UJIAN LISAN TUGAS AKHIR
STUDI EFISIENSI PAKET PENGOLAHAN GREY WATER MODEL KOMBINASI ABR-ANAEROBIC FILTER “Efficiency Study of ABR-Anaerobic Filter Combine Model As Grey Water Treatment Package” DISUSUN OLEH TIKA INDRIANI (3305 100 051) DOSEN PEMBIMBING WELLY HERUMURTI, ST, MSc.
JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010
Latar Belakang • Bagian terbesar (75%) dari air limbah domestik yang dihasilkan sehari-hari adalah grey water • Kandungan organik grey water yang cukup rendah (41-160 mg COD/L) dapat menyebabkan penurunan kualitas air yang berarti apabila terakumulasi di badan air • ABR merupakan pengolahan limbah yang murah dan mudah dari segi perawatan
• Anaerobic Filter membantu meningkatkan hasil pengolahan ABR
Perumusan Masalah •
Debit dan konsentrasi grey water yang fluktuatif sehingga dapat mempengaruhi hidrolika dan efisiensi reaktor pengolah limbah.
•
Hubungan Hydraulic Loading Rate (HLR) terhadap waktu detensi paket pengolahan grey water model kombinasi ABR-Anaerobic Filter.
•
Hubungan antara variasi Organic Loading Rate (OLR) influen limbah domestik terhadap efisiensi paket pengolahan grey water model kombinasi ABR-Anaerobic Filter.
Tujuan Penelitian •
Menentukan waktu detensi aktual reaktor berdasarkan variasi Hydraulic Loading Rate (HLR) paket pengolahan grey water model kombinasi ABR-Anaerobic Filter.
•
Menentukan pengaruh perubahan Organic Loading Rate (OLR) terhadap efisiensi paket pengolahan grey water model kombinasi ABRAnaerobic Filter.
Ruang Lingkup • • •
• •
Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium. Penelitian dilakukan selama kurang-lebih 6 bulan di laboratorium Teknik Lingkungan FTSP-ITS. Air limbah yang diteliti adalah limbah domestik non tinja (grey water) efluen rumah tangga penduduk di wilayah Surabaya Timur. Pengambilan sampel dilakukan pada saluran air buangan penduduk di wilayah Surabaya Timur. Penelitian dilakukan dengan menggunakan dua reaktor Anaerobic Baffled Reactor-Anaerobic Filter yaitu Reaktor I (100 cm × 20 cm × 40 cm) dan Reaktor II (80 cm × 20 cm × 40 cm).
Ruang Lingkup (lanjutan) • • •
•
Jenis media filter yang digunakan adalah batu kerikil dengan diameter rata-rata 5-10 mm (2 mesh; 11,2 mm). Lumpur aktif yang digunakan berasal dari Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja Keputih. Variabel yang digunakan adalah: – Hydraulic Loading Rate air yang masuk ke dalam reaktor, – Organic Loading Rate influen Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah COD, PV, TSS, pH, dan Alkalinitas
Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai masukan alternatif pengolahan grey water skala komunal yang efektif, efisien, dan aplikatif, serta dapat berguna sebagai bahan acuan bagi penelitian berikutnya.
ABR •
ABR merupakan pengembangan UASB yang mana pengadukan di dalam reaktor terjadi dengan bantuan rangkai dinding (baffle). Kelebihan: sederhana, dapat mengolah limbah dengan berbagai karakteristik, dan stabil terhadap shock loading. Kriteria desain ABR berdasarkan Sasse (1998) adalah sebagai berikut:
•
• – – – – – –
Up flow velocity : < 2 m/jam Panjang : 50-60% dari ketinggian Removal COD : 65-90% Removal BOD : 70-95% Organic loading : < 3 kg COD/m ³.hari Hydraulic retention time: > 8 jam
ABR (lanjutan) Penggunaan ABR sebagai unit pengolahan low strength wastewater Tipe Reaktor ABR; 4 kompartemen ABR; 8 kompartemen ABR; pilot reactor ABR; 3 kompartemen ABR ABR ABR; pada suhu 25oC
Air Limbah Limbah domestik Soluble synthetic Limbah domestik Limbah perkotaan Synthetic greywater Synthetic greywater Synthetic greywater
24,3 jam
OLR (kg COD/m3.hari) 0,47-0,49
Influen (mg COD/L) 355
COD Removal 41-60%
8;10 jam
1,5; 1,2
22 jam
0,62
502±6,19; 501±7,19 564
90,0±1,05%; 90,7±0,4% 58%
4,8-15 jam
2,17
264-906
90%
84 jam
0,13
438
75%
48 jam
0,25
492
71%
84 jam
0,13
445
84%
HRT
* dalam Barber dan Stuckey (1999)
Keterangan Purwanto, 2008 Krishna, Kumar, dan Kumar 2007 Foxon et al., 2004 Garuti Dohanyos, dan Tilche, 1992* Witthauer dan Stuckey, 1982* Witthauer dan Stuckey, 1982* Witthauer dan Stuckey, 1982*
Anaerobic Filter •
• • •
Anaerobic filter (AF) adalah reaktor biofilm jenis packedbed. Biomass membentuk lapisan film di permukaan media. Keuntungan: dapat memuat kadar COD tinggi, volume reaktor yang cukup kecil, dan operasi yang sederhana. Keterbatasan: pada operasional dan perawatan (kemungkinan terjadinya penyumbatan media). Kriteria desain AF berdasarkan Sasse (1998) adalah sebagai berikut: – Luas permukaan media: 90-300 m²/m³ – Removal BOD: 70-90% – Jenis media: kerikil, batu (5-10 cm), plastik, arang – (5-15 cm) – Organic loading : 4-5 kg COD/m³.hari – Hydraulic retention time: 1,5-2 hari
HLR & OLR • Hydraulic loading rate (HLR) merupakan kecepatan aliran (velocity) di dalam reaktor. Hydraulic Loading Rate (m3 / m 2 .hari)
Q A
• Organic loading rate (OLR) merupakan konsentrasi zat organik yang masuk bersama aliran ke dalam reaktor (kg sCOD/m³.hari).
Lorg
QSo Vn
Metodologi Penelitian IDE TUGAS AKHIR “Studi Efisiensi Paket Pengolahan Grey Water Model Kombinasi ABR-Anaerobic Filter”
STUDI LITERATUR
PERSIAPAN ALAT DAN BAHAN
UJI HYDRAULIC LOADING RATE REAKTOR Digunakan variasi debit sebagai berikut: ■ 64,8 L/hari ■ 51,84 L/hari ■ 34,56 L/hari
A
SEEDING DAN AKLIMATISASI BIOMASS
ANALISIS AIR LIMBAH
B
Metodologi Penelitian (lanjutan) A
PENGOPERASIAN REAKTOR I DENGAN VARIASI ORGANIK LOADING RATE Digunakan variasi rata-rata konsentrasi zat organik (PV) sebagai berikut: ■ 20 mg/L ■ 30 mg/L ■ 35 mg/L
PENGOPERASIAN REAKTOR II DENGAN VARIASI ORGANIK LOADING RATE Digunakan variasi konsentrasi zat organik (COD) sebagai berikut: ■ 50 mg COD/L ■ 100 mg COD/L ■ 150 mg COD/L
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
KESIMPULAN DAN SARAN
PENYUSUNAN LAPORAN
B
ANALISIS PARAMETER COD, PV, TSS, Alkalinitas, dan pH
Metodologi Penelitian (lanjutan) REAKTOR I
REAKTOR II
Metodologi Penelitian (lanjutan) Rangkaian reaktor
Selang Overflow
4 2
Sampel grey water yang digunakan
3
1
Lokasi Sampling Kertajaya Indah Wisma Permai Gebang, ITS
Parameter PV pH PV5 pH COD PV TSS pH
Konsentrasi 17,03-48,92 mg/L 6,91-7,42 26,67-31,22 mg/L 7,14-7,29 41,03-160 mg/L 32,86-55,62 mg/L 2-25 mg/L 7,33-7,8
Hasil Uji HLR Uji hydraulic loading rate (HLR) ini dilakukan dengan menggunakan dimensi Reaktor II dengan variasi debit 64,8 L/hari, 51,84 L/hari, dan 34,56 L/hari. Berdasarkan perhitungan, HLR yang terjadi akibat masing-masing debit adalah: • kompartemen ABR: 1,620, 1,296, dan 0,864 m³/m².hari, • kompartemen AF : 3,546, 2,837, dan 1,891 m³/m².hari • waktu detensi pada rangkaian reaktor: 18,483, 23,104, dan 34,656 jam
Hasil Uji HLR (lanjutan) Td: 20,25 jam C: 32,348 mg/L
35 30 35
20 15 10 5 0 -5 0
5
Td: 33 jam C: 30,909 mg/L
30 25
35
Td: 54,5 jam
20
30
15 10 10
15
5 Waktu (jam) 0
Konsentrasi Warna (mg/L)
25 Konsentrasi Warna (mg/L)
Konsentrasi Warna (mg/L)
40
C: 29,605 mg/L
25 2020
25
15
5 10 10 15 20 25 Debit: 64,8 L/hari 0 5 Waktu (jam) Td perhitungan: 18,483 jam 0 Debit: 51,84 L/hari 0 10 20 Td perhitungan: 23,104 jam
30
35
30
40
Waktu (jam)
Debit: 34,56 jam Td perhitungan: 34,656 jam
50
60
Hasil Uji OLR Reaktor I Debit yang digunakan pada Reaktor I adalah 0,7 cm³/dt atau sama dengan 60,48 L/hari dan volum total reaktor adalah 63,905 L . Berikut adalah perhitungan nilai OLR untuk setiap variasi rata-rata konsentrasi PV: •
Konsentrasi PV influen 20 mg/L, OLR = 0,019 kg/m³.hari
•
Konsentrasi PV influen 30 mg/L, OLR = 0,028 kg/m³.hari
•
Konsentrasi PV influen 35 mg/L, OLR = 0,033 kg/m³.hari
Hasil Uji OLR Reaktor I (lanjutan) 0.040
80
0.030
60 0.020 40
7,8
OLR I
7,6
20
OLR (kg/m3.hari)
Removal PV (%)
100
0.010 OLR II
OLR III
7,4 7,2 0 5 10 15 20 7 Waktu Sampling 6,8 Removal PV untuk OLR 1
pH
0
Removal PV untuk OLR 3 OLR 2 (0,028 kg/m3.hari)
6,6
0.000 25
30
35
Removal PV untuk OLR 2 OLR 1 (0,019 kg/m3.hari) OLR 3 (0,033 kg/m3.hari)
6,4
Grafik Removal PV
0
5
10
15
20
25
W a ktu Sa m pling pH Influen Reaktor I
Grafik Perubahan Nilai pH
pH Efluen Reaktor I
30
Hasil Uji OLR Reaktor II Debit yang digunakan pada Reaktor I adalah 0,513 cm³/dt atau sama dengan 44,323 L/hari dan volum total reaktor adalah 49,905 L . Berikut adalah perhitungan nilai OLR untuk setiap variasi rata-rata konsentrasi COD: •
Konsentrasi COD influen 50 mg/L, OLR = 0,044 kg/m³.hari
•
Konsentrasi COD influen 100 mg/L, OLR = 0,089 kg/m³.hari
•
Konsentrasi COD influen 150 mg/L, OLR = 0,133 kg/m³.hari
80
0,12
60
0,08
40
0,04
100 20
0,00
0 0
5
10
15
80
0,12 -0,04
20 25 6030 Waktu Sam pling
Removal COD untuk OLR 1 Removal COD untuk OLR 3 OLR 2 (0,089 kg COD/m3.hari)
Grafik Removal COD
0,16
35
40
45
0,08
40 Removal COD untuk OLR 2
0,04
20
0,00
0
-0,04
OLR 1 (0,044 kg COD/m3.hari) OLR 3 (0,133 kg COD/m3.hari)
0
10
20 30 Waktu Sampling
Removal PV untuk OLR 1 Removal PV untuk OLR 3 OLR 2 (0,089 kg COD/m3.hari)
Grafik Removal PV
OLR (kg COD/m3.hari)
0,16
OLR (kg COD/m3.hari)
100
Removal PV (%)
Removal COD (%)
Hasil Uji OLR Reaktor II (lanjutan)
40
Removal PV untuk OLR 2 OLR 1 (0,044 kg COD/m3.hari) OLR 3 (0,133 kg COD/m3.hari)
Hasil Uji OLR Reaktor II (lanjutan) 40 35 30
9,6 8,4 7,2 6
15 10 5 0 0
5
10
15
600 500 400
4,8 20 25 3,6 Waktu Sampling
Influen TSS OLR 0,044 kg/m3.hari Influen TSS OLR 0,133 kg/m3.hari Efluen TSS OLR 0,089 kg/m3.hari
Grafik Removal TSS
OLR III
OLR II
OLR I
30
35
300
40
200
2,4 Influen TSS OLR 0,089 kg/m3.hari 1,2 Efluen TSS OLR 0,044 kg/m3.hari 0 Efluen TSS OLR 0,133 kg/m3.hari 0 10 20
100 0 30
40
Waktu Sampling pH Influen Reaktor II Alkalinitas Influen Reaktor II
pH Efluen Reaktor II Alkalinitas Efluen Reaktor II
Grafik Perubahan Nilai pH dan Alkalinitas
Alkalinitas (mg/L)
25 20
pH
Konsentrasi TSS (mg/L)
45
Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: • Reaktor kombinasi ABR-AF dapat menurunkan kandungan organik grey water dengan penurunan PV tertinggi sebesar 54,54% dan 64,75% pada Reaktor I dan Reaktor II, serta penurunan COD tertinggi sebesar 68,98% pada Reaktor II. • Waktu detensi aktual reaktor berbeda dengan waktu detensi yang diperoleh melalui perhitungan hidrolik. Berdasarkan hasil uji hydraulic loading rate, diketahui bahwa untuk debit 64 L/hari, 51,84 L/hari, dan 34,56 L/hari, waktu detensi aktual reaktor bertambah sebanyak 9,5%, 42,8%, dan 57,3% dari waktu detensi hasil perhitungan, secara berturut-turut.
Kesimpulan (lanjutan) • Penambahan beban organik (OLR) pada reaktor mengakibatkan peningkatan efisiensi removal zat organik, baik pada Reaktor I maupun Reaktor II. Untuk Reaktor I, penambahan beban zat organik (OLR) dari 0,018 sampai 0,033 kg/m3.hari menyebabkan penambahan removal PV rata-rata dari 24,95% menjadi 40,47%. Sementara, untuk Reaktor II, efisiensi removal rata-rata PV dan COD bertambah dari 21,65% menjadi 52,60% dan 18,94% menjadi 57,75%, secara berurutan, akibat penambahan OLR dari 0,044 kg COD/m3.hari menjadi 0,123 kg COD/m3.hari. Tidak ada pengaruh penambahan bahan organik pada perubahan removal TSS yang berfluktuasi.
Saran •
Perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk mengetahui hubungan antara hydraulic loading rate dengan efisiensi removal reaktor.
•
Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai efisiensi removal terhadap variasi organic loading rate yang lebih tinggi, yaitu dengan memperkecil volum reaktor dan/atau meningkatkan debit pengolahan.
Daftar Pustaka •
•
•
•
Barber, W. P., Stuckey, D.C. 1999. “The Use of The Anaerobic Baffled Reactor (ABR) for Wastewater Treatment: A Review”. Water Research Vol. 33, No. 7, hal. 1559-1578. Krishna, G.V.T.G., Kumar, P., Kumar, P. 2009. “Treatment of Low-Strength Soluble Wastewater Using An Anaerobic Baffled Reactor (ABR)”. Journal of Environmental Management, 90 (2009), hal. 166-176. Purwanto, E. 2008. Studi Anaerobic Baffled Reactor (ABR) untuk Mengolah Air Limbah Domestik dari Rumah Susun. Tugas Akhir, Teknik Lingkungan ITS. Sasse, L. 1998. DEWATS; Decentralised Wastewater Treatment in Developing Countries. Delhi: BORDA
TERIMA KASIH
