1
DESAIN ALTERNATIF INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH PUSAT PERTOKOAN DENGAN PROSES AEROBIK, ANAEROBIK DAN KOMBINASI ANAEROBIK DAN AEROBIK DI KOTA SURABAYA Ananta Praditya dan Mohammad Razif Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Desain Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected] Sarana pusat perbelanjaan semakin bertumbuh pesat seiring dengan pertambahan penduduk. menuntut Pemerintah Kota untuk menyediakan Pusat pertokoan baik dari segi kualitas dan kuantitas. Selain itu, semakin cepat bertumbuhnya fasilitas khususnya Pusat pertokoan, semakin cepat juga dibutuhkan desain Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) yang disyaratkan untuk operasional Pusat pertokoan tersebut. Dari hasil desain didapatkan Kelebihan Biofilter Anaerobik: memiliki removal BOD yang tinggi 94%, Biaya operasional rendah. Kekurangannya: waktu tinggal pengolahan lama 24jam, biaya pembuatan bak tinggi Rp 2.649.227.911, luas lahan yang di gunakan besar 54,8 m2. Kelebihan Biofilter Aerobik: waktu tinggal lebih singkat 20 jam, biaya pembuatan Rp 1.878.134.085, luas lahan yang digunakan lebih kecil 41,8 m2. Kekurangan: removal BOD rendah 85%, biaya operasional lebih mahal karena penggunaan blower. Kelebihan biofilter kombinasi: removal BOD yang tinggi 94%, biaya pembuatan lebih murah Rp 2.662.299.357. Kekurangannya: luas lahan yang digunakan besar 58,8 m2, waktu tinggal lebih lama 36 jam. biaya oprasional cukup mahal karena penggunaan blower. Kata kunci : IPAL Pusat pertokoan, proses aerobik, proses anaerobik, kombinasi proses aerobik dan anaerobik
I. PENDAHULUAN usat Pertokoan merupakan fasilitas perbelanjaan dan hiburan. Di era modern keberadaan fasilitas tersebut sangat di harapkan oleh masyarakat untuk memenuhi kebutuhan primer maupun sekundernya. Oleh karena itu keberadaan Pusat pertokoan ini mempunyai kaitan yang sangat erat dengan keberadaan manusia yang berkumpul di kota kota besar dan metropolitan. Sejalan dengan pertumbuhan penduduk yang besar dan cepat diperkotaan, serta semakin meningkatnya pola komsumtif masyarakat, mendorong berkembangnya pembangunan Pusat pertokoan di perkotaan. Lokasi yang berada di tengah kota seringkali membuat sulit untuk melakukan pengolahan limbah karena keterbatasan lahan yang sedikit dan adanya persyaratan agar IPAL tidak berbau hingga tidak menggangu kenyaman masyarakat dan pengunjung. Untuk pengolahan air limbah kota dengan kapasitas besar umumnya menggunakan teknologi
P
activated sludge. Namun untuk skala kecil seperti pusat pertokoan cara tersebut kurang sesuai karena penggunan lahan yang cukup besar. Tidak adanya standart teknologi yang compact untuk IPAL pada pusat pertokoan, menyebabkan setiap pusat pertokoan selalu membuat ipal sendiri, dan namun keadaanya seringkali kurang sesuai dengan kebutuhan pusat pertokoan tersebut. Untuk mengatasi hal ini di perlukan informasi instalasi teknologi pengolahan air limbah yang jelas. Dengan adanya informasi yang jelas maka pihak pengelola pusat pertokoan dapat memilih instalasi pengolahan air limbah yang sesuai dengan jumlah air limbah yang akan di olah sehingga layak secara teknis, ekonimis dan memenuhi standart lingkungan. II. METODE DESAIN Metode desain disusun untuk alternatif pengolahan air limbah secara anaerobik, aerobik dan kombinasi anaerobik aerobik untuk pusat pertokoan XYZ di Kota Surabaya. Tahapan desain dapat dilihat pada diagram alir desain Gambar 1. 1. Mencari studi literatur yang di gunakan untuk mendesain IPAL mulai dari air limbah secara umum, karakteristik air limbah,kuantitas dan kualitas air limbah jenis jenis IPAL yang ada serta karakteristik air limbah di Kota Surabaya. 2. Pengumpulan data sekunder berupa fasilitas yang tersedia di pusat pertokoan XYZ Surabaya dan data kualitas air limbah pusat perbelanjaan dari literature 3. Pengolahan data berupa pehitungan air bersih berdasarkan fasilitas yang tersedia, perhitungan air limbah dari 80% air bersih, pemilihan jenis IPAL berupa biofiler, desain DED dan perhitungan BOQ RAB. 4. Hasil dan pembahasan berupa perhitungan debit air limbah, perhitungan desain biofilter, perhitungan variasi debit dan perbandingan masing masing biofilter
2
Judul Studi Literatur
Pengumpulan Data
Pengolahan Data
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan dan Saran
Lebar Panjang free board
=9m = 18 m = 0,3 m
Pompa yang digunakan untuk mengalirkan air limbah dari bak ekualisasi ke septik tank adalah pompa submersible non clogging. C. Septik Tank Septik tank berfungsi untuk sebagai penampungan air limbah & proses penghancuran kotoran – kotoran yang masuk. Dari perhitungan dihasilkan dimensi Septik tank sebagai berikut : Panjang = 12 m Lebar =6m Tinggi =2m Free board = 0,3 m Tebal Dinding = 40 cm Luas Septik tank = 72 m2
Gambar 1. Diagram alir desain
III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Debit Air Limbah Pusat Pertokoan XYZ Pada desain ini dihitung kebutuhan air bersih berdasarkan fasilitas yang tersedia pada pusat pertokoan XYZ. Debit air limbah berasal dari 80% air bersih dan didapat debit air limbah 20 l/dt. Dalam desain ini di buat variasi debit 10 l/dt, 20 l/dt dan 30 l/dt. Penentuan variasi debit ini di pergunakan untuk melihat perbedaan desain berdasarkan peningkatan variasi debit dapat mempengaruhi dimensi bangunan. B. Perhitungan Desain IPAL Biofilter Dalam mendesain IPAL ini, aliran air limbah adalah sebagai berikut : Bak ekualisasi Septik tank Bak Biofilter (anaerobik,aerobik dan kombinasi) B. Bak Ekualisasi Bak equalisasi bukan merupakan suatu proses pengolahan. kegunaan dari bak ekualisasi adalah 1. sebagai penampung air limbah, sehingga membuat air limbah yang masuk dari berbagai sumber (toilet, restoran dll) dapat bercampur sehingga menghasilkan karakteristik air limbah yang bersifat homogen. 2. Menstabilkan debit yang masuk kedalam instalasi pengolahan air limbah akibat adanya variasi debit yang masuk Dihasilkan Dimensi Bak ekualisasi sebagai berikut: Volume bak = 360 m3 Tinggi =2m Luas Lahan = 180 m2
D. Biofilter Anaerobik Dalam proses biofilter anaerobik, pada intinya adalah pola pertumbuhan yang terlekat yang memerlukan media untuk menempel, tumbuh dan berkembang biak tanpa menggunakan transfer oksigen pada prosesnya (dalam ruang tertutup dan adanya pipa ven untuk melepas udara yang di hasilkan dari proses). dengan urutan mengikuti alir gambar 2.
BE
P
ST
Anaerobik
Gambar 2. bagan alir biofilter anaerobik
Dimensi biofilter anaerobik adalah : Panjang = 2,1 m Lebar =1 m Tinggi media filter =3 m Tinggi Reaktor =4 m Free board = 0,3 m Tebal Dinding = 40 cm Volume Media = 78 m3 Jumlah Bed = 12 buah Luas Lahan Biofilter Anaerobik = 26 m2 E. Biofilter Aerobik Dalam proses biofilter aerobik, pada intinya adalah pola pertumbuhan yang terlekat yang memerlukan media untuk menempel, tumbuh dan berkembang biak dengan menggunakan transfer oksigen pada prosesnya, dengan bantuan blower sebagai penyuplai
3 oksigen pada reaktor. Dengan urutan mengikuti alir pada gambar 3.
BE
S
ST
Aerobik
Gambar 3. Bagan alir proses biofilter aerobik
Dimensi biofilter aerobik adalah : Panjang Lebar Tinggi media filter Tinggi Reaktor Free board Tebal Dinding Volume media Jumlah Bed Luas Lahan Biofilter Aerobik
Biofilter Aerobik Dimensi biofilter aerobik adalah : Panjang Lebar Tinggi media filter Tinggi Reaktor Free board Tebal Dinding Volume Media Biofilter Aerobik Jumlah Bed Luas Lahan Biofilter aerobik
G. Perbandingan Biofilter dengan variasi debit Perbandingan biofilter ini berdasarkan variasi debit (10 l/dt, 20 l/dt dan 30 l/dt) terhadap dimensi IPAL.
= 1,6 m = 0,8 m =3m = 4m = 0,3 m = 40 cm =39,1 m3 = 12 buah = 13 m2
2 0.6
1.9 2 1.6 1.3 1.1
Luas Panjang Lebar Lahan (m) (m) (m2) 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt Gambar 5. Grafik perbandingan variasi debit air limbah biofilter anaerobik
3.2 4 3 2 1 0
2.1 1.1
ST
Anaerobik
aerobik
20 l/dt
Lebar (m)
30 l/dt
Gambar 6. Grafik perbandingan variasi debit air limbah biofilter aerobik
9.6 6.4 3.2
5 Biofilter Anaerobik Dimensi biofilter anaerobik adalah : Panjang = 3,6 m Lebar = 1,8 m Tinggi media filter =3m Tinggi Reaktor =4m Free board = 0,3 m Tebal Dinding = 40 cm Luas Lahan Biofilter Anaerobik = 26 m2 Volume media Biofilter Anaerobik =78,3 m3 Jumlah Bed = 4 buah
1.3 1
1.5
Luas Lahan Panjang (m2) (m)
10 Gambar 4. Bagan alir proses kombinasi anaerobik-aerobik
2.5 2.1 0.7
10 l/dt
P
1 0.8 0.6
0
F. Kombinasi Biofilter Anaerobik Aerobik Dalam proses kombinasi biofilter anaerobikaerobik. Air limbah dari septik tank akan masuk kedalam reaktor anaerobik dengan di limpahkan secara up flow dan down flow. setelah itu air limbah dari biofilter anaerobik di limpahkan ke biofilter arobik dengan sistem upflow. pada biofilter aerobik di tambahkan blower sebagai peyuplai oksigen. pemilihan pengolahan anaerobik di awal adalah karena pengolahan anaerobik mampu meremoval beban organik yang tinggi. Dengan urutan alir mengikuti gambar 4.
BE
= 1,9 m =1m =3m =4m = 0,3 m = 40 cm = 11,2 m3 = 2 buah = 4 m2
0
4.4 2.2 3.6 1.8 2.5 1.3
Luas Panjang Lebar Lahan (m) (m) (m2) 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt Gambar 7. Grafik perbandingan variasi debit air limbah kombinasi biofiter aerobik
4
10 5
9.6 6.4 3.2
4.4 3.6 2.5
0
2.2 1.8 1.3
Luas Panjang Lahan (m) Lebar (m) (m2) 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt Gambar 8. Grafik perbandingan variasi debit air limbah kombinasi biofilter anaerobik aerobik (bak anaerobik)
3 2 1 0
2.7 2.3 1.8 1.9 1.4 0.9
1.2 1 0.7
Luas Panjang Lebar Lahan (m) (m) (m2) 10 l/dt
20 l/dt
30 l/dt
Gambar 9. Grafik perbandingan variasi debit air limbah kombinasi biofilter anaerobik aerobik (bak aerobik)
Pada Gambar 5 - 9 terlihat bahwa kenaikan variasi debit berpengaruh terhadap dimensi IPAL, kenaikan yang terjadi konstan pada panjang dan lebar. sedangkan untuk luas lahan mengalami kenaikan 2 kali lebih besar terhadap kenaikan 2 kali debit. H. Kelebihan dan Kekurangan masing masing biofilter Berdasarkan perhitungan dengan debit 20 l/dt, di tentukan masing masing kelebihan dan kekurangan dari tiap IPAL, sehingga dapat di tentukan mana yang lebih cocok untuk di pilih. Biofilter Anaerobik 1. Mampu mengolah air imbah yang memiliki beban organik yang tinggi, karena BOD removal sebesar 96% 2. Waktu tinggal untuk pengolahannya lebih lama antara 24-48 jam, digunakan 24 jam 3. Biaya oprasionalnya lebih murah karena tidak menggunakan blower 4. Biaya pembuatan Rp 2.649.227.911 5. Volume Biofilter cukup besar yang digunakan 78.3 m3 6. Luas lahan biofilter yang digunakan 26 m2 7. Dimensi Biofilter P x L X T adalah 2,1 x 1 x 3 8. BOD out 13 mg/l 9. Jumlah Bed yang digunakan adalah 12 10. COD out 19 mg/l
Biofilter Aerobik 1. Mengolah air limbah untuk beban organik yang tidak terlalu tinggi, karena BOD removal sebesar 85% 2. Waktu tinggal pengolahanya lebih pendek antara 12-24 jam, digunakan 20 jam 3. Biaya oprasioalnya lebih mahal karena penggunaan blower untuk tiap bak 4. Biaya pembuatan lebih murah Rp 1.878.134.085 5. Volume Biofilter cukup kecil 39,1 m3 6. Luas Lahan yang digunakan kecil 13 m2 7. Dimensi Biofilter P x L x T adalah 1,6 x 0,8 x 3 8. BOD out 29 mg/l 9. Jumlah Bed yang digunakan 10 buah COD out 38 mg/l Biofilter Kombinasi Anaerobik-Aerobik 1. Mengolah air limbah untuk dengan beban organik yang tinggi karena BOD removal sebesar 94% 2. Waktu tinggal pengolahanya cukup lama untuk anaerobik 36 jam 3. Biaya oprasional lebih murah karena hanya mengunakan blower dengan kapasitas kecil 4. Biaya pembuatan Rp 2.662.299.357 5. Volume Biofilter cukup kecil 89,5 m3 6. Luas Lahan yang digunakan kecil 30 m2 7. Dimensi Biofilter P x L x T untuk bak anaerobik adalah 3,6 x 1,8 x 3. Untuk Bak aerobik 8. BOD out 16 mg/l 9. Jumlah Bed yang digunakan 10 buah COD out 27 mg/l Kelebihan dan kekurangan masing masing IPAL disajkan dalam gambar 10 - 11 sebagai berikut : 38 40 20
19
27
29
13
16
0 anaerobik BOD out
aerobik COD out
kombinasi
Gambar 10. Perbandingan tiap IPAL berdasarkan BOD dan COD out
5
78.3
100
26
89.1 39.1 13
30
0 Anaerobik Volume (m3)
Aerobik
Kombinasi Luas Lahan (m2)
Gambar 11. Perbandingan IPAL berdasarkan volume dan luas lahan
IV KESIMPULAN Dari hasil perhitungan yang telah di lakukan dapat di ambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 10. DED, BOQ dan RAB dari IPAL Pusat pertokoan untuk Proses Anaerobik adalah sebagai berikut : a. DED : Volume media 78,3 m3, Panjang 2,1 m, Lebar 1 m, Tinggi 3m dan Jumlah Bed 12 buah b. BOQ menghasilkan RAB : Rp 2.649.227.911 11. DED, BOQ dan RAB dari IPAL Pusat pertokoan untuk Proses Aerobik adalah sebagai berikut : a. DED : Volume media 39,1 m3, Panjang 1,6 m, Lebar 0,8 m, Tinggi 3m dan Jumlah Bed 10 buah b. BOQ menghasilkan RAB : Rp 1.878.134.085 12. DED, BOQ dan RAB dari IPAL Pusat pertokoan untuk Kombinasi Proses Aerobik-Anaerobik. a. DED : Untuk Bak Anaerobik, Volume media 78,3 m3, Panjang 3,6 m, Lebar 1,8 m, Tinggi 3m dan Jumlah Bed 4 buah. Untuk Bak Aerobik, Volume media 11,2 m3, Panjang 1,9 m, Lebar 1 m, Tinggi 3m dan Jumlah Bed 2 buah b. BOQ menghasilkan RAB: Rp 2.662.299.357
DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3]
[4]
[5] [6]
Eckenfelder W.W. (2000). Ind.Water PollutionControl. 3rd Edition. McGraw Hill, Inc Singapore Mara, D.(1975). Sewage Treatment In Hot Climate. John Wiley &Sons, Inc.USA Metcalf, and Eddy. (2003). Wastewater Engineering Treatment Disposal and Reuse. 3rd Edition. McGraw Hill, New York. Said, N. I & Wahjono H.D. (1999). Alat Pengolahan Air Limbah Rumah Tangga Semi Komunal Kombinasi Biofilter Anaerob dan Aerob. Direktorat Teknologi Lingkungan Deputi Bidang Teknologi Informasi Energi Material dan Lingkungan. BPPT. Jakarta Sasse, L.(1998) .Decentralisasi Wastewater Treatment in Developing Countries. BORDA.German Wang, L. K., Aulenbach, D.B., VanDyke, J.P. (2010). Jiminy Peak, Hancock, Massachusetts Wastewater Treatment Plant : The First RBC-Flotation-UV Wastewater ment Plant in The USA. Handbook of Environmental Engineering. Volume 12 : Flotation Technology
