Tidak adanya standard teknologi untuk IPAL yang dapat dipergunakan untuk pusat pertokoan
Rumusan Masalah
• Bagaimana mendesain IPAL yang compact untuk alternatif secara aerobik, anaerobik dan kombinasi anaerobik-aerobik? • Bagaimana Volume kegiatan (Bill Of Quantity) dan Rencana Anggaran Biaya dari ketiga desain IPAL Tersebut? • Bagaimana kelebihan dan kekurangan dari ketiga alternatif IPAL tersebut?
Ruang Lingkup
1. Karakteristik dan debit air limbah diperhitungkan dari Pusat Pertokoan X di Surabaya 2. Perencanaan IPAL secara aerobik, anaerobik dan kombinasi anaerobik-aerobik 3. BOQ dan RAB ke tiga alternatif akan di hitung dari hasil DED IPAL pusat pertokoan dengan memakai metoda SNI dan harga satuan utuk kota surabaya 4. Debit air limbah akan di perhitungkan dari pemakaian air bersih
Manfaat
• Memberikan tipikal desain IPAL yang tepat baik dari segi teknis , ekonomis dan lingkungan • Memberikan rekomendasi alternatif desain IPAL yang compact dan dapat dipakai untuk kebutuhan desain ipal pusat pertokoan di perkotaan dengan keterbatasan ruang dan lahan
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Karakteristik Air Limbah Domestik (PerMenLH 112 tahun 2003) Parameter
Baku Mutu
pH
6.0 – 9.0
BOD
30 mg/l
COD
50 mg/l
TSS
50 mg/l
Perbedaan Proses Anaerob dan Aerob Parameter Kebutuhan energi Tingkat pengolahan Produksi lumpur Stabilitas proses terhadap toksik dan perubahan beban Kebutuhan nutrien
Aerob
Anaerob
Tinggi 60-90% Tinggi Sedang sampai tinggi
Rendah 95% Rendah Rendah sampai sedang
Rendah
Kebutuhan alkalinitas
Tinggi untuk beberapa limbah industri Tidak terlalu berpotensi menimbulkan bau Rendah
Produksi biogas
Tidak ada
Start-up time
2 – 4 minggu
Bau
Berpotensi menimbulkan bau Tinggi untuk beberapa limbah industri Ada (dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi) 2 – 4 bulan
Rangkuman IPAL yang Di Kaji EFISIENSI PENGHILA JENIS PROSES NGAN BOD (%) Lumpur aktif standart
85-95
Step Aeration
85-95
Modified Aeration
60-70
Contact Stabilization
80-70
KETERANGAN Digunakan untuk pengolahan hemat energi, memerlukan lahan yang luas digunakan untuk beban pengolahan yang besar untuk pengolahan dengan kualitas air olahan sedang Digunakan untuk pengolahan paket. Untuk mereduksi ekses lumpur.
IPAL UNTUK PUSAT PERTOKOAN COCOK ALASAN / TIDAK tidak
Penggunaan lahan luas
ya ya ya
75-90
digunakan untuk mengolah paket, bak aerasi dan bak pengendap akhir merupakan satu paket. Memerlukan area yang kecil
Pure Oxygen Process
85-95
untuk pengolahan air limbah yang sulit di uraikan secara biologis. Luas area yang di butuhkan kecil, polutan yang sulit terurai
tidak
karena air limbah yang di olah berasal dari limbah domestik
Oxidation Ditch
75-95
konstruksinya mudah tapi memerlukan are yang luas
tidak
memerlukan lahan yang luas
High Rate Aeration
ya
JENIS PROSES
Trickling Filter Rotating Biological Contactor Contact Aeration Prosess Biofilter Unaerobic
IPAL UNTUK PUSAT PERTOKOAN
EFISIENSI PENGHILA NGAN BOD (%)
KETERANGAN
80-95
sering timbul lalat dan bau. Proses oprasinya mudah
tidak
80-95
konsumsi energi rendah, produksi lumpur kecil, Tidak memerlukan proses aerasi
ya
80-95
Memungkinkan untuk penghilangan nitrogen dan phosphor
ya
65-85
memerlukan waktu tinggal yang lama, lumpur yang dihasilkan kecil
tidak
COCOK / TIDAK
ALASAN memerlukan lahan yang luas
waktu tinggal terlalu lama
JENIS PROSES Kolam Stabilisasi
EFISIENSI PENGHILA NGAN BOD (%) 60-80
Bio Filter Upflow 80-90 Bio Filter Anaerob-aerob 80-90 Johkasou 80-95 Anaerobic Fixed Bed Reaktor Upflow Anaerobic Sludge Bioreaktor
80-90
IPAL UNTUK PUSAT PERTOKOAN
KETERANGAN memerlukan waktu tinggal yang cukup lama, dan area yang di butuhkan sangant luas mampu mengengurangi kandungnan E.coli.efisiensi penyaringan besar. Untuk pengolahan limbah dengan kapasitas tidak terlalu besar pengolahannya besar, biaya oprasi rendah, lumpurnyang di hasilkan sedikit. Untuk pengolahan beban BOD besar pengolah sederhana dan kompleks, ada penurunan kandungna nitrogen juga tidak membutuhkan energi yang tinggi, rendah nutrien dan prodksi lumpur lembah. mampu mengelolah air limbah dengan beban organik yang tinggi.
80-90
COCO K/ TIDAK
ALASAN
memerlukan tidak lahan yang luas untuk pengolahan
ya
ya
ya
ya
ya
Karakteristik air limbah pusat pertokoan di kota surabaya • Berdasarkan Penelitian Ratih Ruchmasari dalam penelitian "Desain Instalasi Pengolahan Limbah Pusat Grosir Wonokromo Surabaya" mengambil beberapa sampel dari 3 pusat perbelanjaan, berdasarkan sumber limbahna yang sama yaitu berasal dari toilet dan food court. data kualitas air limbah adalah sebagai berikut. N o 1 2 3
Nama Pusat Perbelanjaan Jembatan Merah Plaza Pakuwon Trade Center Tunjungan Plaza 3 Rata - Rata
BOD (mg/l) 236 230 326 264
Pemilihan Desain IPAL Beberapa kriteria di pertimbangkan adalah : 1. Area IPAL sangat terbatas sehingga perlu dicari jenis IPAL yang compact yang dimungkinkan di letakan dibawah lahan parkir. 2. untuk mencegah bau yang bisa menggangu kenyamanan pusat pertokoan, maka perlu dicari jenis IPAL yang konstruksinya tertutup baik secara anaerobik, aerobik maupun kombinasi anaerobik-aerobik.
3. Biaya operasonalnya tidak terlalu mahal 4. Waktu tinggal untuk pengolahan tidak terlalu lama sehingga ukuran IPAL tidak terlalu luas. 5. Mampu mengatasi fluktuasi kuantitas dan kualitas air limbah dengan effisiensi pengolahan yang menghasilkan effluent yang memenuhi baku mutu limbah domestik. Berdasarkan pertimbangan di atas maka pilihan desain jatuh pada biofilter (anaerobik, aerobik dan kombinasi anaerobik-aerobik)
Contoh Media Biofilter
BAB 3 METODE PERENCANAAN
Metodologi Perencanaan
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perhitungan Debit Air Limbah Perhitungan Debit Air Limbah di dasarkan pada pemakaian kebutuhan air bersih. Berdaarkan hasil perhitungan di dapatkan debit air limbah sebesar 20 l/dt untuk pusat pertokoan XYZ di kota Surabaya dan di hitung juga untuk variasi debit 10 l/dt, 20 l/dt dan 30 l/dt 4.2 Perhitungan Biofilter 4.1.3. Perhitungan Bak Ekualisasi HRT = 5 jam (4-8 jam) Q = 20 L/dt= 1728 m3/hari Volume bak = (HRT/24)*Q = (5/24)*1728 = 360 m3 Tinggi =6m Luas Lahan = 60 m Lebar = (Vol/2)^0,5 = ( 360/2)^0,5 =5m Panjang =2xL =2x5 = 10 m
Perhitungan Bak Pengendap Perhitungan Mass Balance Debit rata-rata(Qavg) = 20 liter / detik = 1728 m3/hari = 72 m3/jam COD = 300 mg/l = 0.0003 kg/l Lamanya air mengalir = 16 jam Debit Puncak (Qpeak) = Q average/Lamanya air mengalir = 1728 m3/jam/16 jam/24 = 4.5 m3/jam Ratio BOD/COD = 0.9 BOD influen = 0.9 x COD influen = 0.9 x 300 mg/l = 270 mg/l SS set / COD ratio = 0.42 ( 0,35 – 0,45 ) Temperatur = 25 o C Hydraulic Retention Time (HRT) = 2 jam Desludging interval = 36 bulan COD removal = 25 %
COD influen = 300 mg/l Efisiensi COD Bak Pengendap Awal= 25 % COD efluen = COD influen – (COD influen x % Efisiensi COD Bak Pengendap Awal)= 300 mg/l – (300mg/l x 25% ) = 226.5 mg/l = 270 mg/l BOD influen Efisiensi BOD Bak Pengendap Awal = 26% BOD efluen = BOD influen – (BOD influen x % Efisiensi BOD Bak Pengendap Awal) = 270 mg/l – (270 mg/l x 26 %) = 200 mg/l Waktu Tinggal (td) 2 jam Volume bak = Debit x td = (1728m3/jam/24) x 2 jam = 144 m3 Tinggi = 5 m ( ditentukan ) ASurface = Volume / tinggi = 144 m3 / 5 m = 28.8 m2
Hasil Dimensi Bak Pengendap Panjang : Lebar = 2 : 1 Lebar = (Asurface/2)1/2 = (28.8m2/2)1/2 = 3.8 m Panjang = 2 x lebar = 2 x 3.8 m = 7.6 m Luas Lahan =pxl = 7.6 m x 3.8 m = 28.8 m2 Cek td = ( p x l x t ) / debit = ( 7.6 m x 3.8 m x 5 ) / 72 = 2 jam
Perhitungan Dimensi Biofilter Anaerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Anaerobik
Hasil dan Pembahasan Biofilter Anaerobik
Hasil dan Pembahasan Biofilter Anaerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Hasil dan Pembahasan Biofilter Aerobik
Hasil dan Pembahasan Biofilter Aerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Hasil dan Pembahasan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik
Hasil dan Pembahasan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Anaerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan
Perbedan biofilter anaerobik didasarkan dari hasil desain sebagai berikut : a. Untuk Debit 10 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 14,4 m2 dan luas lahan biofilter adalah 13 m2. luas lahan total adalah 27,4 m2 b. Untuk Debit 20 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 28,8 m2 dan luas lahan biofilter adalah 26 m2. luas lahan total adalah 54,8 m2 c. Untuk Debit 30 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 43,2 m2 dan luas lahan biofilter adalah 39 m2. luas lahan total adalah 82,2 m2
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Anaerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan
Biofilter Anaerobik 90 30; 82.2
80
Luas Lahan
70 60 20; 54.8 50 40 30
10; 27.4
20 10 Debit Air Limbah
0 0
5
10
15
20
25
30
35
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Anaerobik dengan variasi debit N o
Parameter
1
Volume media (m3)
Variasi Debit Biofilter Anaerobik
10 l/dt
20 l/dt
30 l/dt
38.4
78.3
117.4
Luas lahan (m2) Tinggi tiap bed (m) Panjang tiap bed (m) Lebar tiap bed (m)
1.1
2.1
3.2
3
3
3
1.5
2.1
2.5
0.7
1
1.3
6
BOD out (mg/l)
13
13
13
7
Jumlah Bed
12
12
12
2 3 4 5
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Anaerobik dengan variasi debit Biofilter Anaerobik
3.2 2.5
4 2.1
2.1
3 2
1.3 1
1.5
1.1
1
0.7
0 Luas Lahan (m2)
Panjang (m) Lebar (m)
10 l/dt
20 l/dt
30 l/dt
Berdasarkan tabel dan gafik diatas terlihat ada beberapa yang tidak megalami perubahan seperti BOD out, Tinggi dan Jumlah bed. Untuk BOD out tidak mengalami peningkatan karena kualitas air limbah yang masuk sama tiap variasi debit yaitu 300 mg/l. Untuk Jumlah Bed juga tidak mengalami perubahan karena yang berubah lebar dan panjang saja. Sedangkan yang mengalami perubahan terlihat peninggkatan yang konstan seperti luas lahan menjadi 2x setiap kenaikan 2x debit, panjang dan lebar juga mengalami kenaikan.
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Aerobik dengan dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan :
a. Untuk Debit 10 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 14,4 m2 dan luas lahan biofilter adalah 7 m2. luas lahan total adalah 21,4 m2 b. Untuk Debit 20 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 28,8 m2 dan luas lahan biofilter adalah 13 m2. luas lahan total adalah 41,8 m2 c. Untuk Debit 30 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 43,2 m2 dan luas lahan biofilter adalah 20 m2. luas lahan total adalah 63,2 m2
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Aerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan
Biofilter Aerobik 70 30; 63.2 60
Luas Lahan
50 20; 41.8
40
30 10; 21.4
20
10
0 0
5
10
15
20
Debit Air Limbah
25
30
35
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Aerobik dengan variasi debit
Variasi Debit Biofilter Aerobik
N o
Parameter
10 l/dt
20 l/dt
30 l/dt
1
Volume media (m3)
19.6
38.1
58.7
Luas lahan (m2) Tinggi tiap bed (m) Panjang tiap bed (m) Lebar tiap bed (m)
0.6
1.3
1.9
3
3
3
1.1
1.6
2.0
0.6
0.8
1
6
BOD out (mg/l)
29
29
29
7
Jumlah Bed
10
10
10
2 3 4 5
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Aerobik dengan variasi debit 2
1.9 2
1.6
1.3
1
1.5 1.1 1
0.8
0.6 0.6
0.5 0 Luas Lahan Panjang (m) (m2)
10 l/dt
20 l/dt
Lebar (m)
30 l/dt
Berdasarkan tabel dan gafik diatas terlihat ada beberapa yang tidak megalami perubahan seperti BOD out, Tinggi dan Jumlah bed. Untuk BOD out tidak mengalami peningkatan karena kualitas air limbah yang masuk sama tiap variasi debit yaitu 300 mg/l. Untuk Jumlah Bed juga tidak mengalami perubahan karena yang berubah lebar dan panjang saja. Sedangkan yang mengalami perubahan terlihat peninggkatan yang konstan seperti luas lahan menjadi 2x setiap kenaikan 2x debit, panjang dan lebar juga mengalami kenaikan.
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan Perbedan biofilter anaerobik didasarkan dari hasil desain sebagai berikut : Untuk Debit 10 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 14,4 m2 dan luas lahan biofilter adalah 13 m2. luas lahan total adalah 27,4 m2 Untuk Debit 20 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 28,8 m2 dan luas lahan biofilter adalah 26 m2. luas lahan total adalah 54,8 m2 Untuk Debit 30 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 43,2 m2 dan luas lahan biofilter adalah 39 m2. luas lahan total adalah 82,2 m2
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik 100 90
30; 88.2
80
Luas Lahan
70 60 20; 50.8
50 40 30
10; 26.4
20 10 0 0
5
10
15
20
Debit Air Limbah
25
30
35
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit No
Parameter
1
Volume media (m3)
Variasi Debit Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik (bak Anaerobik) 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt 39.1
78.3
117.4
Luas lahan (m2) Tinggi tiap bed (m) Panjang tiap bed (m) Lebar tiap bed (m)
3.2
6.4
9.6
3
3
3
2.5
3.6
4.4
1.3
1.8
2.2
6
BOD out (mg/l)
44
44
44
7
Jumlah Bed
4
4
4
2 3 4 5
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit Variasi Debit Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik (bak Aerobik) 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt
N o
Parameter
1
Volume media (m3)
5.6
11.2
16.8
2
Luas lahan (m2)
0.9
1.8
2.7
3
Tinggi tiap bed (m)
3
3
3
4
Panjang tiap bed (m)
1.4
1.9
2.3
5
Lebar tiap bed (m)
0.7
1
1.2
6
BOD out (mg/l)
16
16
16
7
Jumlah Bed
2
2
2
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit 2
1.9
1.5 1
1.6
1.3
2
1 1.1
0.8
0.6 0.6
0.5 0 Luas Lahan Panjang (m) (m2)
10 l/dt
20 l/dt
Lebar (m)
30 l/dt 9.6 10 6.4 4.4
8 3.6
6 4
2.2
3.2
1.8
2.5
2
1.3
0 Luas Lahan Panjang (m) (m2) 10 l/dt
20 l/dt
Lebar (m) 30 l/dt
Kelebihan dan Kekurangan masing masing biofilter dengan debit 20 l/dt Jenis IPAL Parameter
Anaerobik
Aerobik
Kombinasi
Volume
78,3 m3
39,1 m3
78,3 m3 dan 11,2 m2
Waktu Tinggal
24 jam
20 jam
36 jam
BOD removal
96%
85%
94%
COD removal
94%
87%
88%
Jumlah bed
12
10
4 dan 2
BOD out
13
29
16
COD out
19
38
27
PxLxT
2,1 x 1 x 3
1,6 x 8 x 3
3,8 x 1,6 x 3 dan 1,9 x 1x3
Luas Lahan Biofilter
26 m2
13 m2
30 m2
Biaya Oprasional
Rp 2.649.227.911
Rp 1.878.134.085
Rp. 2.662.299.357
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit 38 40 19 30 20
96%
27
29
95%
94%
90%
13
84%
85%
16
10
80%
0
75% anaerobik
anaerobik
aerobik kombinasi BOD out
BOD removal
COD out
100
78.3
89.1 26
30
39.1 13
50 0 Anaerobik
aerobik
Aerobik Kombinasi
Volume (m3)
Luas Lahan (m2)
kombinasi
KESIMPULAN
TERIMA KASIH
