PERENCANAAN PENGOLAHAN AIR LIMBAH DOMESTIK (RE091322) Semester Ganjil 2010-2011
MODUL 2
TAHAP-TAHAP PERENCANAAN PENDAHULUAN Joni Hermana Jurusan Teknik Lingkungan FTSP – ITS Kampus Sukolilo, Surabaya – 60111 Email:
[email protected]
TAHAPAN PRELIMINARY DESIGN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Menetapkan perioda desain unit-unit BPAL Membuat diagram alir proses Menetapkan kriteria perencanaan proses Menghitung awal unit-unit proses Menghitung kesetimbangan massa Mempertimbangkan tata letak BPAL Mengevaluasi profil hidrolis
1.PERIODA PERENCANAAN (DESIGN PERIOD)
Perioda perencanaan pada prinsipnya adalah menetapkan kapan kapasitas perencanaan penuh (full design capacity) BPAL dapat tercapai.
Periode perencanaan dihitung dari tahun awal perencanaan (mulai saat BPAL beroperasi pertama kali) sampai tahun akhir perencanaan (mencapai full design capacity).
Perioda perencanaan tiap unit dapat berbeda, bergantung pada tingkat kesulitan pengembangannya (misalnya; perioda desain bangunan sipil dan saluran dipilih lebih lama), tingkat pertumbuhan penduduk, lingkungan dan sumber dana.
Initial years : Waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan konstruksi dan bangunan yang siap beroperasi. Design Years : Tahun dimana bangunan mencapai kapasitas yang direncanakan.
Gambar Periode Desain
TABEL 1: PERIODE DESAIN TIPIKAL BPAL
UNIT Sistem Pengumpul Rumah Pompa Bangunan Peralatan Pompa Bangunan Pengolahan Bangunan Proses Peralatan Proses Saluran Air
RANGE PERIODE DESAIN ( TAHUN ) 20 – 40 20 – 40 10 – 25 20 – 40 10 – 20 20 - 40
CONTOH PERHITUNGAN PRELIMINARY DESIGN (CASE: IPAL RUMAH SAKIT “XYZ”) 1. DESIGN PERIOD IPAL untuk RS “XYZ” direncanakan mulai beroperasi pada tahun 2012 selama 20 tahun.
2. DIAGRAM ALIR PROSES BPAL Pemilihan unit operasi dan unit proses yang digunakan tergantung dari: 1. Pengalaman 2. Peraturan yang berlaku terhadap metoda pengolahan 3. Ketersediaan peralatan pengolahan 4. Pemanfaatan terhadap unit-unit yang sudah ada 5. Biaya investasi dan Operasional Pemeliharaan (OM) 6. Karakteristik air limbah sebelum dan sesudah pengolahan
Pengolahan Tahap I/Fisik Sumur Pengumpul/Sump well Screening Communitor Grit chamber Kolam Ekualisasi Bak Pengendap I
Pengolahan Tahap II/Biologis
Anaerobik (tanpa O2): MO MO
Tersuspensi (Suspended growth MO): UASB, ABR Terlekat (Attached growth MO): ABF
MO MO
Tersuspensi (Suspended growth MO): ASP Terlekat (Attached growth MO): RBC, TF
Aerobik (dengan O2)
Anoksik (dengan Oksigen terikat)= dn O2,
NOx, POx, Fe, S,. Bahan organik NO3 > NO2 > NO (denitrifikasi)
Stabilization Pond MO
Tersuspensi (Anaerobik – Aerobik/Fakultatif – Maturasi)
Pengolahan Lumpur Thickening Stabilisasi (aerobik atau anaerobik) Dewatering Disposal
2. DIAGRAM ALIR PROSES
Aeration Tank Primary Sedimentation (activated sludge) SP
BS
Saluran Pembawa Bar Screen dan Sumur Pengumpul
GC
PS
Secondary Clarifier SC
AT
Grit Chamber
return sludge
effluent
sludge from SC
sludge from PS
SDB
SD
Sludge Drying Bed
Sludge Digester
3. KRITERIA PERENCANAAN UNIT PBAL (Design Criteria)
Apabila diagram proses telah ditetapkan, maka langkah kemudian adalah menetapkan kriteria perencanaan unit setiap proses yang dipilih sehingga dimensi BPAL dapat ditetapkan. Kriteria perencanaan ini ditetapkan terutama untuk parameter kunci yang menjadi acuan dalam penetapan dimensi masing-masing unit BPAL
3. KRITERIA DESAIN Saluran Pembawa Kecepatan = 0,3-0,9 m/det Sudut kemiringan = 0,01 m/m Bar Screen Pembersihan manual (Sumber: Qasim, 1985) Kecepatan melalui bar (v) = 0,3-0,6 m/det Lebar bar (w) = 4,0-8,0 m Kedalaman bar (D) = 25-50 mm Jarak antar batang = 25-75 mm Slope vertikal = 45O- 60O Headloss = 150 mm Headloss max = 800 mm
Pembersihan mekanik (Sumber: Qasim, 1985) Kecepatan melalui bar (v) = 0,6-1,0 m/det Lebar bar (w) = 8,0-10,0 m Kedalaman bar (D) = 50-75 mm Jarak antar batang = 10-50 mm Slope vertikal = 75O- 85O Headloss = 150 mm Headloss max = 800 mm Faktor bentuk bar (β) Tipe bar Sharp-edged rectangular Rectangular with semicircular upstream face Rectangular with semicircular upstream and downstream face Circular Tear shape
= 2,42 = 1,83 = 1,67 = 1,79 = 0,76
Sumur Pengumpul td ≤ 10 menit Screw Pump Diameter Kapasitas Sudut kemiringan Total head max Kecepatan motor
= 0,3-3 m = 0,01-3,2 m3/det = 30o-38o =9m = 30-50 rpm
Grit Chamber (Sumber: Metcalf and Eddy, 1991) (Horizontal-flow) td = 45-90 det (tipikal : 60 det) Vh = 0,25-0,4 m/det (tipikal : 0,3 m/det) Vs = 1,0-1,3 m/menit (tipikal : 1,15 m/menit) untuk 65 mesh material = 0,6-0,9 m/menit (tipikal : 0,75 m/menit) untuk 100 mesh material Panjang saluran(L) = 10-20 m
Bak Pengendap I (Sumber: Metcalf and Eddy, 2003) Rectangular Kedalaman = 3-4,9 m (tipikal : 4,3 m) Panjang = 15-90 m (tipikal : 24-40 m) Lebar = 3-24 m (tipikal : 4,9-9,8 m) Flight speed = 0,6-1,2 m/menit (tipikal : 0,9 m/menit) Circular Kedalaman = 3-4,9 m (tipikal : 4,3 m) Diameter = 3-60 m (tipikal : 12-45 m) Slope dasar = 0,75-2,0 in/ft (tipikal : 1 in/ft) Flight travel speed = 0,02-0,05 m/menit (tipikal : 0,03 m/menit) Tangki Aerasi (Sumber: Qasim, 1985) Kedalaman = 3,0-5,0 m Freeboard = 0,3-0,6 m Lebar:kedalaman = 1 : 1 – 2,2 : 1 Lebar = 3,0-11,0 m
Secondary Clarifier (Sumber: OFR Solid loading Kedalaman Kedalaman zona settling Sludge Thickener Solid loading Kons. Solid lumpur Sludge vol. Ratio Kedalaman sludge blanket Slope bak
Qasim, 1985) = 8,0-16,0 m3/m2.hari = 0,5-5 kg/m2.jam = 3,5-5 m = 1,5 m = 40-78 kg/m2.hari = 2,0-8,0 % = 0,5-20 dry solid = 0,6-2,4 m = 1,4-1,6
Sludge Digester HRT pada 20oC = 40-78 kg/m2.hari Solid loading = 1,6-4,8 kg volatile solid/m3.hari Keb. O2 utk cell tissue = 2,3 kg O2/kg solid destroyed Energi utk mixing mech aerator = 19,7-39,5 Kw/103 m3 Diffused air mixing = 0,02-0,04 m3/m3.menit DO residu dlm liquid = 1,0-2,0 mg/l Reduksi pada VSS = 40-50 %
Sludge Drying Bed (Sumber: Qasim, 1985) Tebal pasir = 23,0-30,0 cm Tebal kerikil = 20,0-30,0 cm Sludge loading rate = 100-300 kg/m2.tahun Tebal bed = 20,0-30,0 cm Lebar bed = 5,0-8,0 m Panjang bed = 6,0-30,0 t pengeringan = 10,0-15,0 hari Uniformity coefficient < 4 Effective size = 0,3-0,75 mm V.air dalam inlet = 0,75 m/det V.air dalam drain = 0,75 m/det
4. MENGHITUNG DIMENSI AWAL UNIT BPAL (Preliminary Sizing)
Berdasarkan kriteria perencanaan, langkah berikutnya adalah menghitung dimensi awal dari unit-unit yang dipilih (p x l x t). Hal ini diperlukan untuk mempertimbangkan kelayakan bangunan terhadap besarnya lahan yang tersedia, menentukan pemisahan aliran ataukah penyeimbangan beban organik. Termasuk dalam tahap ini adalah menetapkan jumlah unit dengan memperhitungkan kondisi operasional apabila salah satu unit rusak atau dibersihkan.
4. PERHITUNGAN PRELIMINARY SIZING: Alternatif I (ASP)
b. Alternatif II (TF) = 120
l/det
2 3
Debit air buangan (Qave) Q peak Qmaks
= 360 = 310
l/det l/det
4
Qmin
= 230
l/det
5
Konsentrasi BOD ratarata
= 250
mg/l
6
Beban BOD rata-rata
=
7
Beban BOD maksimum
=
8 9
Konsentrasi SS rata-rata Beban SS rata-rata
= =
1
10 Beban SS maksimum
=
Q ave * BOD ratarata Q max * BOD ratarata 300 mg/l Q ave * SS rata-rata Q max * SS ratarata
c. Alternatif III (OD) =
10368000 L/hr
= 2592
kg/hari
= 7776
kg/hari
= 3110
kg/hari
= 9331
kg/hari
Perhitungan dimensi: I.
SUMUR PENGUMPUL DAN POMPA
1
Jumlah
= 1
buah
2
Debit rencana
= Q peak
= 360 l/det
= 0,360
3
Waktu detensi (td)
= 5
menit
(< 10 menit)
4
Volume sumur (Vol)
= Q peak * td
5
Rencanakan kedalaman
= 4
6
Assumsi Panjang : Lebar
= 2
7
Lebar sumur
8
m3/det
= 108,00
m3
= SQRT(Volume/ h / 2)
= 3,67
m
4
Panjang sumur
= Lebar * 2
= 7,34
m
8
9
Check td
= Pjg * Lbr * h / Q peak
= 5,92
menit
OK
10
Lahan utk sumur pengumpul
= Pjg * Lbr * Jml bak
= 32
m2
m
6 mnt
II.
BAR SCREEN (Type hand cleaned)
1
Kecepatan aliran
=
0,5
2
Debit rencana
=
Q peak = 360 l/det
= 0,360
m3/det
3
A-cross saluran
=
Q peak / kecepatan
= 0,72
m2
4
Assumsi Tinggi : Lebar
=
2,5
5
Lebar saluran
=
SQRT(A cross/2,5)
= 0,54
m
6
Tinggi saluran
=
2,5 * Lebar
= 1,25
m
7
Check V
=
Q peak / (lebar * = 0,6 tinggi)
8
Rencanakan panjang saluran
=
3,0
9
Luas lahan yang diperlukan
=
Panjang * lebar
m/det
(antara 0,3 - 0,6 m/det)
m/det
m = 1,62
m2
OK
III.
GRIT CHAMBER (GC) (horizontal-flow)
1
Jumlah GC
=
2
bak
2
Debit rencana
=
Q peak
3
Debit masing-masing bak
=
Qpeak / Jml GC
= 0,180
m3/det
4
Partikel terkecil yg diendapkan
=
65
mesh
= 0,2
mm
5
Waktu detensi
=
60
detik
(45 - 90)
detik
6
Kecepatan pengendapan, Vs
=
1,15
m/min
(1,0 - 1,3)
m/min
7
Kedalaman pengendapan, h
=
Vs * td
8
Kecepatan horizontal, Vh
=
0,3
9
A-cross bak
=
Q tiap bak / Vh
= 0,60
m2
10
Lebar bak
=
A cross / h
= 0,52
m
0,5
11
Check Vh
=
Q tiap bak / (h * lebar)
= 0,3
m/det
OK
12
A-surface
=
Q tiap bak / Vs
= 9,39
m2
13
Panjang bak
=
A surface / lebar
= 18,06
m
18
14
Check Vs
=
Q tiap bak / (pjg * lbr)
= 1,2
m/min
OK
15
Lahan yg diperlukan GC total
=
Pjg * Lbr * Jml bak
= 18
m2
= 360 l/det
= 0,360 m3/det
= 1,15 m/det
(0,25 - 0,4)
m m/det
IV.
BAK PENGENDAP I
1
Jumlah BP I
= 2
bak
2
Debit rencana
= Q peak
3
Debit masing-masing bak
= Q peak / jml bak
4
Waktu detensi
= 2
jam
(1,5 – 2,5)
5
Overflow Rates (OFR)
= 2500
gal/sqft.d
(2000-3000)
= 360 l/det = 0,360
= 101,75 m3/m2.hari
= 0,18
(80-120)
6
Volume tiap Bak
= Q tiap bak * td
= 1296 m3
7
Asurface
= Q tiap bak / OFR
= 152,85 m2
8
Dimensi bak: a. Tinggi BP I
= Volume / A surface
= 8,48 m
b. Panjang : Lebar
= 2
c. Lebar BP I
= SQRT (A surface / 2)
= 8,11 m
d. Panjang BP I
=
= 16,22 m
Bila BP I Persegipanjang
2 * lebar BP I
Bila BP I Lingkaran (3 - 4,5)
m
= SQRT(4*A surface/3,14) =
9,16
m
c. Volume BP I (lingkaran)
=
0,25*3,14*(D^2)*tinggi
=
263,23
m3
d. Check td
=
Volume / Q tiap bak
=
0,47
jam
a. Tinggi BP I (ditetapkan)
= 4,00
b. Diameter BP I
m
(1225)m
not OK
Maka digunakan sistem BP I yang persegi panjang 9
Check OFR
= Q bak/(l*p)*86400/0,04 07
=
2500
gal/sqft OK .d
V.
ACTIVATED SLUDGE (AS)
1
Jumlah AS
=
2
bak
2
Debit rencana (Qmaks)
=
Q maks
= 310 l/det
3
Debit masing-masing bak
=
Q maks / jml bak
4
Kedalaman, h
=
4
m
5
Mean cell retention time, 0c
=
10
hari
6
Y
=
0,5
kg VSS/kg BOD5
7
kd
=
0,05
l/hr
8
MLSS, X
=
2000
mg/l
9
Rasio p/L
=
1
10
BOD in
=
142,5
mg/l
11
BOD eff
=
14,25
mg/l
12
Volume tiap bak
=
3324,24
m3
13
Luas lahan tiap AS
=
831,06
m2
14
A
=
L2
15
L
=
28,8
m
16
P
=
28,8
m
17
Luas lahan total untuk tiap AS
=
1662,1
m2
= 0,310 m3/det
= 0,155 m3/det
2,00
kg/m3
VI. BAK PENGENDAP II 1
Jumlah BP II
= 2
2
Debit rencana
= Q maks
3
Debit masingmasing bak
= Q maks / jml bak
4
Waktu detensi
= 1,5
jam
(1,5 - 2) jam
5
Overflow Rates (OFR)
= 1100
gal/sqft.d
(1000-1200)
= 44,77
m3/m2.hari
6
Asurface
7
Dimensi bak:
8
bak = 310 l/det = 0,310 m3/det =
0,155
m3/det
= Q tiap bak / OFR
=
347,38 m2
-Diameter clarifier
= =SQRT(4*A surface/3,14)
=
21,04
Qeffluent
= Q-((SSm/jml bak)*0,45*0,9/0,008/1005/86400)
m
= 0,1773 m3/det 9
Luas lahan yang diperlukan
= Jml bak * A surface
=
694,75
m2
VII. DESINFEKSI (Sistem terjunan) (15 - 45) Menit
1
Waktu kontak
= 20
menit
2
Ketinggian total
= 3
m
3
Perbandingan panjang:lebar
= 2
4
Debit rencana
= Q effluent
= 0,1773
m3/det
5
Volume
= Q * td
= 212,74
m3
6
Luas Permukaan (Asurface)
= Volume / ketinggian = 70,91
m2
7
Lebar bak
= SQRT(A surface / 2)
= 5,95
m
8
Panjang bak
= 2 * lebar
= 11,91
m
9
Check td
= pjg*lbr*tinggi/Q
= 20
menit
10
Luas lahan yang diperlukan
= pjg*lbr*jml bak
= 141,82
m2
OK
VIII.
SLUDGE THICKENER (Gravity Thickener (lumpur BP I & II) (25-80)
1
Solid loading (SL)
= 60
kg/m2.hari
2
Jumlah bak yang diperlukan
= 2
bak
3
Massa lumpur BP I
= 0,55 * beban SS maks
4
Massa lumpur BP II
= (0,45*SSm*0,9)+(0,45*BODm*0,9)
= 5132,16
kg/hari
= 7278,34 kg/hari 5
Massa lumpur total (M tot)
= Massa BP I + BP II
= 12410,50
kg/hari
6
Q lumpur BP I
= Massa BP I / 0,06 /1030
= 83,04
m3/hari
7
Q lumpur BP II
= Massa BP II/0,008/1005
= 905,27
m3/hari
8
Q lumpur total
= Q lumpur BP I + BP II
= 988,31
m3/hari
9
A surface
= M tot / SL / jml bak
= 103,42
m2
10
Diameter
= SQRT(4*A surface/3,14)
= 11,48
m
11
Luas lahan yang diperlukan
= Jml bak * A surface
= 206,84
m2
IX
AEROBIC SLUDGE DIGESTER (ASD)
1
Solid loading
=
4
kg/m2.hari
2
Jumlah bak yang diperlukan
=
2
bak
3
Massa lumpur BP I
=
0,55 * beban SS maks
4
Massa lumpur BP II
=
(0,45*SSm*0,9)+(0,45*BODm*0,9)
=
7278,34
(1,6 - 4,8) = 5132,16
kg/hari
kg/hari
5
Massa lumpur total (M tot)
=
Massa BP I + BP II
= 12410,50
kg/hari
6
Q lumpur BP I
=
Massa BP I / 0,08 /1030 = 62,28
m3/hari
7
Q lumpur BP II
=
Massa BP II/0,008/1005
= 905,27
m3/hari
8
Q lumpur total
=
Q lumpur BP I + BP II
= 967,55
m3/hari
9
Temperatur
=
25
10
HRT (8c)
=
500 / temperatur
= 20
hari
11
Volume digester
=
Q lumpur total * HRC
= 19350,98
m3
12
Kedalaman rencana (h)
=
10
13
A surface
=
Volume digester / h
= 1935,10
m2
14
Diameter
=
SQRT(4*A surface/3,14) = 49,65
m
15
Luas lahan yang diperlukan
=
Jml bak * A surface
m2
o
m
= 3870,20
X
SLUDGE DRYING BED (SDB)
1
Qlumpur
=
2
Kadar air pd sludge cake (awal)
=
96
%
3
Kadar air pd sludge cake (akhir)
=
75
%
5
Volume cake kering (V ck)
=
6
Dimensi Bed:
7
(0,5*Q BP I)+(0,1*Q BP II)
Q lumpur*(1-96%)/(175%)
= 132,05
m3/hari
= 21,13
m3/hari
= 220,08
m2
- Rencana jumlah bed
=
20
bed
- Renc. waktu pengeringan (tk)
=
10
hari
- Rencana tebal cake (tbl)
=
0,3
m
- Luas permukaan bed
=
- Lebar bed
=
- Panjang bed
=
Luas perm / lebar bed
= 22
m
Luas lahan yang diperlukan
=
(pjg * lbr * jml) bed
= 4402
m2
Qlump * tk / jml bed / tbl 10
m
XI
LUAS LAHAN YANG DIPERLUKAN
1
Sumur pengumpul
= 32
m2
2
Bar screen
= 1,62
m2
3
Grit Chamber
= 18
m2
4
Bak Pengendap I
= 263,23
m2
5
Activated Sludge
= 1662,12
m2
6
Bak Pengendap II
= 694,75
m2
7
Desinfeksi
= 141,82
m2
8
Sludge Thickener
= 206,84
m2
9
Aerobic Sludge Digester (ASD)
= 3870,20
m2
10
Sludge Drying Bed (SDB)
= 4402
m2
Luas lahan total
= 11291,224
m2, atau
= 1,13
Ha
5. MENGHITUNG KESETIMBANGAN MASSA (SOLIDS BALANCE)
Kesetimbangan massa untuk setiap unit BPAB perlu ditetapkan agar dapat digunakan untuk menentukan kesesuaian hasil pengolahan dengan peraturan yang berlaku dan dalam proses penetapan dimensi unit pengolahan lumpur Perhitungan solids-balance menggunakan debit dan beban rata-rata
5. MASS BALANCE Kualitas influen air limbah = 71 mg/l BOD5 COD = 147 mg/l TSS = 116 mg/l NH3-bebas = 0,184 mg/l Detergen = 0,2566 mg/l Phenol = 0 mg/l Sisa klor (Cl2) = 0 mg/l Phosphat(ortho) = 0,4121 mg/l Kuantitas influen air limbah Q.ave = 0,4709 l/det Q.min = 0,2355 l/det Q.maks = 0,4709 l/det Qp = 0,7064 l/det
= 40,6879 = 20,3440 = 40,6879 = 61,0319
m3/hari m3/hari m3/hari m3/hari
Baku mutu limbah cair untuk kegiatan rumah sakit BOD5 = 30 mg/l COD = 80 mg/l TSS = 30 mg/l NH3-bebas = 0,1 mg/l Detergen = 0,5 mg/l Phenol = 0,01 mg/l Sisa klor (Cl2) = 0,5 mg/l Phosphat (ortho) = 2 mg/l
Massa efluen
Massa influen Q influen, C influen
Reaktor
Q efluen, C efluen Sytem boundary
Massa terakumulasi
Mass balance adalah
dC1V = QC 0 dt − Vrdt − QC1 dt Gambar Sketsa Reaktor untuk Analisis Mass Balance
[Akumulasi ] = [input] – [penurunan karena reaksi] - [out] [Akumulasi ] = [input] - [out]
a. Perhitungan mass balance untuk grit chamber Mass balance sebelum grit chamber MBOD = Q * BOD/1000 = 2,8888 kg/hari (utk Q.ave) = 1,4444 kg/hari (utk Q.min) = 2,8888 kg/hari (utk Q.maks) = 4,3333 kg/hari (utk Qp) MCOD = Q * COD/1000 = 5,9811 kg/hari (utk Q.ave) = 2,9906 kg/hari (utk Q.min) = 5,9811 kg/hari (utk Q.maks) = 8,9717 kg/hari (utk Qp) MTSS = Q * TSS/1000 = 4,7198 kg/hari (utk Q.ave) = 2,3599 kg/hari (utk Q.min) = 4,7198 kg/hari (utk Q.maks) = 7,0797 kg/hari (utk Q.p)
Mass balance setelah grit chamber Removal BOD5 dan TSS dalam grit chamber kecil. Oleh karena itu, diasumsikan bahwa konsentrasi BOD5 dan TSS yang keluar dari grit chamber sama dengan kualitas influen air limbah (Qasim, 1985) MBOD = 2,8888 kg/hari (utk Q.ave) = 1,4444 kg/hari (utk Q.min) = 2,8888 kg/hari (utk Q.maks) = 4,3333 kg/hari (utk Qp) MCOD = 5,9811 kg/hari (utk Q.ave) = 2,9906 kg/hari (utk Q.min) = 5,9811 kg/hari (utk Q.maks) = 8,9717 kg/hari (utk Qp) MTSS = 4,7198 kg/hari (utk Q.ave) = 2,3599 kg/hari (utk Q.min) = 4,7198 kg/hari (utk Q.maks) = 7,0797 kg/hari (utk Qp)
b. Perhitungan mass balance untuk bak pengendap I Mass balance sebelum bak pengendap I Mass balance sebelum bak pengendap I sama dengan mass balance setelah grit chamber, yaitu: MBOD = 2,8888 kg/hari (utk Q.ave) = 1,4444 kg/hari (utk Q.min) = 2,8888 kg/hari (utk Q.maks) = 4,3333 kg/hari (utk Qp) MCOD = 5,9811 kg/hari (utk Q.ave) = 2,9906 kg/hari (utk Q.min) = 5,9811 kg/hari (utk Q.maks) = 8,9717 kg/hari (utk Qp) MTSS = 4,7198 kg/hari (utk Q.ave) = 2,3599 kg/hari (utk Q.min) = 4,7198 kg/hari (utk Q.maks) = 7,0797 kg/hari (utk Qp)
Mass balance setelah bak pengendap I Removal BOD = 30 % (25-40%, Eddy dan Metcalf, 1991) Removal TSS = 60 % (50-70%, Eddy dan Metcalf, 1991) MBOD = 30 % * MBOD = 0,8667 kg/hari (utk Q.ave) = 0,4333 kg/hari (utk Q.min) = 0,8667 kg/hari (utk Q.maks) = 1,3000 kg/hari (utk Qp) MTSS
= 60 % * MTSS = 2,8319 kg/hari = 1,4159 kg/hari = 2,8319 kg/hari = 4,2478 kg/hari
(utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp)
Sludge solid concentration dari bak pengendap I sebesar 5% = 50000 mg/l = 50 kg/m3 (Tabel 12-8, Eddy dan Metcalf, 1991) Q = MTSS/TSS = 0,0566 m3/hari (utk Q.ave) = 0,0283 m3/hari (utk Q.min) = 0,0566 m3/hari (utk Q.maks) = 0,0850 m3/hari (utk Qp) BOD = MBOD/Q = 15,3017 mg/l (utk Q.ave) = 15,3017 mg/l (utk Q.min) = 15,3017 mg/l (utk Q.maks) = 15,3017 mg/l (utk Qp) TSS = MTSS/Q = 50 mg/l (utk Q.ave) = 50 mg/l (utk Q.min) = 50 mg/l (utk Q.maks) = 50 mg/l (utk Qp)
c. Perhitungan mass balance untuk tangki aerasi Mass balance sebelum tangki aerasi Mass balance sebelum tangki aerasi sama dengan mass balance setelah BP I, yaitu: MBOD
MTSS
Q
= 0,8667 = 0,4333 = 0,8667 = 1,3000 = 2,8319 = 1,4159 = 2,8319 = 4,2478
kg/hari kg/hari kg/hari kg/hari kg/hari kg/hari kg/hari kg/hari
= 0,0566 = 0,0283 = 0,0566 = 0,0850
(utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp) (utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp)
m3/hari (utk Q.ave) m3/hari (utk Q.min) m3/hari (utk Q.maks) m3/hari (utk Qp)
BOD
TSS
= 15,3017 = 15,3017 = 15,3017 = 15,3017 = 50 mg/l = 50 mg/l = 50 mg/l = 50 mg/l
mg/l mg/l mg/l mg/l
(utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp) (utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp)
Mass balance setelah tangki aerasi Q = Qinfluen-Qsebelum tangki aerasi = 40,6313 m3/hari (utk Q.ave) = 20,3156 m3/hari (utk Q.min) = 40,6313 m3/hari (utk Q.maks) = 60,9469 m3/hari (utk Qp) MBOD = MBOD sblm BP.I – MBOD stlh BP.I = 2,0222 kg/hari (utk Q.ave) = 1,0111 kg/hari (utk Q.min) = 2,0222 kg/hari (utk Q.maks) = 3,0333 kg/hari (utk Qp) MTSS = MTSS sblm BP.I – MTSS stlh BP.I = 1,8879 kg/hari (utk Q.ave) = 0,9440 kg/hari (utk Q.min) = 1,8879 kg/hari (utk Q.maks) = 2,8319 kg/hari (utk Qp)
BOD
TSS
= MBOD/Q = 0,0498 mg/l = 0,0498 mg/l = 0,0498 mg/l = 0,0498 mg/l = MTSS/Q = 0,0465 mg/l = 0,0465 mg/l = 0,0465 mg/l = 0,0465 mg/l
(utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp) (utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp)
d. Perhitungan mass balance untuk secondary clarifier Mass balance untuk liquid line Input data Q = 40,6313 m3/hari (utk Q.ave) = 20,3156 m3/hari (utk Q.min) = 40,6313 m3/hari (utk Q.maks) = 60,9469 m3/hari (utk Qp) BOD = 0,0498 mg/l (utk Q.ave) = 0,0498 mg/l (utk Q.min) = 0,0498 mg/l (utk Q.maks) = 0,0498 mg/l (utk Qp) TSS = 0,0465 mg/l (utk Q.ave) = 0,0465 mg/l (utk Q.min) MBOD = 2,0222 kg/hari = 1,0111 kg/hari = 0,0465 mg/l (utk Q.maks) = 2,0222 kg/hari = 0,0465 mg/l (utk Qp) = 3,0333 kg/hari MTSS = 1,8879 kg/hari = 0,9440 kg/hari = 1,8879 kg/hari = 2,8319 kg/hari
(utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp) (utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp)
Perhitungan BODair = 10% * BOD = 0,0050 mg/l = 0,0050 mg/l = 0,0050 mg/l = 0,0050 mg/l Px = Yobs * Q * (So-Se)
(utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp)
= 0,5 g biomass/g substrat (0,4-0,6) = 0,06 per hari = 10 hari (3-15 hari) = 0,3125 g/g = 40,6313 m3/hari (utk Q.ave) = 20,3156 m3/hari (utk Q.min) = 40,6313 m3/hari (utk Q.maks) = 60,9469 m3/hari (utk Qp) So(BODin) = 0,0498 mg/l Se (BODair) = 0,0050 mg/l Px = 0,5687 g MLVSS/hr = 0,7109 = 0,2844 g MLVSS/hr = 0,3555 = 0,5687 g MLVSS/hr = 0,7109 = 0,8531 g MLVSS/hr = 1,0664
Y Yobs = 1 + (kd × θ c )
Y kd θc Yobs Q
g MLSS/hr g MLSS/hr g MLSS/hr g MLSS/hr
(utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp)
Mass balance untuk solid line Input data Q = 40,6313 m3/hari = 20,3156 m3/hari = 40,6313 m3/hari = 60,9469 m3/hari BOD = 0,0498 mg/l = 0,0498 mg/l = 0,0498 mg/l = 0,0498 mg/l TSS = 0,0465 mg/l = 0,0465 mg/l = 0,0465 mg/l = 0,0465 mg/l MBOD = 2,0222 kg/hari = 1,0111 kg/hari = 2,0222 kg/hari = 3,0333 kg/hari MTSS = 1,8879 kg/hari = 0,9440 kg/hari = 1,8879 kg/hari = 2,8319 kg/hari
(utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp) (utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp) (utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp) (utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp) (utk Q.ave) (utk Q.min) (utk Q.maks) (utk Qp)
Perhitungan Qw = Px/TSS (TSS = 8000-12000, diambil TSS = 10000) = 7,1093.10-5 m3/hari (utk Q.ave) = 3,5546.10-5 m3/hari (utk Q.min) = 7,1093.10-5 m3/hari (utk Q.maks) = 1,0664.10-4 m3/hari (utk Qp) BODin * Qin = 0,002022 mg/hari (utk Q.ave) = 0,001011 mg/hari (utk Q.min) = 0,002022 mg/hari (utk Q.maks) = 0,003033 mg/hari (utk Qp) Qair = Qin-Qw = 4,0631.101 m3/hari (utk Q.ave) = 2,0316. 101 m3/hari (utk Q.min) = 4,0631. 101 m3/hari (utk Q.maks) = 6,0947. 101 m3/hari (utk Qp) BODair * Qair = 2,0222 mg/hari (utk Q.ave) = 1,0111 mg/hari (utk Q.min) = 2,0222 mg/hari (utk Q.maks) = 3,0333 mg/hari (utk Qp)
6. MENGATUR TATA LETAK (LAYOUT) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Geometri lokasi BPAL Topografi lokasi Kondisi tanah dan pondasi Lokasi saluran pengumpul air limbah Lokasi pembuangan air hasil pengolahan Gradien hidrolis lokasi Jenis-jenis proses Efisiensi pengolahan proses
9.
10. 11. 12. 13. 14.
Akses transportasi Aksesibilitas untuk pekerja Reliabilitas dan ekonomi operational Estetika Lingkungan Ketersediaan lahan untuk perluasan bangunan di masa yang akan datang
7. MENGEVALUASI PROFIL HIDROLIS (Plant Hydraulics) • Perhitungan hidrolis ini dilakukan untuk debit rata-rata dan/atau debit puncak • Perhitungan hidrolis ini diperlukan untuk menghitung dimensi saluran penghubung unit dan untuk menetapkan level masing-masing unit BPAB pada lahan yang disediakan dengan cara menghitung kehilangan tekanan (headloss) akibat aliran Pertimbangan umum : 1. Ekualisasi pemisahan aliran dari setiap unit 2. Pengadaan bypass terhadap pengolahan tahap II untuk menghindari kehilangan biomassa pada saat aliran puncak 3. Meminimalisasi jumlah perubahan arah aliran air limbah dalam saluran
Tabel Headloss tipikal unit-unit BPAL
Unit Pengolah Bar Screen Kolam Pasir Aerated Velocity Controlled Sedimentasi Pertama Tanki Aerasi Trickling Filter Low-rate High-rate, media batuan High-rate, media plastik Sedimentasi Kedua Filtrasi Adsorpsi Karbon Tanki Kontak Chlorinasi Catatan : ft x 0.3048 m
Range Headloss, ft
1,5-3,0 0,-2,0 10,0-20,0 6,0-16,0 16,0-40,0 1,5-3,0 10,0-16,0 10,0-20,0 0,7-6,0
TUGAS • Tugas 1 (2,5%): Perhitungan mass balance dan rencana tahap-tahap dalam BPAL (Tugas kelompok; hanya Q &A) • Tugas 2 (10%): Laporan penjelasan secara singkat dengan dilengkapi contoh perhitungan masing-masing unit bangungan BPAL (Tugas kelompok dengan presentasi singkat, Q & A dimulai minggu 6) •Tugas 3 (2,5%): Summary dan problem solving BPAL (Tugas individu)
Pembagian Kelompok 1.Sumur Pengumpul, pompa, bar screen, alat pengukur debit 2.Grit chamber, aerated grit chamber, BP 1 3.Bangunan aerobik tersuspensi 4.Bangunan aerobik terlekat 5.Bangunan anaerobik tersuspensi 6.Bangunan anaerobik terlekat 7.Bangunan anoksik 8.Clarifier dan sludge thickener 9.Bangunan pengolahan lumpur
• Tugas Perencanaan (25%) (Submission: End of Week 17) • Test 1 (25%) Materi Minggu 1 sampai dengan Materi BPAL aerobik tersuspensi • Test 2 (35%) Materi BPAL aerobik tersuspensi sampai dengan Materi Pengolahan Lumpur
