PEMODELAN KUANTITATIF BERBASIS UML (UNIFIED MODELING LANGUAGE) PROSES LUMPUR AKTIF UNTUK PENANGANAN LIMBAH CAIR AGROINDUSTRI

PEMODELAN KUANTITATIF BERBASIS UML (UNIFIED MODELING LANGUAGE) PROSES LUMPUR AKTIF UNTUK PENANGANAN LIMBAH CAIR AGROINDUSTRI

SKRIPSI

Oleh: AGUNG UTOMO F34070012

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

AN UML (UNIFIED MODELING LANGUAGE) BASED QUANTITATIVE MODELING OF ACTIVATED SLUDGE PROCESS FOR AGROINDUSTRY WASTEWATER TREATMENT Agung Utomo*, Suprihatin*, and Taufik Djatna* *Department of Agroindustrial Technology, Faculty of Agricultural Technology Bogor Agricultural University, Dramaga Campus, PO BOX 220, Bogor, West Java, Indonesia Phone 0857 824 665 59, e-mail: [email protected]

ABSTRACT The objectives of this research is to find the best parameters value for designing basin, mixing and aeration system, to optimize the process design and process controls, to simulate activated sludge process that consists of the BOD removal only, BOD removal with nitrification, Biological nitrogen removal for anoxic/aerobik process, and Biological phosphorus removal, using a computation model of activated sludge process based on UML (Unified Modeling Language). The calculated data was analyzed by using calculation of each process at activated sludge process. Activated sludge process design covers determination of the aeration basin volume, the amount of sludge production, the amount of oxygen needed, and the efluen concentration. The computation model of activated sludge process consists of BOD removal only, BOD removal with nitrification, biological nitrogen removal for anoxic/aerobik process, and biological phosphorus removal.

Keyword : Unified modeling language, activated sludge model, object oriented system, agro industrial wastewater treatment.

ii

AGUNG UTOMO. F34070012. Pemodelan Kuantitatif Berbasis UML (Unified Modeling Language) Proses Lumpur Aktif Untuk Penanganan Limbah Cair Agroindustri . Di bawah bimbingan Suprihatin dan Taufik Djatna. 2011.

RINGKASAN Proses lumpur aktif adalah proses dengan metode aerobik yang dapat mengolah berbagai jenis limbah. Lumpur aktif merupakan suatu padatan organik yang telah mengalami peruraian secara hayati sehingga terbentuk biomassa yang aktif dan mampu meyerap partikel serta merombaknya dan kemudian membentuk massa yang mudah mengendap dan atau menyerap sebagai gas. Proses penggunaan lumpur aktif adalah dengan menambahkan air limbah pada tangki aerasi dengan tujuan memperbanyak jumlah bakteri agar proses biologi berjalan secara cepat. Proses lumpur aktif dapat memungkinkan pemanfaatan dari skala kecil hingga skala besar, dapat mengeliminasi bahan organik, dicapainya oksidasi dan nitrifikasi, proses nitrifikasi secara biologis tanpa menambahkan bahan kimia, eliminasi fosfor biologis, pemisahan padatan/cairan, stabilisasi lumpur, mampu mengurangi padatan tersuspensi sebesar 97%, dan proses lumpur aktif merupakan proses pengolahan air limbah yang paling banyak digunakan. Proses lumpur aktif yang akan dimodelkan yaitu perancangan proses dan simulasi proses. Perancangan proses terdiri dari penyisihan BOD, penyisihan BOD-nitrifikasi, penyisihan nitrogen, dan penyisihan fosfor secara biologis. Pemodelan proses lumpur aktif bertujuan untuk memungkinkan pengguna (staf pengolahan limbah cair) untuk menghitung konstruksi yang tepat sesuai air limbah yang dihasilkan oleh industri. Data dihitung dengan menggunakan acuan perhitungan perancangan proses lumpur aktif. Perancangan proses lumpur aktif dilakukan untuk menentukan: volume tangki aerasi, jumlah produksi lumpur, jumlah oksigen yang dibutuhkan, dan konsentrasi efluen. Program pemodelan proses lumpur aktif yang akan dihasilkan diberi nama Activatedsludge.0.1. Tujuan dari penelitian ini adalah mencari nilai parameter terbaik untuk konstruksi kolam aerasi, kondisi pencampuran dan sistem aerasi, mengoptimalkan proses desain dan proses kontrol, untuk mensimulai desain proses lumpur aktif yang terdiri dari penyisihan BOD, penyisihan BODnitrifikasi , nitrogen removal secara biologis (proses anoksik / aerobik), dan penyisihan fosfor secara biologis, dengan sebuah model komputasi proses lumpur aktif berbasis UML (Unified Modeling Language). Metode pengembangan sistem yang digunakan pada penelitian ini, adalah dengan pendekatan kuantitatif (solusi analitik) dan pengembangan sistem berorientasi objek. Pengembangan sistem berorientasi objek menggunakan Unified Modeling Languange (UML). UML adalah bahasa visual yang menyediakan cara bagi orang untuk menganalisis dan mendesain sebuah sistem berorientasi obyek yang bertujuan untuk menvisualisasi, konstruksi, dan dokumentasi proses pembuatan sistem. Solusi analitik yang dimaksud adalah pengembangan dengan metode matematika. Perumusan dalam perancangan proses menggunakan acuan perhitungan proses lumpur aktif yang telah ada. Pada perancangan sistem berdasarkan UML , terdapat empat diagram pemodelan sistem yaitu : Use case diagram (diagram kasus), Activity diagram (diagram aktivitas), Statechart diagram (diagram keadaan), dan Class diagram (diagram kelas). Proses perhitungan yang akan dihitung salah satunya adalah proses penyisihan BOD. Untuk melakukan proses perhitungan, data yang menjadi nilai input perhitungan harus diketahui terlebih dahulu, data tersebut adalah data karakteristik air limbah, jumlah debit limbah, dan koefisien perhitungan. Data yang digunakan merupakan karakteristik air limbah dari pabrik Industri kelapa sawit PT.Perkebunan Nusantara I, Aceh Tamiang. Debit limbah yang dihasilkan yaitu 1000 m 3/hari.

iii

Berdasarkan nilai debit limbah, maka konstruksi proses penyisihan BOD yang tepat untuk volume tangki aerasi yaitu sebesar 5000 m3, dengan total produksi lumpur 31541.78 kg/hari dan oksigen yang dibutuhkan untuk proses sebesar 772 kg/jam, untuk kualitas efluen, konsentrasi yang di dapatkan adalah 1.8 mg bCOD/L dan 9.9 mg BOD/L. Pada perhitungan simulasi model proses lumpur aktif, simulasi dilakukan terhadap nilai laju alir lumpur yang akan dibuang (Qw), laju alir lumpur aktif yang akan diproses kembali (Qr) dan konsentrasi lumpur yang akan dikembalikan ke dalam proses (Xr). Berdasarkan simulasi pada nilai Qw diketahui bahwa, perubahan nilai Qw mempengaruhi perubahan waktu keseluruhan proses (solids retention time/SRT), perubahan nilai SRT akan mengakibatkan perubahan konsentrasi yang dihasilkan pada efluen (Se) dan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk proses (Ro). Pada simulasi nilai Qr, perubahan nilai Qr mempengaruhi perubahan nilai Xr, perubahan nilai Xr akan mempengaruhi nilai Qw dan nilai laju alir limbah efluen atau output (Qe). Pada simulasi nilai Xr, perubahan nilai Xr mempengaruhi nilai Qr,Qw, dan Qe . Beberapa kelebihan dari perancangan sistem berbasis UML ini antara lain, perancangan sistem lebih terstruktur,pembagian dan pengolahan database lebih cepat. Selain itu juga lebih efisien dalam implementasi ke pemrograman sehingga memudahkan dalam proses pemodelan. Pengembangan lebih lanjut terhadap program ActivatedSludge.0.1 perlu dilakukan untuk menyempurnakan paket program, sehingga pengguna akan semakin dipermudah dalam melakukan menghitung pada proses perhitungan penanganan limbah cair agroindustri dengan proses lumpur aktif.

iv

PEMODELAN KUANTITATIF BERBASIS UML (UNIFIED MODELING LANGUAGE) PROSES LUMPUR AKTIF UNTUK PENANGANAN LIMBAH CAIR AGROINDUSTRI

SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

Oleh AGUNG UTOMO F34070012

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

v

Judul Skripsi : Pemodelan Kuantitatif Berbasis UML (Unified Modeling Language) Proses Lumpur Aktif Untuk Penanganan Limbah Cair Agroindustri. Nama : Agung Utomo NIM : F34070012

Menyetujui, Pembimbing I,

Pembimbing II,

(Prof. Dr. Ir. Suprihatin)

(Dr.Eng. Taufik Djatna, STP, M.Si)

NIP 19631221 199003 1002

NIP 19700614 199512 1 001

Mengetahui:

Ketua Departemen, (Prof. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti) NIP 19621009 198903 2 001

Tanggal Lulus :

vi

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi yang berjudul Pemodelan Kuantitatif

Berbasis UML (Unified Modeling Language) Proses Lumpur Aktif Untuk

Penanganan Limbah cair agroindustri adalah hasil karya saya sendiri, dengan arahan dosen pembimbing. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Bogor, 26 Juni 2011 Yang membuat pernyataan

Agung Utomo F3470012

vii

© Hak cipta milik Agung Utomo, tahun 2011 Hak cipta dilindungi

Dilarang mengutip dan memperbanyak tampa izin tertulis dari Institu Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya

viii

BIODATA PENULIS Agung Utomo. Lahir di Banda Aceh, 19 Agustus 1989 dari ayah Cipta Hunai dan ibu Herna Lidaiti, sebagai putra ketiga dari tiga bersaudara. Penulis menamatkan SMA pada tahun 2007 dari SMA Negeri 1 Sabang, Aceh dan pada tahun yang sama diterima di IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih Program Studi Teknologi Industri Pertanian, Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakulatas Teknologi Pertanian. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam berbagai kegiatan termasuk menjadi asisten mata kuliah dasar-dasar komunikasi pada tahun 2009 dan menjadi asisten mata kuliah penerapan komputer pada tahun 2008. Pada tahun 2007 menjadi anggota PASKIBRA (Pasukan pengibar bendera merah putih ) IPB. Pada tahun 2011 mengikuti lomba Pekan Karya Mahasiswa Kewirausahaan IPB dan lolos pada tahap pertama. Penulis melaksanakan Praktik Lapangan pada tahun 2010 di Pabrik Kelapa Sawit, PT. Perkebunan Nusantara I Aceh Tamiang, Aceh. Penulis menyelesaikan skripsi dengan judul “ Pemodelan Kuantitatif Berbasis UML (Unified Modeling Language) Proses Lumpur Aktif Untuk Penanganan Limbah Cair Agroindustri” untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknologi Pertanian di bawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Suprihatin. dan Dr.Eng. Taufik Djatna, STP, M.Si.

ix

KATA PENGANTAR Puji dan syukur dipanjatkan ke hadapan Allah SWT atas karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul “Pemodelan Kuantitatif Berbasis UML (Unified Modeling Language) Proses Lumpur Aktif Untuk Penanganan Limbah Cair Agroindustri” dilaksanakan di Bogor sejak bulan Februari sampai Mei 2009. Dengan telah selesainya penenlitian hingga tersusunnya skripsi ini, penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Suprihatin atas saran dan bantuan moril yang diberikan selaku dosen pebimbing utama. 2. Dr.Eng. Taufik Djatna, S.TP, MSi atas saran selaku dosen pebimbing kedua dan telah mengajarkan tentang disiplin waktu, serta keefektifan dan keefisienan dalam melakukan suatu pekerjaan. 3. Andes Ismayana, S.TP, MT yang telah memberikan masukan selaku penguji pada ujian skripsi. 4. PT Perkebunan Nusantara I, pabrik kelapa sawit, Tanjung Seumantoh, Aceh Tamiang, Nanggroe Aceh Darussalam. 5. Orang tua yang selama ini tanpa henti memberikan semangat,dukungan, dan doa. 6. Ismawarni, Asisten laboraturium PKS dan PIS PTPN-I Tanjung Seumantoh yang telah banyak membantu, mengajari tentang pengolahan limbah cair. 7. Teguh A.S, Triyoda A, Muhammad Iqbal A.W, yang telah menjadi rekan selama penelitian di laboraturium komputer TIN. 8. Sahabat-sahabat TIN44 yang telah memberikan masukan tentang desain model perangkat lunak. 9. Serta semua pihak yang telah membantu baik langsung maupun tidak langsung. Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang teknologi pertanian khususnya bidang teknologi manajemen lingkungan industri pertanian.

x

DAFTAR ISI DAFTAR ISI ................................................................................................................................ xi DAFTAR TABEL ...................................................................................................................... xiii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................. xiv DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................................. xvi I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ................................................................................................................ 1 1.2. Tujuan ............................................................................................................................. 2 1.3. Ruang Lingkup Penelitian ............................................................................................... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Lumpur Aktif ................................................................................................................ 3 2.1.1. Penyisihan BOD (Biological Oxygen Demand) ................................................ 4 2.1.2. Penyisihan Nitrogen .......................................................................................... 5 2.1.3. Penyisihan Fosfor .............................................................................................. 5 2.2. Analisis Dan Desain Berbasis Objek ............................................................................. 6 2.3. Penelitian Terdahulu ...................................................................................................... 8 III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Konsep Pemodelan Proses Lumpur aktif ....................................................................... 9 3.2. Studi Literatur ............................................................................................................. 10 3.2.1. Penyisihan BOD .............................................................................................. 12 3.2.2. Penyisihan Nitrogen ........................................................................................ 22 3.2.3. Penyisihan Fosfor ............................................................................................ 24 3.3. Analisis Komponen dan Desain Model ....................................................................... 26 3.3.1. Analisis Komponen model .............................................................................. 26 3.3.2. Desain Model .................................................................................................. 28 3.4 Implementasi Model ..................................................................................................... 28 3.5 Analisis Hasil Perhitungan............................................................................................ 29 3.6 Verifikasi Model ........................................................................................................... 29 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Analisis Komponen Model ........................................................................................... 30 4.1.1 Deskripsi Model ................................................................................................. 30 4.1.2 Konfigurasi Model ............................................................................................. 30 4.1.3 Kebutuhan Fungsional Model ............................................................................ 30 4.2. Desain Model Berbasis UML (Unified modeling language)......................................... 31 4.2.1. Diagram Kasus (Usecase Diagram) .................................................................. 31 4.2.2. Diagram Aktivitas (Activity Diagram) .............................................................. 34 4.2.3. Diagram Keadaan (Statechart Diagram)........................................................... 36 4.2.4. Diagram Kelas (Class Diagram) ....................................................................... 38 4.2.5. Desain Basis Data ............................................................................................. 39 4.3. Implementasi Model ..................................................................................................... 41 4.3.1. Model Desain Perangkat Lunak ........................................................................ 43 4.3.2. Desain Struktur Perangkat Lunak ..................................................................... 43

xi

4.4. Analisis Hasil Perhitungan ............................................................................................ 48 4.4.1. Perhitungan Perancangan Proses ....................................................................... 48 4.4.2. Perhitungan Simulasi ........................................................................................ 56 4.5.Verifikasi Model ............................................................................................................ 62 V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. KESIMPULAN ............................................................................................................. 66 5.2. SARAN ......................................................................................................................... 66 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................. 67 LAMPIRAN ................................................................................................................................ 69

xii

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Unit-unit dalam perhitungan ........................................................................................... 11 Tabel 2. Koefisien a dan b untuk perhitungan pada proses sedimentasi primer. ........................... 21 Tabel 3. Nilai karakteristik air limbah PTPN-I Tanjung Seumantoh, Aceh Tamiang. .................. 49 Tabel 4. Koefisien kinetik lumpur aktif untuk bakteri heterotrofik pada suhu 20 0C ..................... 49 Tabel 5. Koefisien kinetik proses nitrifikasi lumpur aktif pada suhu 200C ................................... 49 Tabel 6. Karakteristik air limbah pada stasiun perebusan (PTPN I Tanjung Seumantoh, Aceh Taminang). ............................................................................................................. 50 Tabel 7. Hasil perhitungan penyisihan BOD dan penyisihan BOD-nitrifikasi .............................. 50 Tabel 8. Nilai koefisien biokinetik untuk kurva perancangan SDNRb .......................................... 53 Tabel 9. Hasil perhitungan penyisihan nitrogen proses lumpur aktif. ........................................... 54 Tabel 10. Hasil perhitungan penyisihan fosfor proses lumpur aktif .............................................. 55 Tabel 11. Simulasi waktu keseluruhan proses (SRT). ................................................................... 57 Tabel 12. Simulasi nilai laju alir lumpur yang menjadi buangan dari proses lumpur aktif ........... 58 Tabel 13. Simulasi nilai konsentrasi lumpur yang diproses kembali ............................................ 59 Tabel 14. Simulasi nilai laju alir lumpur yang diproses kembali. ................................................. 61

xiii

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Diagram alir proses lumpur aktif ................................................................................. 4 Gambar 2. Diagram alir proses penyisihan nitrogen ...................................................................... 5 Gambar 3. Diagram alir proses penyisihan fosfor .......................................................................... 6 Gambar 4. Diagram –diagram pemodelan sistem pada UML ........................................................ 7 Gambar 5. Tahapan proses perhitungan pada pemodelan lumpur aktif. ........................................ 9 Gambar 6. Metode pengembangan model proses lumpur aktif ..................................................... 10 Gambar 7. Skema proses lumpur aktif penyisihan BOD............................................................... 12 Gambar 8. Skema proses penyisihan BOD-nitrifikasi................................................................... 17 Gambar 9. Skema proses lumpur aktif penyisihan nitrogen .......................................................... 22 Gambar 10. Skema proses lumpur aktif penyisihan fosfor ........................................................... 24 Gambar 11. Tahapan analisis komponen model proses lumpur aktif. ........................................... 27 Gambar 12. Tahap implementasi model proses lumpur aktif ........................................................ 29 Gambar 13. Contoh hubungan extend dan include ........................................................................ 32 Gambar 14. Diagram kasus model program proses lumpur aktif. ................................................. 33 Gambar 15. Diagram aktivitas model program proses lumpur aktif penyisihan BOD-nitrifikasi........................................................................................ 35 Gambar 16. Diagram keadaanmodel lumpur aktif (activatedsludge.0.1) ...................................... 37 Gambar 17. Diagram kelas model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1). ............................. 38 Gambar 18. Contoh CDM model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1). ............................... 40 Gambar 19. Contoh PDM model proses lumpur aktif (iactivatedsludge.0.1). .............................. 41 Gambar 20. Diagram alir proses implementasi model perangkat lunak Activatedsludge.0.1.. ..... 42 Gambar 21. Perancangan halaman proses perhitungan dengan Microsoft Visio. ......................... 43 Gambar 22. Halaman login perangkat lunak Activatedsludge.0.1................................................. 44 Gambar 23. Halaman pemilihan industri dengan nilai karakteristik air limbahnya. ..................... 45 Gambar 24. Halaman pemilihan perhitungan proses lumpur aktif pada perangkat lunak Activatedsludge.0.1. ..................................................................................................... 46 Gambar 25. Contoh halaman perhitungan proses penyisihan BOD lumpur aktif ......................... 47 Gambar 26. Contoh halaman skema proses penyisihan BOD lumpur aktif .................................. 47 Gambar 27. Plot nilai spesifik denitrificasi (SDNR) berdasarkan konsentrasi biomassa pada suhu 200C dan rasio F/Mb (food to biomass) untuk varian persentase nilai relatif rbCOD menjadi bCOD pada air limbah influen. ........ 53 Gambar 28. Grafik pengaruh perubahan nilai SRT terhadap nilai efluen substrat.. ...................... 57 Gambar 29. Grafik pengaruh perubahan nilai SRT terhadap jumlah oksigen yang dibutuhkan. .. 58 Gambar 30. Grafik pengaruh perubahan nilai laju alir lumpur yang dibuang terhadap waktu proses.. ............................................................................................. 59 Gambar 31. Grafik pengaruh perubahan nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (return activated sludge) terhadap nilai laju alir lumpur yang diproses kembali.. ............................................................................................. 60 Gambar 32. Grafik pengaruh perubahan nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (return activated sludge) terhadap nilai laju alir lumpur yang dibuang (Qw). .................................................................................................. 60 Gambar 33. Grafik pengaruh perubahan nilai laju alir lumpur yang diproses kembali (Qr) terhadap nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (Xr). ............................................................................................... 61

xiv

Gambar 34. Verifikasi model ........................................................................................................ 62 Gambar 35. Tahapan verifikasi perhitungan model proses lumpur aktif. ..................................... 63 Gambar 36. Tahapan verifikasi model perangkat lunak (Activatedsludge.0.1). ............................ 64

xv

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Lampiran 2.

Halaman Daftar istilah pada karakteristik air limbah ......................................................... 70 Contoh halaman laporan hasil perhitungan model lumpur aktif. ............................................................................................. 71

xvi

I.

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Perkembangan sektor industri telah memberikan peningkatan nilai tambah pada komoditas pertanian. Aktivitas industri dilakukan bertujuan memaksimalkan produksi dengan efektif dan efisien. Seiring berjalan waktu, telah terjadi dampak negatif dari aktivitas tersebut terhadap lingkungan yang disebabkan oleh buangan limbah, baik yang berasal dari industri besar maupun industri kecil. Semua industri pasti menghasilkan limbah, termasuk di dalamnya adalah industri berbasis pertanian (agroindustri). Salah satu limbah yang dihasilkan yaitu limbah cair. Limbah cair industri pertanian tersebut dicirikan dengan tingginya kandungan karbon organik dan hara. Tingginya kandungan bahan organik ini akan menyebabkan penurunan kualitas badan air penerima yang menyebabkan rendahnya oksigen yang terlarut . Penanganan air limbah secara biologi dapat dilakukan secara aerobik dan anaerobik. Salah satu cara penanganan limbah cair industri secara aerobik yaitu dengan menerapkan proses Lumpur aktif. Proses lumpur aktif yaitu teknik penanganan limbah cair dengan cara mencampurkan lumpur biologis (mikroorganisme) pada limbah cair yang diaerasi dan diaduk secara teratur (Metcalf and Eddy,2003). Lumpur biologis merupakan gumpalan partikel tersuspensi berupa campuran mikroorganisme aerobik yang dihasilkan melalui aerasi. Mikroorganisme dalam lumpur aktif berfluktuasi, terdiri atas bakteri gram negative termasuk pengoksida karbon dan nitrogen. Mikroorganisme tersebut antara lain : Pseudomonas, Favobacterium, Nicorida, Nitrosomonas, dan Nitrobacter (Chubodu,1990). Menurut Hayati (1998), penanganan dan pengolahan yang tepat terhadap limbah yang dihasilkan merupakan hal yang penting untuk dilakukan. Untuk meminimalkan pencemaran yang disebabkan oleh buangan limbah industri khususnya limbah cair, maka diperlukannya suatu proses pengolahan terhadap limbah cair. Agar proses penanganan dan pengolahan air limbah dengan proses lumpur aktif dapat menghasilkan konstruksi proses yang optimal, maka diperlukan pemodelan terhadap proses lumpur aktif. Proses lumpur aktif meliputi penyisihan BOD (Biological oxygen demand), penyisihan nitrogen (nitrifikasi dan denitrifikasi), penyisihan fosfor secara biologis. Masingmasing prosesnya penyisihan memiliki model dan perhitungan yang berbeda-beda. Penggunaan peubah, parameter dan ketetapan memiliki peran dalam pemodelan untuk menghasilkan ketepatan rancangan sesuai dengan limbah yang dihasilkan. Dengan demikian, pemodelan yang baik dan tepat sesuai dengan kebutuhan sangat diperlukan untuk mendapatkan pemodelan proses yang baik. Oleh karena itu, pemodelan dilakukan dengan menerapkan solusi analitikal (matematika) atau metode kuantitatif dengan perancangan model proses lumpur aktif yang dibangun menggunakan UML (Unified modeling language).

1

1.2 Tujuan Tujuan utama dari penelitian ini adalah pembuatan model perhitungan proses lumpur aktif pada pengolahan limbah cair industri. Tujuan khusus dari penelitian ini adalah : 1.

Melakukan pemodelan proses lumpur aktif yang mencakup penyisihan BOD (Biological oxygen demand), penyisihan nitrogen (nitrifikasi dan denitrifikasi), dan penyisihan fosfor.

2.

Melakukan simulasi proses lumpur aktif dan mendapatkan suatu kondisi optimal pada proses lumpur aktif.

3.

Menghasilkan perangkat lunak perhitungan proses lumpur aktif untuk mempermudah proses perhitungan.

1.3 Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian ini adalah : 1.

Proses lumpur aktif ini terdiri dari penyisihan BOD (nitrifikasi dan tanpa nitrifikasi), Penyisihan nitrogen, dan Penyisihan fosfor secara biologis. Proses terdiri dari penyisihan BOD dan TSS pada sedimentasi primer, proses pada kolam aerasi, dan yang terakhir perhitungan perancangan clarifier sekunder.

2.

Menggunakan model matematik dari proses penyisihan BOD, penyisihan nitrogen dan penyisihan fosfor proses lumpur aktif berdasarkan model matematik yang telah dibangun oleh Metcalf dan Eddy (2003) dalam buku Wastewater Engineering .

3.

Menerjemahkan model matematik menjadi model simulasi dan perancangan proses lumpur aktif ke dalam pemrograman komputer.

4.

Analisis hasil perhitungan proses lumpur aktif dengan cara melakukan proses perhitungan perancangan proses dan menghitung kondisi optimal (optimasi) dengan cara melakukan simulasi penggunaan parameter – parameter yang digunakan.

2

II.

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Lumpur Aktif (Activated Sludge) Secara umum proses lumpur aktif adalah proses dengan metode aerobik baik secara kontinu maupun semikontinu yang digunakan pada pengolahan biologis limbah cair industri, di dalamnya mencakup oksidasi karbon dan nitrifikasi. Proses ini didasarkan pada aerasi air limbah dengan flokulasi pertumbuhan biologis, dan diikuti oleh pemisahan. Bagian dari tahap ini kemudian dibuang, dan sisanya dikembalikan ke sistem. Biasanya, pemisahan dari air limbah dilakukan dengan proses pengendapan. Proses lumpur aktif saat ini merupakan teknologi yang paling berkembang untuk pengolahan air limbah. Pemanfaatan sistem lumpur aktif dapat diterapkan dalam kondisi iklim yang berbeda, dari daerah tropis hingga daerah kutub, dari permukaan laut (instalasi pengolahan air limbah di kapal) dan ketinggian yang ekstrim (pegunungan). Industri pengolahan Air Limbah yang dilengkapi dengan proses lumpur aktif mampu memenuhi kriteria limbah yang sesuai dengan baku mutu air limbah berdasarkan industrinya (Dohse and Heywood,1998). Pada proses lumpur aktif mikroorganisme membentuk gumpalan-gumpalan koloni bakteri yang bergerak secara bebas tertahan di dalam air limbah. Mikroorganisme-mikroorganisme dapat keluar melalui aliran keluar air limbah sehingga densitas bakteri di dalam reaktor harus dikontrol. Pada proses dengan kecepatan tinggi dan waktu tinggal hidraulik pendek, pengembalian atau recycling bakteri merupakan cara yang paling banyak digunakan untuk mengontrol densitas bakteri di dalam reaktor (Siregar,2005). Dohse dan Heywood (1998) kembali menjelaskan bahwa proses lumpur aktif adalah teknik pengolahan air limbah dimana di dalam air limbah dan lumpur biologis yang termanfaatkan kembali terdapat mikroorganisme yang tercampur dan teraerasikan. Lumpur biologis tersebut kemudian dipisahkan dari air limbah kemudian diolah di clarifier dan akan kembali ke proses aerasi atau dibuang. Mikroorganisme dicampur secara merata dengan bahan organik yang masuk sebagai makanan. Ketika mereka tumbuh dan bercampur dengan udara, masing-masing organisme akan berflokulasi. Setelah terflokulasikan, organisme tadi siap masuk ke clarifier sekunder untuk proses selanjutnya. Lumpur aktif akan terus berkembang dengan konstan sehingga dapat dikembalikan untuk digunakan pada proses aerasi. Volume lumpur yang kembali ke tahapan aerasi biasanya 40 hingga 60 persen dari aliran limbah, dan sisanya akan terbuang. Pertumbuhan mikroorganisme tetap berkembang pada media sintetik. Diagram alir proses lumpur aktif secara umum dapat dilihat pada Gambar 1.

3

Gambar 1. Diagram alir proses lumpur aktif (Dohse and Heywood,1998). Proses lumpur aktif (activated sludge) pada pengolahan air limbah memiliki kelebihan dan kekurangan apabila diterapkan untuk penanganan dan pengolahan air limbah. Kelebihan yang dimiliki yaitu dapat dimanfaatkan pada penanganan dan pengolahan untuk skala kecil (Industri rumah) hingga untuk skala besar (Industri besar), dapat mengeliminasi bahan organik, dicapainya oksidasi dan nitrifikasi, proses nitrifikasi secara biologis tanpa menambahkan bahan kimia, eliminasi fosfor biologis, pemisahan padatan/cairan, stabilisasi lumpur, mampu mengurangi padatan tersuspensi sebesar 97%, dan proses lumpur aktif merupakan proses pengolahan air limbah yang paling banyak digunakan. Kekurangan proses lumpur aktif yaitu tidak menghilangkan warna dari limbah industri dan dapat meningkatkan warna melalui oksidasi, tidak menghilangkan nutrient sehingga memerlukan penanganan tersier, daur ulang biomassa menyebabkan konsentrasi biomassa yang tinggi di dalam tanki aerasi sehingga diperlukan waktu tinggal yang tepat. Proses lumpur aktif (Activated sludge) terdiri dari penyisihan BOD (Biological oxygen demand) , penyisihan nitrogen (Nitrifikasi dan denitrifikasi), dan penyisihan fosfor. BOD adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorgasnisme untuk menguraikan bahan-bahan organik (zat pencerna) yang terdapat di dalam air buangan secara biologi. BOD dan COD digunakan untuk memonitoring kapasitas self purification badan air penerima.

2.1.1

BOD Removal (Penyisihan BOD) dan Nitrifikasi

Pada proses lumpur aktif terdapat tiga desain proses yang menunjukkan prinsipprinsip dasar proses penyisihan BOD dan proses nitrifikasi. Contoh tersebut antara lain; tipe activated sludge single -sludge complete mix tanpa nitrifikasi dan dengan nitrifikasi, Sequencing batch reaktor dengan nitrifikasi, dan proses nitrifikasi bertahap. Semua contoh desain proses tersebut dapat diterapkan untuk penyisihan BOD dengan cara memodifikasi waktu keseluruhan proses (SRT) dan menyisihkan komponen-komponen yang berhubungan dengan nitrifikasi. Metodologi desain proses didasari oleh nilai SRT (Metcalf and Eddy,2003). Contoh desain proses yang akan dijelaskan yaitu tipe proses activated sludge complete mix tanpa nitrifikasi dan dengan nitrifikasi. Pada tipe ini, operasi dipengaruhi oleh padatan yang terkandung, tingkat kebutuhan oksigen, MLSS (Mixed liquor suspended solids), dan konsentrasi BOD terlarut (Camerata, Pearce et al.,2008).

4

2.1.2

Penyisihan

Nitrogen

(Nitrogen

removal)

(Nitrifikasi

dan

denitrifikasi) Nitrogen di dalam limbah cair sebagian besar terdiri dari nitrogen organik dan amonia. Penyisihan nitrogen dicapai melalui serangkaian reaksi biokimia yang mengubah nitrogen dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Oksidasi dan reduksi dari komponen nitrogen sering merubah kondisi alkalinitas dalam air. Nitrifikasi membutuhkan alkalinity sebesar 7,14 mg / mg NH4-N teroksidasi dan denitrifikasi mengembalikan 3,57 mg alkalinitas / mg NO3N yang tereduksi. Konsumsi alkalinitas selama nitrifikasi dapat mengakibatkan penurunan pH dalam cairan, sehingga dapat mempengaruhi proses nitrifikasi secara biologis. (Neethling, Z. et al.,2010). Nitrifikasi adalah proses oksidasi ammonium dan nitrit menjadi nitrat, karena ammonium merupakan polutan pengkonsumsi oksigen dan penghasil racun bagi ikan, jika pH > 7. Nitrat bersifat relatif tidak toksik. Denitrifikasi adalah proses pengubahan nitrit dan nitrat menjadi nitrogen dalam bentuk gas (N2). Diagram alir proses penyisihan nitrogen dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Diagram alir proses penyisihan nitrogen (Neethling, Z. et al.,2010).

2.1.3

Penyisihan Fosfor (Phosphorus Removal)

Fosfor merupakan bagian yang akan mengalami proses penyisihan pada proses lumpur aktif (Activated sludge) konvensional . Proses Pembuangan lumpur berlebih akan mengakibatkan penyisihan sebagian fosfor dari air limbah. Namun, secara umum dibutuhkan untuk menurunkan konsentrasi fosfor pada efluen (P ≤ 1 mg / L) , keadaan tersebut hanya mungkin terjadi pada kondisi proses yang baik: yaitu nilai rasio P/COD yang rendah dikombinasikan dengan umur lumpur yang pendek. Pada air limbah dengan kandungan nutrient yang lebih tinggi dan / atau operasi sistem lumpur aktif dengan umur lumpur yang lebih tinggi, Metode tambahan untuk penyisihan fosfor akan diperlukan (Haandel and lubbe,2007).

5

Kehadiran fosfat dalam air menimbulkan permasalahan terhadap kualitas air, misalnya terjadinya eutrofikasi. Untuk memecahkan masalah tersebut dengan mengurangi masukan fosfat ke dalam badan air, misalnya dengan mengurangi pemakaian bahan yang menghasilkan limbah fosfat dan melakukan pengolahan limbah fosfat. Pengukuran kandungan phospat dalam air limbah berfungsi untuk mencegah tingginya kadar phospat sehingga tumbuh-tumbuhan dalam air berkurang jenisnya dan pada gilirannya tidak merangsang pertumbuhan tanaman air. Kesuburan tanaman air akan menghalangi kelancaran arus air (Ginting,2007). Diagram alir proses penyisihan fosfor dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Diagram alir proses penyisihan fosfor (Haandel and lubbe,2007)

2.2 Analisis Dan Desain Berbasis Objek Konsep objek telah dikenal sejak lebih dari tiga puluh tahun yang lalu. Diawali dengan penggunaan pemrograman berorientasi objek (OOP), lalu berkembang menjadi konsep perancangan berorientasi objek (OOD) dan selanjutnya metode analisis dan perancangan berorientasi objek (OOAD) di tahun 1990. Di awal tahun 1990, metode OO yang dikenalkan oleh Grady Booch dan James Rumbaugh menjadi amat populer, Rumbough menekankan pengembangan berorientasi objek berdasarkan pendekatan terstruktur, sementara Booch menerapkan metode objek pada bidang teknik dan bisnis. Selanjutnya pada tahun 1995 muncul gagasan Booch dan Rumbough untuk menggabungkan metode mereka dengan membakukan notasi simbol yang digunakan dalam menggambarkan komponen sebuah aplikasi dan selanjtnya disebut Unified Method (UM). Kemudian Ivar Jacobson bergabung bersama mereka untuk menyempurnakan metode objek ini, dengan menyusun konsep use-case. Munculnya metode yang dibuat oleh Booch, Rumbough, dan Jacobson selanjutnya lebih dikenal sebagai bahasa Unified Modelling Language (UML ver 0.9) (Rezki,2010).

6

Unified Modelling Language (UML) adalah sebuah "bahasa" yg telah menjadi standar dalam industri untuk visualisasi, merancang dan mendokumentasikan sistem piranti lunak. UML menawarkan sebuah standar untuk merancang model sebuah sistem. Dengan menggunakan UML kita dapat membuat model untuk semua jenis aplikasi piranti lunak, dimana aplikasi tersebut dapat berjalan pada piranti keras, sistem operasi dan jaringan apapun, serta ditulis dalam bahasa pemrograman apapun. Tetapi karena UML juga menggunakan class dan operation dalam konsep dasarnya, maka ia lebih cocok untuk penulisan piranti lunak dalam bahasabahasa berorientasi objek seperti C++, Java, C# atau VB.NET. Walaupun demikian, UML tetap dapat digunakan untuk modeling aplikasi prosedural dalam VB (Visual basic) atau C (Sri and Romi,2003) Menurut Bennet et al. (2001) UML adalah bahasa visual untuk menganalisis dan mendesain sebuah sistem berorientasi obyek. Keunggulan utama yang dimiliki pemodelan ini adalah kemampuannya dalam memodelkan menyerupai kehidupan nyata, sehingga sistem yang dihasilkan mempunyai kelebihan seperti sifat lebih natural, karena umumnya manusia berfikir dalam bentuk objek, pembuatan sistem memakan waktu lebih cepat, dan memudahkan dalam proses pemeliharaa sistem, karena jika ada kesalahan, perbaikan hanya dilakukan pada bagian tersebut, tidak perlu mengurutkan dari awal. Pada dasarnya UML memuat diagram-diagram pemodelan sistem yang terdiri dari Use case diagram (diagram kasus), Class diagram (diagram kelas), Object diagram (diagram objek), Statechart diagram (diagram keadaan), Activity diagram (diagram aktivitas), Sequence diagram (diagram urutan ), Component diagram (diagram komponen), Deployment diagram (diagram penyebaran), Collaboration diagram (diagram kolaborasi) (Nugroho,2002). Diagram pemodelan sistem pada UML dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Diagram –diagram pemodelan sistem pada UML (Nugroho,2002).

7

2.3

Penelitian Terdahulu

Pemodelan proses lumpur aktif untuk penanganan air limbah, sebelumnya pernah dilakukan (Setiadi,1990), dari departemen teknik kimia ITB Bandung, ia membuat perhitungan penggunaan senyawa karbon yang mengidentifikasi nilai substrat, biomassa heterotrofik dan produk partikel dari proses detruksi biomassa. Pemodelan lumpur aktif juga pernah dilakukan oleh tim peneliti dari London, yaitu Mogens Henze, Willi Gujer, Takashi Mino, dan Mark van Loosdrecht (Henze, Gujer et al.,2002). Tujuan mereka adalah untuk menciptakan sebuah platform pengembangan model untuk proses penyisihan nitrogen pada proses lumpur aktif (Activated sludge) dan untuk mengembangkan model dengan meminimalkan kompleksitas. Hasilnya adalah Model Activated sludge No. 1, yang sekarang dikenal dengan banyak nama: IAWPRC (Asosiasi Internasional Air dan Pengendalian Pencemaran Penelitian) model, ASM1 (Activated Sludge Model 1 ). Model ASM1 telah banyak digunakan sebagai dasar untuk pengembangan model lebih lanjut. Penggunaan ASM1 telah menjadi inti dari berbagai model dengan sejumlah rincian ditambahkan. Model telah berkembang lebih kompleks selama bertahun-tahun, dari ASM1, termasuk proses penyisihan nitrogen, untuk ASM2, termasuk proses penyisihan fosfor secara biologis dan ASM2d termasuk PAOs (Phosphorus accumulating control organisms) denitrifikasi. Pada tahun 1998 kelompok ini memutuskan untuk mengembangkan platform model baru, ASM3, dalam rangka untuk menciptakan alat untuk digunakan dalam generasi berikutnya pada pemodelan lumpur aktif. ASM3 ini didasarkan pada perkembangan terbaru dalam pemahaman proses lumpur aktif, di antaranya adalah kemungkinan senyawa penyimpanan internal, yang memiliki peran penting dalam metabolisme organisme (Henze, Gujer et al.,2002).

8

III.

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Konsep Pemodelan Lumpur Aktif (Activated Sludge) Pemodelan proses lumpur aktif (Activated sludge) bertujuan untuk memudahkan pengguna (staf pengolahan limbah/operator) untuk menghitung konstruksi penanganan air limbah yang tepat sesuai air limbah yang dihasilkan oleh industri. Informasi utama yang diberikan pada pemodelan ini adalah hasil perhitungan perancangan proses yang tepat dari jumlah limbah yang dihasilkan oleh industri. Dalam model proses lumpur aktif ini, nilai yang dihasilkan yaitu persentase penyisihan BOD dan TSS (Total suspended solids) pada proses sedimentasi primer, total produksi lumpur, volume tangki aerasi, jumlah oksigen yang dibutuhkan, laju alir lumpur yang dibuang, laju alir sludge yang diproses kembali, laju alir efluen, dan konsentrasi efluen. Pemodelan Proses lumpur aktif terdiri dari penyisihan BOD (Biological oxygen demand), penyisihan BOD dengan nitrifikasi, penyisihan nitrogen secara biologis pada kondisi anoksik / aerobik, dan penyisihan fosfor secara biologis. Pada perhitungan proses penyisihan fosfor secara biologis, perhitungan yang dilakukan terdiri dari penentuan rbCOD yang tersedia untuk proses penyisihan fosfor, perhitungan fosfor yang tersisih, perhitungan fosfor yang digunakan, perhitungan fosfor yang terlarut dalam limbah, total fosfor yang terkadung pada limbah lumpur dan persentase konsentrasi fosfor. Perhitungan pada proses lumpur aktif dapat dilakukan apabila tersedia parameterparameter perhitungan. Parameter tersebut yaitu debit air limbah, karakterisasi air limbah, dan koefisien kinetik yang digunakan dalam perhitungan penyisihan BOD dan penyisihan nitrogen. Pemodelan proses lumpur aktif dibangun dengan implementasi ke dalam bahasa pemrograman sehingga memiliki antarmuka yang mudah digunakan oleh pengguna (staf pengolahan limbah cair/operator). Sistem ini juga dilengkapi dengan database yang menjelaskan kondisi air limbah (karakteristik air limbah) dan perancangan proses lumpur aktif. Tahapan proses perhitungan pada pemodelan lumpur aktif dapat dilihat pada Gambar 5.

Start

input Pemilihan proses perhitungan - Penyisihan BOD saja - Penyisihan BOD-nitrifikasi - Penyisihan nitrogen pada kondisi anoksik/aerobik - Penyisihan fosfor Output t END Gambar 5. Tahapan proses perhitungan pada pemodelan lumpur aktif.

9

3.2 Studi Literatur Studi literatur atau studi pustaka yang dilakukan berkaitan dengan konsep permodelan. Kajian dapat dilakukan melalui buku-buku terkait, jurnal, artikel-artikel ataupun penelusuran melalui internet, sehingga memperoleh materi pembahasan yang lebih luas. Tahapan metode yang digunakan dalam pengembangan model dapat dilihat pada Gambar 6 di bawah ini. START

Studi Literatur Output : Model Proses Activated Sludge

Analisis dan Desain Model Output: 1. System Description. 2. System Requirements. 3. UML (Unified Modeling Language)

Implementasi Model Output: 1. Power Designer 15.3 2.Delphi 7.0 3.MySQL ODBC

Analisis Hasil Perhitungan

Verifikasi Perhitungan dan Perangkat Lunak

NO

YES END

Gambar 6. Metode pengembangan model proses lumpur aktif.

Perumusan digunakan untuk memudahkan pada perhitungan kondisi proses yang sebenarnya. Model matematik yang dibangun untuk proses secara keseluruhan adalah sebagai

10

berikut dengan beberapa perhitungan yang digunakan, unit-unit yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Unit-unit dalam perhitungan (Metcalf and Eddy,2003). Unit DO F/M K kd kdn

kT Kn Ks

Lorg µ µm

N

Px Q Qw R0 rg rsu S SF S0 SRT TSS

Keterangan Oksigen terlarut, mg/L Rasio food to microorganism Nilai maksimum utilisasi substrat, 0C Koefisien endogenous decay, g VSS/g VSS hari Koefisien endogenous decay untuk organism nitrifikasi, g VSS/g VSS hari Koefisien reaction rate at temperature 0C half-velocity constant oxygen inhibition coefficient half-velocity constant, half-velocity constant for nitrated limited reaction, volumetric organik loading rate Nilai pertumbuhan spesifik, g/g.hari Nilai maksimum pertumbuhan spesifik, g/g.hari Nilai pertumbuhan spesifik untuk nitrifikasi g/g.hari Nilai maksimum pertumbuhan spesifik untuk bakteri nitrifikasi. Konsentrasi nitrogen , mg/L Rasio substrat-nitrat dengan oksigen sebagai penerima elektron Padatan, Kg/hari Debit ( laju alir), m3/hari Laju alir sludge yang dibuang, m3/hari Kebutuhan oksigen, g/g.jam Nilai produksi biomassa bersih Utilisasi soluble substrate Substrat effluent, mg/L Safety factor Konsentrasi influent, mg/L solids retention time, hari total suspended solids, mg/L hydraulic retention time, hari Koefisien aktifitas suhu

U V VSS

Nilai utilisasi substrat Volum, m3 volatile suspended solids, mg/L

11

Tabel 1. Unit-unit dalam perhitungan (Metcalf and Eddy,2003) (lanjutan). X Xe

Konsentrasi biomassa, mg/L Konsentrasi biomassa di influent, mg/L Konsentrasi sludge yang diproses kembali, mg/L Produksi yield biomassa, g TSS/g BOD atau g VSS/g BOD

XR

Y

3.2.1

Proses Penyisihan BOD (Biological Oxygen Demand)

Pada proses ini terdapat dua jenis perhitungan yaitu penyisihan BOD saja dan penyisihan BOD yang di dalamnya terdapat proses nitrifikasi. Perhitungan yang dilakukan menggunakan koefisien kinetis yang mana berbeda antara proses penyisihan BOD dengan nitrifikasi dan tanpa nitrifikasi. Skema proses penyisihan BOD dapat dilihat pada Gambar 7. Koefisien kinetik yang digunakan untuk penyisihan BOD tanpa ntrifikasi ditunjukkan pada Tabel 4, sedangkan koefisien kinetis proses nitrifikasi lumpur aktif ditunjukkan pada Tabel 5. Air Secondary clarifier Influent Effluent

Primary Sedimentation

Aeration tank Return activated sludge Sludge

Gambar 7. Skema proses lumpur aktif penyisihan BOD (Metcalf and Eddy,2003).

12

Bagian A. Penyisihan BOD saja 1. Mengidentifikasi karakterisitik air limbah yang dibutuhkan untuk perancangan proses penyisihan BOD a. Menentukan bCOD menggunakan Persamaan 1 : bCOD = 1.6(BOD) (Persamaan 1)

2.

b.

Menentukan nbCOD menggunakan Persamaan 2 : nbCOD = COD – bCOD (Persamaan 2)

c.

Menentukan sCOD effluent dengan asusmsi menjadi nonbiodegradable menggunakan persaman 3 : sCODe = sCOD – 1.6 sBOD (Persamaan 3)

d.

menghitung nbVSS menggunakan Persamaan 4 : nbVSS = (1-bpCOD/pCOD) VSS (Persamaan 4) bpCOD/pCOD = (bCOD/BOD)(BOD-sBOD)/ COD-sCOD

e.

menghitung inert TSS dengan Persamaan 5 : iTSS = TSS – VSS (Persamaan 5)

Perhitungan sistem pertumbuhan tersuspensi untuk penyisihan BOD. a. Menghitung produksi biomassa menggunakan Persamaan 6:

PX, biomassa  

QY ( S0  S ) ( f )(k )QY ( S0  S ) SRT  bagian a   d d  bagian b  1  K d ( SRT ) 1  kd ( SRT )

QYn ( NO3 )  bagian c   Q(nbVSS )  bagian d  1  kdn ( SRT )

(Persamaan 6) Perhitungan yang digunakan adalah bagian a dan bagian b Menghitung nilai S (Efluen substrat) jika diketahui Yk = µm,dengan Persamaan 7:

S

K s [1  (kd ) SRT ] SRT (   kd )  1

(Persamaan 7)

Nilai µm dan Kd yang digunakan berdasarkan nilai pada Tabel 4. Diketahui nilai Ks sehingga

b.

mT  m T 20

(Persamaan 8)

kdT  kd T 20

(Persamaan 9)

Langkah selanjutnya adalah mensubstitusikan nilai S ke Persamaan 6. Sehingga didapatkan nilai PX, VSS.

13

3.

Menghitung massa VSS dan massa TSS pada tangki aerasi. a. Massa = PX (SRT) Menentukan PX, VSS dan PX, TSS menggunakan Persamaan 10 :

PX, VSS  

QY ( S0  S ) ( f )(k )QY ( S0  S ) SRT  bagian a   d d  bagian b  1  K d ( SRT ) 1  kd ( SRT )

QYn ( NO3 )  bagian c   Q(nbVSS )  bagian d  1  kdn ( SRT ) (Persamaan 10)

Perhitungan dilakuakan menggunakan bagian a, b, dan d, bagian c=0 karena tidak terdapat nitrifikasi pada proses ini. Berdasarkan Persamaan diatas maka perhitungan PX, VSS ditunjukkan pada Persamaan 11 :

PX, VSS  PX, bio  Q(nbVSS )

(Persamaan 11)

Berdasarkan Persamaan dibawah ini Px,TSS = Maka perhitungan PX, TSS menggunakan Persamaan 12 :

PX, TSS  [Px,VSS / 0.85]   449.3 kg / d   Q  TSS0  VSS0  (Persamaan 12) b.

Menghitung massa VSS dan massa TSS yang terdapat di dalam dalam instalasi aerasi menggunakan rumus : Menghitung massa MLVSS menggunakan Persamaan 13 :

 XVSS V 



P

x,VSS

 SRT

(Persamaan 13)

Menghitung massa MLSS menggunakan Persamaan 14:

 X TSS V 



P

x,TSS

 SRT

(Persamaan 14)

14

4.

Perhitungan volume tangki aerasi, waktu tinggal padatan (detention time), dan konesentrasi MLVSS (Mixed liquor suspended solids). a. Menentukan volume tangki aerasi menggunakan Persamaan 15:

V

(Vx ,TSS ) AtX TSS

(Persamaan 15)

V  Q.SRT b.

Menghitung waktu tinggal padatan pada tangki aerasi menggunakan Persamaan 16:

  V / Q c.

(Persamaan 16)

Menghitung MLVSS menggunakan persaman 18:

Fraksi VSS  ( XVSS ) V  / ( X TSS ) V  (Persamaan 17) MLVSS  Fraksi VSS x At X TSS 5.

Menentukan F/M dan pemeriksaan beban BOD a. Menghitung rasio F/M menggunakan Persamaan 19:

F/ M 

b.

QS0 KgBOD  XV KgMLVSS .hari

(Persamaan 19)

Menghitung beban BOD volumetrik menggunakan Persamaan 20 :

BOD Loading  6.

(Persamaan 18)

QS0 XV

(Persamaan 20)

Menetukan produksi yield berdasarkan TSS dan VSS a. Observed yield berdasarkan nilai TSS menggunakan Persamaan 21: Observed yield = g TSS / g bCOD

bCOD removed  Q S0  S

(Persamaan 21)

Maka produksi Yields meggunakan Persamaan 22 :

Yobs,TSS  PX, TSS / bCOD removed  Kg TSS / Kg bCOD  g TSS / g bCOD x 1.6 g bCOD / g BOD b.

(Persamaan 22)

Observed yield berdasarkan nilai VSS menggunakan Persamaan 23:

Observed yield  berdasarkan VSS 

 g TSS

(fraksiVSS / g TSS )(rasiobCOD / BOD)

/ g bCOD 

(Persamaan 23)

15

7.

Menghitung permintaan O2 menggunakan Persamaan 24:

R 0  Q S0 – S – 1.42 PX.bio 8.

(Persamaan 24)

Perhitungan laju alir udara proses penyisihan BOD menggunakan Persamaan 25:

AOTR  SOTR (

 cs ',T , H  cL cs ,20

)(1.024T 20 )   F  (Persamaan 25)

AOTR = aktual oksigen transfer dibawah kondisi field, kgO2/jam SOTR = nilai standar oksigen transfer dalam air pada suhu 200C dan 0 oksigen terlarut, kg O2/jam 

Menentukan

, rata-rata konsentrasi saturasi oksigen terlarut dalam air

bersih pada tangki aerasi pada suhu T dan ketinggian H, menggunakan hubungan pada Persamaan 26 :

Cs ',T , H  (Cs ,T , H )(1/ 2)( 

Pd Ot  ) Patm 21

(Persamaan 26)

Penentuan tekanan relatif pada ketinggian 500m untuk mendapatkan nilai DO yang tepat terhadap ketinggian menggunakan Persamaan 27:

Pb  gM ( Zb  Z a )   exp    Pa RT   

Menghitung tekanan atmosfir dalam m air dengan ketinggian 500 m dan temperature 120C menggunakan Persamaan 28:

Patm, H  

( Pb / Pa )( Patm, H kN / m2 )

(Persamaan 28)

 kN / m3

Menghitung nilai konsentrasi oksigen dengan mengasumsikan persentase konsentrasi oksigen yang meninggalkan tangki aerasi yaitu 19%. Perhitungan menggunakan Persamaan 29:

Cs ',T , H  (Cs ,T , H )(1/ 2)( 

(Persamaan 27)

Patm.H  Pw.Effdepth Patm, H



Ot ) (Persamaan 29) 21

Menentukan SOTR menggunkan α= 0.50 dan β = 0.95 dan faktor difusi , F = 0.9. Menggunakan Persamaan 30:

  cs ,20 SOTR  AOTR   (Persamaan 30)    F  (  cs ',T , H  cL )  

Menghitung laju alir udara menggunakan Persamaan 31:

m3 / min 

SOTR (Persamaan 31) ( E )(60 min/ h)( KgO2 / m3air )

16

Bagian B. Penyisihan BOD dan nitrifikasi Penyelesaian perancangan proses berikut ini pada umumnya sama seperti proses penyisihan BOD tanpa nitrifikasi, hanya saja perhitungan desain SRT harus dilakukan terlebih dahulu. Skema penyisihan BOD dengan nitrifikasi dapat dilihat pada Gambar 8 dibawah ini. Air Secondary clarifier Influent Effluent

Primary Sedimentation

Aeration tank (Nitrification) Return activated sludge Sludge

Gambar 8. Skema proses penyisihan BOD-nitrifikasi (Metcalf and Eddy,2003).

9.

perhitungan pertumbuhan spesifik menggunakan Persamaan 32:

µn,

untuk

organisme

 µ N  DO  µn   n    kdn  K n  N  K 0  DO  a.

(Persamaan 33)

menghitung nilai kn pada suhu 120C menggunakan Persamaan 34:

kn,T  kn,T T 20 c.

(Persamaan 32)

menghitung nilai µn,m pada suhu 120C menggunakan Persamaan 33:

n,m,T  m T 20 b.

nitrifikasi

(Persamaan 34)

menghitung nilia kdn pada suhu 120C menggunakan Persamaan 35:

kdn,T  kdn,T T 20

(Persamaan 35)

10. Menghitung nilai theoretical dan nilai perancangan SRT a. Menghitung nilai teoritis SRT dengan Persamaan 36 :

SRTteori  1 / µn b.

(Persamaan 36)

Menghitung nilai SRT untuk perancangan dengan Persamaan 37:

Safety Factor  TKN peak / TKNaverage SRT 

 FS  teoritikal SRT 

(Persamaan 37)

17

11. Menentukan produksi biomasa menggunakan Persamaan 38:

PX, biomassa  

a.

QY ( S0  S ) ( f )(k )QY ( S0  S ) SRT  bagian a   d d  bagian b  1  K d ( SRT ) 1  kd ( SRT )

QYn ( NOx )  bagian c  1  kdn ( SRT )

(Persamaan 38) Mengidentifikasi nilai-nilai yang terdapat pada Persamaan di atas Nilai yang diketahui yaitu Q,Y,S0,kd,µm,Yn, kdn.120C menghitung nilai S dengan Persamaan 39:

S

b.

K s [1  (kd ) SRT ] SRT ( m  kd )  1

(Persamaan 39)

Mensubstitusikan nilai di atas ke dalam Persamaan untuk menghitung nilai Px, bio

12. Menghitung jumlah nitrogen yang teroksidasi ke nitrat menggunakan Persamaan 40:

NOx  TKN – Ne – 0.12 Px, bio / Q (Persamaan 40) 13. Menentukan konsentrasi dan massa dari VSS dan TSS di dalam tangki aerator. Mass = Px(SRT) a. Menghitung konsentrasi VSS dan TSS di dalam aerator basin. 

Px,VSS ; menggunakan Persamaan 41:

PX, VSS  PX, bio  Q(nbVSS )

(Persamaan 41)

Menghitung massa VSS dan TSS dalam aerator basin 

Massa MLVSS menggunakan Persamaan 42:

 XVSS V  



P

x,VSS

 SRT

(Persamaan 42)

 SRT

(Persamaan 43)

Massa MLSS menggunakan Persamaan 43:

 XTSS  V 



P

x,TSS

14. Perhitungan konsentrasi massa MLSS dan penentuan volume tangki aerasi sertas detetntion time menggunakan perhitungan massa TSS a. Menghitung volume tangki aerasi Jika diketahui nilai (V) (XTSS) dan At MLSS, maka perhitungan yang dilakukan menggunakan Persamaan 44:

V  Q.SRT b.

(Persamaan 44)

Menghitung waktu tinggal padatan pada tangki aerasi menggunakan Persamaan 45:

  V / Q

(Persamaan 45)

18

c.

Menghitung MLVSS menggunakan Persamaan 46:

Fraksi VSS  ( X VSS ) V  / ( X TSS ) V  MLVSS  ( X VSS ) V  / ( X TSS ) V 

(Persamaan 46)

15. Menentukan F/M dan BOD volumetric loading a. Menghitung F/M menggunakan Persamaan 47:

F/ M 

b.

QS0 gBOD  XV gMLVSS .hari

(Persamaan 47)

Menghitung volumetric BOD loading menggunakan Persamaan 48:

BOD Loading 

QS0 kgBOD  XV m3 .hari

(Persamaan 48)

16. Menentukan nilai observed yield berdasarkan nilai TSS dan VSS Observed yield = g TSS / g bCOD dan diketahui nilai Px,TSS, perhitungan menggunakan Persamaan 49:

bCOD removed  Q S0  S a.

(Persamaan 49)

Observed yield berdasarkan TSS menggunakan Persamaan 50:

Yobs,TSS  PX, TSS / bCOD removed  Kg TSS / Kg bCOD  g TSS / g bCOD x 1.6 g bCOD / g BOD (Persamaan 50) b.

Observed yield berdasarkan nilai VSS menggunakan Persamaan 51:

Observed yield  berdasarkan VSS 

 g TSS

/ g bCOD 

(fraksiVSS / g TSS )(rasiobCOD / BOD) (Persamaan 51) 17. Menghitung permintaan O2 menggunakan Persamaan 52:

R 0  Q S0 – S – 1.42 PX.bio  4.33 Q  NOx  (Persamaan 52) 18. Perhitungan gelembung aerasi dan penentuan laju alir udara pada lajualir ratarata. Prosedur tahapan ini sama seperti tahapan no.8 a. Menentukan SOTR menggunakan Persamaan 53:

  cs ,20 SOTR  AOTR   (Persamaan 53)    F  (  cs ',T , H  cL ) 

19

b.

Menghitung laju alir udara menggunakan Persamaan 54:

m3 / min 

SOTR (Persamaan 54) ( E )(60 min/ h)( KgO2 / m3air )

19. Estimasi BOD pada efluen (penyisihan BOD dengan nitrifikasi) menggunakan Persamaan 55:

 gBOD  0.85 gVSS  3 BODe  sBOD     TSS , g / m  (Persamaan 55) 1.42 gVSS gTSS    20. Perancangan clarifier sekunder untuk kedua proses yaitu dengan nitrifikasi dan tanpa nitrifikasi. a. Pendefenisian rasio lumpur yang diproses kembali menggunakan Persamaan 56: ; dengan asumsi massa lumpur adalah signifikan = Laju alir lumpur yang diproses kembali , m3/d = konsentrasi lumpur yang diproses kembali, mg/L Recycle Activated sludge = Sehingga ,

, dan

R b.

X Xr  X

(Persamaan 56)

Menghitung ukuran dari clarifier. Dengan menggunakan Persamaan diatas, dan diketahui nilai , maka perhitungan nilai R dapat dilakukan, serta area menggunakan Persamaan 57.

Luas area  Debit lim bah / asumsi nilai hydraulic application rate (Persamaan 57)

4  area 3.14 Volume  Q.HRT

Diameter 

(Persamaan 58) (Persamaan 59)

HRT = Hydraulic retention time

Tinggi 

c.

V    1 2    D   4  2 

(Persamaan 60)

Cek solids loading Sloids Loading Rate (SLR)

(Q  Qr )( MLSS ) 1  R  (Q)( MLSS )  (Persamaan 61) A A Dimana A = Luas permukaan, m2

A

 4

( Diameter )2 ( jumlahclarifier )

(Persamaan 62)

20

21. Menghitung persentase penyisihan BOD dan TSS pada proses sedimentasi primer. Perhitungan luas permukaan tangki menggunakan Persamaan 63.

A

Q OR

(Persamaan 63)

OR = Overflow rate. Q = Debit air limbah yang masuk. Perhitungan volume tangki menggunakan Persamaan 64.

Tinggi 

A lebartan gki

(Persamaan 64)

V  Lebar.tinggi.kedalaman

(Persamaan 65)

Perhitungan overflowrate rata-rata untuk perancangan Persamaan 66.

Q Q  A tinggi.lebar

(Persamaan 66)

Pernentuan detention time Persamaan 67.

dt 

Volume.tan gki Q

(Persamaan 67)

Perhitungan penyisihan BOD dan TSS menggunakan Persamaan 68.

dt a  b(dt )

(Persamaan 68)

a dan b merupakan konstanta yang memiliki nilai yang berbeda pada perhitungan penyisihan BOD dan TSS. Nilai a dan b dapat dilihat pada Tabel 2 dibawah ini. Tabel 2. Koefisien a dan b untuk perhitungan pada proses sedimentasi primer. Perhitungan Penyisihan BOD Penyisihan TSS

a 0.018 0.0075

b 0.02 0.014

22. Perhitungan laju alir limbah efluen, lumpur yag dibuang, dan lumpur yang akan diproses kembali. Perhitungan laju lumpur yang menjadi limbah menggunakan Persamaan 69.

Qw 

VX X R SRT

(Persamaan 69)

X = Konsentrasi MLSS Xr = Konsentrasi lumpur yang dibuang

21

Perhitungan laju limbah efluen menggunakan Persamaan 70.

Qe  Q  QW

(Persamaan 70)

Perhitungan laju lumpur aktif yang diproses kembali menggunakan Persamaan 71.

QR  3.2.2

XQ XR  X

(Persamaan 71)

Proses Penyisihan Nitrogen Secara Biologis (Nitrifikasi dan denitrifikasi)

Proses penyisihan nitrogen secara biologis meliputi sebuah zona aerobik yang mana tempat nitrifikasi terjadi. Tipe dari pertumbuhan padatan tersuspensi pada proses peniyisihan nitrogen secara biologis dapat dikategorikan menjadi dua yaitu single-sludge dan two-sludge. Pada single-sludge, pemisahan yang terjadi hanya sekali. Pada sistem two-sludge, sistem terdiri dari sebuah proses aerobik untuk nitrifikasi dan proses anoksik untuk denitrifikasi. Skema proses penyisihan nitrogen dapat dilihat pada Gambar 8. Perhitungan yang digunakan menggunakan metode single sludge. Koefisien biokinetik yang digunakan pada simulasi model kurva SDNRb ditunjukkan pada Tabel 6. Nitrate feed

Influent Anoxic

Secondary clarifier Effluent

Aerobic/ nitrification

Return activated sludge Sludge

Gambar 9. Skema proses lumpur aktif penyisihan nitrogen (Metcalf and Eddy,2003).

3.2.2.1 Perancangan proses Anoksik / Aerobik 1. Menentukan konsentrasi biomassa aktif dan mensubstitusikan V/Q terhadap τ (detention time). Perhitungan menggunakan persamaan 72.

 Q( SRT )   Y ( S0  S )  Xb    1  k ( SRT )   V d  

(Persamaan 72)

Dimana S0-S ≈ S0 2.

Menentukan rasio internal recycle menggunakan Persamaan 73.

IR 

NO3  1.0  R Ne

(Persamaan 73)

22

3.

Menentukan jumlah NO3-N pada tangki aerasi menggunakan Persamaan 74.

Laju alir ke tangki anoksik  IR Q  RQ NOx , feed 

 laju alir ke tangki anoksik 

 NO -N 3

aerator

,g / m3 

(Persamaan 74) 4.

Menentukan volume kondisi anoksik menggunakan Persamaan 75. Prakiraan Detention time = 2.5 H



tdet ention , hari 24 jam / hari

(Persamaan 75)

Maka volumenya dihitung menggunakan Persamaan 76:

Vnox   x Q 5.

Menentukan rasio F/Mb Persamaan 77.

F / Mb 

6.

(Persamaan 76)

QS0 Vnox ( X b )

(Persamaan 77)

Menentukan SDNR(specific denitrification rate) Untuk menghitung nilai SDNR maka harus diketahui nilai SDNR berdasarkan nilai grafik yang ditentukan dari nilai fraksi rbCOD. Perhitungan dilakukan menggunakan Persamaan 78.

Fraksi rbCOD  rbCOD / bCod

(Persamaan 78)

Perhitungan nilai SDNR pada suhu tertentu menggunakan Persamaan 79.

SDNRT  SDNR20 T 20

(Persamaan 79)

Dimana = koefisien temperature = suhu, 0C 7. a.

Menentukan jumlah NO3-N yang dapat tereduksi Cek nilai NOr berdasarkan nilai τ. Perhitungan menggunakan Persamaan 80.

NOr   Vnox  SDNR   MLVSS, biomassa  (Persamaan 80) Lalu melakukan perbandingkan nilai NOr dengan NOx ,feed, b.

Evaluasi nilai baru dari τ (detention time) Jika nilai SDNR lebih tinggi daripada rasio F/M untuk reaktor yang lebih kecil, maka waktu tunda padatan dapat dievaluasi dengan mencoba nilai baru.

Vnox    h  /  24 h / d   x  influent folwrate  (Persamaan 81)

F / Mb  c.

QS0 Vnox ( X b )

(Persamaan 82)

Menentukan nilai SDNR baru

SDNRT  SDNR20 T 20 (Persamaan 83)

23

d.

Menentukan jumlah nitrat yang dapat tereduksi menggunakan Persamaan 84. NOr = (Vnox) (SDNR) (MLVSS,biomassa)

Rasio kapasitas  NOr / NOx ,feed e.

(Persamaan 84)

Jika nilai >=1 maka nilai detention time diterima Menyetarakan hasil nilai SDNR berdasarkan nilai MLSS menggunakan Persamaan 85.

SDNR  MLSS

 SDNR  Xb / Xr  (Persamaan 85)

Nilai perhitungan berkisar antar 0.04 sampai 0.42 g/g.d. 8.

Langkah berikutnya adalah tahapan nitrifikasi dan penentuan kebutuhan oksigen. Diketahui R0 (tanpa denitrifikasi) = lihat nilai yang didapat pada no.17 proses penyisihan BOD. Jumlah oksigen yang disuplai oleh proses reduksi nitrat dihitung menggunakan Persamaan 86.

 g O2 / g NO3  N  x  NOx  konsentrasi nitrat  x  Q  x  0.001 kg / g 

Oxygen credit 

Kebutuhan O2  R 0  oxygen credit (Persamaan 86) 9.

penentuan energi proses pencampuran pada zona anoksik diketahui energi pada pencampuran dan volume, sehingga

power  mixing energy x volume 3.2.3

(Persamaan 87)

Proses Penyisihan Fosfor Secara Biologis Aerobic (nitrate) recycle

Influent Anaerobic

Anoxic

Effluent

Aerobic

Return activated sludge Sludge

Gambar 10. Skema proses lumpur aktif penyisihan fosfor (Metcalf and Eddy,2003).

24

1.

Menentukan ketersediaan rbCOD untuk proses penyisihan fosfor menggunakan kesetimbangan massa pada influent sampai reaktor.

a.

Menghitung kesetimbangan massa pada nitrat menggunakan Persamaan 88.

QRAS  NO3  N inf  Q RAS  NO3  N RAS   Q  Q RAS  NO3  N React Dimana QRAS 

 x  Q ; x  nilai

 NO3  N react  nitrate feed to reactor (Persamaan 88) b.

Menentukan rbCOD menggunakan Persamaan 89.

rbCOD equivalent   NO3  N React   rbCOD / nitrat   NO3  N  rbCODavailable forPremoval  rbCOD  rbCOD equivalent (Persamaan 89) 2.

Penyisihan fosfor dengan mekanisme biologis menggunakan persamaan 90.

rbCOD 10 grbCOD / P 3.

(Persamaan 90)

Menentukan penggunaan fosfor pada sintetis biomassa heterotrofik menggunakan Persamaan 91.

PX, biomassa 

QY ( S0  S ) QY ( NO )  bagian a   n x  bagian c  (Persamaan 91) 1  K d ( SRT ) 1  kdn ( SRT ) Pused 

4.

 kadar fosfor pada heterotrophic biomass  x  Px, bio  (Persamaan 92)

Menentukan efluen fosfor yang larut menggunakan Persamaan 93. P tersisih = (Penyisihan fosfor secara biologis + Pused) Efluen = nilai fosfor – P yang tersisih (Persamaan 93)

5.

Menentukan kandungan P pada limbah lumpur menggunakan Persamaan 94.

a.

Perhitungan total fosfor pada lumpur

Total P pada lumpur 

 P tersisih  flowrate 

(Persamaan 94)

25

b.

Menentukan total produksi lumpur menggunakan persamaan 96. Menggabungkan Persamaan dibawah ini :

PX, sludge  

QY ( S0  S ) ( f )(k )QY ( S0  S ) SRT  bagian a   d d  bagian b  1  K d ( SRT ) 1  kd ( SRT )

QYn ( NO3 )  bagian c   Q(nbVSS )  bagian d  1  kdn ( SRT ) (Persamaan 95)

dengan Px,TSS = Sehingga menjadi

PX, biomassa  

QY ( S0  S ) ( f )(k )QY ( S0  S ) SRT  bagian a   d d  bagian b  1  K d ( SRT )0.85 1  kd ( SRT )0.85

QYn ( NO3 )  bagian c   Q(nbVSS )  bagian d   Q(iTSS ) 1  kdn ( SRT )0.85 (Persamaan 96)

Dan persentase fosfor menggunakan Persamaan 97 :

Fosfor (%)  3.3

Fosforsludge Pr oduksisludge

(Persamaan 97)

Analisis Komponen dan Desain Model 3.3.1. Analisis Komponen Model Analisis komponen model pada pemodelan proses lumpur aktif terdiri dari empat tahap. Tahap pertama yaitu analisis kebutuhan pengguna (staf/ operator pengolahan air limbah), kemudian mendeskripsi model yang sesuai dengan kebutuhan pengguna, selanjutnya mengidentifikasi informasi yang dibutuhkan dalam membangun model, dan yang terakhir adalah identifikasi kebutuhan fungsional model yang meliputi kebutuhan data, perangkat lunak, perangkat keras, serta pemeliharaan model yang telah dibangun. Diagram alir tahapan analisis komponen model dapat dilihat pada Gambar 11.

26

START

Kebutuhan Pengguna (Staf pengolahan limbah)

Deskripsi Model

Identifikiasi Informasi yang Dibutuhkan

Kebutuhan Fungsional Model Output : 1. Data 2. Software (Perangkat lunak) 3.Hardware (Perangkat keras) 4.Pemeliharaan Model

END

Gambar11. Tahapan analisis komponen model proses lumpur aktif.

27

3.3.2.

Desain Model Pada tahapan perancangan desain, metode yang digunakan dalam perancangan adalah metode pemodelan berbasis objek yaitu dengan menggunakan UML (Unified Modelling Language). Berdasarkan UML, pemodelan dirancang dengan mengunakan empat jenis diagram. Diagram – diagram tersebut terdiri dari : a. Diagram kasus (Usecase diagram) Diagram kasus digunakan untuk mendapatkan kebutuhan fungsional dari sebuah sistem, menggambarkan interaksi antara pengguna dan sistem, dan menjelaskan secara naratif bagaimana sistem akan digunakan (Raharjo and Mahastama,2010). b.

Diagram aktivitas (Activity diagram) Diagram aktivitas digunakan untuk menjelaskan kegiatan yang terjadi pada sistem atau menjelaskan aliran kerja suatu sistem (Raharjo and Mahastama,2010).

c.

Diagram keadaan (Statechart diagram) Diagram ini digunakan untuk mendeskripsikan bagaimana suatu objek mengalami perubahan status dari kegiatan / aktivitas yang terjadi pada sistem (Anonim,2010).

d.

Diagram kelas (Class diagram) Class Diagram digunakan untuk menampilkan beberapa kelas/objek dan hubungan antara objek yang terdapat pada sistem. Diagram kelas merupakan alat terbaik dalam perancangan perangkat lunak. Diagram kelas membantu pengembang mendapatkan struktur sistem dan menghasilkan rancangan sistem yang baik (Boggs and Boggs,2002).

3.4

Implementasi Model Tahapan implementasi model adalah tahap penterjemahan desain sistem yang telah dibuat ke dalam pemrograman perangkat lunak atau pemodelan aplikatif. Tahapan implementasi meliputi perancangan model, pembuatan perangkat lunak, dan manajemen basis data. Implementasi pemodelan proses lumpur aktif (ActivatedSludge 0.1) pada proses perancangan model menggunakan Microsoft Visio 2007 dan Sybase Power Designer versi 15.3 2010 , proses pembuatan perangkat lunak menggunakan program Borland Delphi 7.0 dan untuk manajemen basis data menggunakan Microsoft Access 2007 dan MySQL oracle 2009.Tahapan implementasi model dapat dilihat pada Gambar 12 dibawah ini.

28

START

Perancangan UML Dengan Power Designer 15.3, dan Microsoft Visio

Pemrograman model activated sludge Dengan Borland Delphi 7.0

Pengolahan database dengan MySQL dan ODBC connector

Program Activated sludge 0.1

END

Gambar 12. Tahap implementasi model proses lumpur aktif.

3.5

Analisis Hasil Perhitungan Hasil perhitungan dibagi menjadi dua yaitu hasil perhitungan perancangan proses dan hasil perhitungan simulasi proses lumpur aktif. Nilai yang didapatkan dari perhitungan perancangan proses yaitu nilai konstruksi terbaik untuk pengolahan air limbah yang dihasilkan oleh industri. Simulasi pemodelan dilakukan pada nilai yang didapatkan dari perhitungan perancangan proses dengan cara mengubah beberapa nilai sehingga dapat dilihat pengaruh yang ditimbulkan jika nilai tersebut diubah. Nilai yang disimulasikan adalah nilai SRT (Waktu keseluruhan proses) pada tangki dan laju alir limbah (laju efluen, laju lumpur yang dibuang, laju lumpur yang akan diproses kembali).

3.6

Verifikasi Model Tahapan verifikasi model merupakan tahapan yang berfungsi untuk mengetahui apakah program/ model yang telah dibuat berhasil menghasilkan output yang diinginkan. Pada pemodelan ini, verifikasi dibagi menjadi dua, yaitu verifikasi proses perhitungan dalam pemodelan dan verifikasi program / perangkat lunak pemodelan.

29

IV. 4.1

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis Komponen Model 4.1.1

Deskripsi Model

Pemodelan proses lumpur aktif yang akan dibangun ini diberi nama activatedsludge.0.1 (as.0.1). Pemodelan proses ini adalah pemodelan berbasis komputer (perangkat lunak) yang dalam perancangannya menggunakan UML (Unified modeling language). UML dapat memudahkan dalam perencanaan pemodelan yang akan dibuat. Pemodelan proses lumpur aktif ini memiliki tiga proses perhitungan yaitu penyisihan BOD (Biological Oxygen Demand), penyisihan Nitrogen, dan penyisihan fosfor. Informasi yang dibutuhkan dalam melakukan perhitungan meliputi karakteristik air limbah, nilai koefisien kinetik yang digunakan, dan parameter lainnya pada proses lumpur aktif (Debit limbah,suhu,waktu proses, dan konsentrasi padatan). Struktur model yang akan dibangun dapat dilihat pada Gambar 13. Sumber data karakteristik air limbah industri pertanian yang digunakan untuk melakukan perhitungan pada program activatedsludge.0.1 berasal dari PTPN I Tanjung Seumantoh, Aceh Tamiang provinsi Aceh. Kemudian data karakteristik air limbah tersebut akan dihitung untuk penyisihan BOD, Nitrogen, dan fosfor. Sehingga, keluaran yang diharapkan adalah hasil perhitungan untuk perancangan proses lumpur aktif. 4.1.2

Konfigurasi Model Konfigurasi model merupakan tahapan pengaturan komponen–komponen yang mendukung dalam membangun model. Konfigurasi yang dilakukan yaitu meliputi sistem manajemen dialog dan sistem manajemen basis data. Sistem manajemen dialog yaitu fasilitas yang digunakan untuk terjadinya komunikasi antara pengguna dan model yang telah dibuat (Syaifudin,2011). Sistem manajemen dialog yang meliputi perancangan tampilan program menggunakan perangkat lunak Borland Delphi 7.0. Pada pembuatan program terdapat penambahan komponen flash, sehingga tampilan menjadi lebih bervariasi. Flash yang digunakan menggunakan komponen yang telah ada di dalam Delphi yaitu Shockwave flash. Sistem manajemen basis data merupakan sistem pengatur data yang digunakan untuk perhitungan. Manajemen basis data dibutuhkan untuk mengelola data yang masuk,menghapus data, menyimpan data dan mengolah data yang digunakan selama proses perhitungan dan hasil dari perhitungan. Pada pengembangan pemodelan ini ke dalam pemrograman manajemen database yang digunakan yaitu dengan MySQL dan didukung oleh Microsoft Access 2007 sebagai manajemen basis data lokal yang jika dikembangkan dapat menjadi basis data online. 4.1.3

Kebutuhan Fungsional Model Kebutuhan fungsional model menjelaskan kebutuhan-kebutuhan dalam membangun model yang meliputi perangkat keras, perangkat lunak, dan pemeliharaan sistem. a. Kebutuhan perangkat lunak dan perangkat keras. Perangkat lunak yang dibutuhkan untuk membangun program ActivatedSludge.0.1 dan menjalankan program ini antara lain menggunakan sistem

30

b.

operasi Windows Seven Home Premium, Microsoft Access 2007 , Adobe flashplayer 10.0, serta perantara koneksi database MySQL dengan ODBC connector. Kebutuhan-kebutuhan perangkat keras untuk menjalankan program ActivatedSludge.0.1 antara lain prosesor IntelI core duo 1.73 GHz atau yang setara, RAM minimal 1.5 GB, Ruang kosong pada hardisk sebesar 100 MB, Printer dan monitor sebagai media keluaran data, dan perangkat lain seperti keyboard dan mouse. Pemeliharaan model. Pemeliharaan model yang telah dibuat diperlukan agar model yang telah dibangun dan menjadi sebuah program aplikasi dapat digunakan dengan baik dan mengurangi terjadinya kerusakan pada program. Kegiatan pemeliharaan meliputi pembaruan data dan pemeliharaan data dari kerusakan data yang disebabkan oleh pengguna ataupun kesalahan sistem.

4.2

Desain Model Berbasis UML (Unified Language Modeling) Pada tahapan desain model, perancangan dilakukan menggunakan UML (Unified modeling language). UML adalah metode pemodelan berbasis objek yang memudahkan pengembang sistem dalam perancangan model dan penterjemahan modelnya ke dalam bahasa pemrograman (Boggs and Boggs,2002). Di dalam UML terdapat diagram-diagram yang digunakan untuk merancang suatu model. Pada perancangan program ActivatedSludge0.1 ini, diagramdiagram yang digunakan dalam perancangan yaitu diagram kasus, diagram aktivitas, diagram keadaan, dan diagram kelas. Pembuatan diagram – diagram tersebut menggunakan perangkat lunak Power designer 15.3. 4.2.1

Use Case Diagram (Diagram Kasus) Hal pertama yang dilakukan dalam merancang model ActivatedSludge.0.1 berbasis objek menggunakan UML adalah membuat diagram kasus (Use case diagram). Diagram kasus adalah diagram yang menunjukkan hubungan antara aktor dan kasus yang terjadi dengan sistem yang akan dibuat. Diagram ini juga sering digunakan untuk memberikan Gambaran bagian-bagian yang dibutuhkan dalam membangun sistem atau model proses bisnis dan analisis kebutuhan yang digunakan pada model diagram kasus sistem (Ambler,2005). Pada diagram kasus pemodelan proses lumpur aktif ini terdapat aktor, hubungan (Relationship), dan kasus yang terjadi di dalam model yang dibangun. Aktor merupakan segala sesuatu yang berinteraksi dengan model yang dibangun , Berdasarkan diagram kasus yang ditunjukkan pada Gambar 14 maka yang menjadi aktor dalam diagram kasus model ini adalah staf/operator pengolahan limbah cair. Terdapat Sembilan kasus pada usecase diagram model proses lumpur aktif yang dicirikan dengan bentuk elips, Sembilan kasus tersebut terdiri dari lima kasus perhitungan utama, dua kasus include, dan dua kasus extend. Aksi atau kasus yang dapat dilakukan pada pemodelan ini yaitu pemilihan industri, proses input nilai karakteristik air limbah, proses perhitungan penyisihan BOD, nitrogen, dan fosfor, melihat Tabel nilai koefisien, melihat daftar istilah, dan yang terakhir adalah melihat nilai SDNR pada grafik untuk menghitung penyisihan nitrogen. Tahap pertama yang dilakukan oleh aktor yaitu pemilihan industri setelah itu melakukan input nilai karakteristik air limbah, kemudian melakukan proses perhitungan. Relationship pada diagram kasus merupakan suatu hubungan yang menjelaskan interaksi antar kasus pada model yang dibangun. Pada hubungan antar kasus terdapat hubungan extend dan include. Include adalah hubungan yang digunakan jika kasus yang pertama merupakan syarat penting terhadap kasus yang lainnya. Sedangkan extend

31

adalah kebalikan dari include, yaitu hubungan yang terjadi jika suatu kasus tidak harus dipenuhi oleh kasus lain jika kasus yang lain tersebut telah terpenuhi syaratnya.

Melihat tabel nilai koefisien

<<extend>>

Evaluasi nilai karakteristik air limbah

<>

Perhitungan proses penyisihan BOD Keterangan : Extend : Suatu kasus yang harus dipenuhi oleh kasus lain Include : Suatu kasus yang tidak harus dipenuhi oleh kasus lain : Notasi yang menggambarkan suatu kasus : Notasi yang menggambarkan hubungan antar kasus Gambar 13. Contoh hubungan extend dan include. Berdasarkan Gambar 13 dapat dijelaskan bahwa Tabel nilai koefisien menjadi extend bagi perhitungan penyisihan BOD, karena jika operator yang melakukan perhitungan telah mengetahui nilai yang akan diinputkannya maka operator tersebut tidak diharuskan melihat Tabel nilai koefisien terlebih dahulu. Nilai karakteristik air limbah merupakan include bagi proses penyisihan BOD, hal tersebut karena nilai karakteristik air limbah merupakan syarat untuk melakukan perhitungan sehingga nilainya harus diinputkan terlebih dahulu.

32

Memilih industri

<>

Evaluasi nilai karakteristik air limbah <> <>

Menghitung proses penyisihan BOD

Menghitung proses penyisihan BODnitrifikasi

Operator divisi pengolahan limbah cair

<>

Menghitung proses penyisihan nitrogen <<extend>>

<<extend>>

Menghitung proses penyisihan fosfor <<extend>> <<extend>> <<extend>>

Melihat tabel daftar istilah <<extend>> <<extend>> <<extend>>

Melihat tabel nilai koefisien

<>

Melihat grafik nilai SDNR (Spesific denitrification rate)

Keterangan : Extend : Suatu kasus yang harus dipenuhi oleh kasus lain Include : Suatu kasus yang tidak harus dipenuhi oleh kasus lain : Notasi yang menggambarkan suatu kasus : Notasi yang menggambarkan hubungan antar kasus Gambar 14. Diagram kasus model program proses lumpur aktif.

33

4.2.2

Diagram Aktivitas (Activity Diagram) Diagram aktivitas menggambarkan berbagai aktivitas dalam sistem yang sedang dirancang, bagaimana masing-masing aktivitas berawal, keputusan (decision) yang mungkin terjadi, dan bagaimana mereka berakhir. Diagram aktivitas juga dapat menggambarkan proses paralel yang mungkin terjadi pada beberapa eksekusi. Diagram aktivitas menggambarkan proses-proses dan jalur-jalur aktivitas dari level atas secara umum. Sebuah aktivitas dapat direalisasikan oleh satu kasus atau lebih. Aktivitas menggambarkan proses yang berjalan . Diagram aktivitas akan sulit dipahami jika di dalamnya terdapat banyak pemilihan atau alternatif (Boggs and Boggs,2002). Gambar 15 merupakan diagram aktivitas model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1). Berdasarkan diagram aktivitas model activatedsludge.0.1 , diagram aktivitas dimulai dengan notasi bulat hitam yang disebut dengan Initial node dan berakhir dengan bulatan putih yang disebut activity final. Pada diagram aktivitas model ini terdapat kegiatan-kegiatan yang akan terjadi pada model activatedsludge.0.1 yang dicirikan dengan bentuk segiempat dan terdapat juga pengambilan keputusan yang dicirikan dengan simbol diamond, pemilihan terjadi jika terdapat pilihan pada model. Berdasarkan diagram aktivitas pada Gambar 15 dapat dilihat bahwa aktivitas yang pertama kali dapat dilakukan oleh pengguna (operator divisi pengolahan limbah cair) setelah menjalankan aplikasi adalah memasukkan nama pengguna dan kata sandi pada halaman login. Kemudian terdapat pemilihan karakteristik air limbah berdasarkan data industri yang telah disediakan untuk melakukan proses perhitungan, hasil perhitungan yang didapatkan dapat dicetak dan jika pengguna ingin melanjutkan perhitungan, maka pengguna dapat kembali ke pemilihan proses perhitungan. Apabila pengguna tidak ingin melanjutkan proses perhitungan maka terdapat pilihan keluar dari program. Perhitungan yang dilakukan ada empat jenis yaitu penyisihan BOD, BOD-nitrifikasi, penyisihan nitrogen dan penyisihan fosfor.

34

Start

Membuka tampilan antarmuka program Menunjukkan tampilan antarmuka program

Menunjukkan halaman login

Melakukan login Decision login

[NO]

[YES] Memilih industri

Menampilkan halaman pemilihan industri

Menunjukkan halaman pemilihan proses perhitungan

Memilih proses perhitungan

Decision perhitungan

[NO]

[YES] Memasukkan nilai input

Menunjukkan halaman perhitungan

Menampilkan hasil perhitungan Mencetak hasil perhitungan

Keluar dari program [NO]

Decision exit

[Success]

: Notasi yang menggambarkan suatu aktivitas : Notasi yang menggambarkan suatu alternative pilihan : Notasi yang menggambarkan awal dan akhir sistem Exit : Notasi yang menggambarkan hubungan antar program kasus Gambar 15. Diagram aktivitas model program proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1).

35

4.2.3

Diagram Keadaan (Statechart Diagram) Diagram keadaan merupakan diagram yang mendefinisikan perilaku suatu objek atau keseluruhan objek. Ruang lingkup diagram keadaan adalah kehidupan seluruh objek (Ojo and Estevez,2005). Sangat bermanfaat apabila kita membuat diagram ini terlebih dahulu dalam memodelkan sebuah proses untuk membantu memahami proses secara keseluruhan. Diagram keadaan dibuat berdasarkan sebuah atau beberapa kasus pada diagram kasus. Gambar 16 menunjukkan diagram keadaan model proses lumpur aktif secara keseluruhan pada penerapannya di pemrograman. Diagram keadaan terdiri dari keadaan awal dan keadaan akhir, aktivitas/keadaan (state), kemudian suatu keadaan dengan keadaan lainnya dihubungkan oleh suatu notasi yang disebut relationship (tanda panah). State adalah kondisi-kondisi yang terjadi di dalam model yang dibangun dan memiliki hubungan satu sama lain sesuai urutan terjadi kondisinya. Berdasarkan Gambar 16, dapat dilihat bahwa diagram ini diawali dengan simbol lingkaran hitam dan saat program akan berhenti maka diakhiri dengan keadaan akhir (lingkaran). Kondisi yang terjadi pada umumnya sama dengan kegiatan – kegiatan yang ada pada diagram aktivitas, yang membedakannya adalah diagram keadaan merupakan akibat dari kegiatankegiatan yang dilakukan. Contohnya jika pada diagram aktivitas melakukan pemilihan industri dan proses perhitungan, maka akibatnya kondisi pemilihan akan terproses dan akan selesai sehingga pada diagram keadaan terdapat kondisi “Finished selection process”.

36

Start Pemilihan industri [memilih perhitungan] Pemilihan perhitungan

[Batal melakukan perhitungan]

Batal

[Perhitungan terpilih]

[YES]

Proses pemilihan selesai [Konfirmasi pemilihan perhitungan] Konfirmasi [Melakukan input parameter perhitungan] Halaman nilai input [Parameter perhitungan telah diinputkan] Input nilai selesai [Konfirmasi nilai parameter] Konfirmasi nilai input [Melakukan perhitungan] Proses perhitungan [Perhitungan selesai] Perhitungan selesai [Mencetak hasil perhitungan] Cetak hasil perhitungan

[YES]

[NO]

End

Keterangan : : Notasi yang menggambarkan suatu keadaan : Notasi yang menggambarkan awal dan akhir sistem : Notasi yang menggambarkan hubungan antar keadaan Gambar 16. Diagram keadaan model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1).

37

4.2.4

Diagram Kelas (Class diagram) Diagram kelas adalah diagram yang menunjukkan kelas-kelas dari sistem atau model yang dibangun, hubungan timbal balik, operasi dan atribut kelas. Diagram kelas ini juga digunakan untuk menganalisis persyaratan dalam bentuk analisis / konseptual model dan menggambarkan detail perancangan berbasis objek atau pemrograman berbasis objek. Sebuah kelas model terdiri dari satu atau lebih kelas diagram yang mendukung spesifikasi yang menggambarkan unsur-unsur model, termasuk kelas, hubungan antar kelas, dan tampilan antar muka (Ambler,2005). Pada suatu kelas terdiri dari objek-objek yang memiliki nama kelas, atribut, dan operasi (Ojo and Estevez,2005). Menurut Sumirat (2010), nama kelas haruslah unik, karena ini adalah identitas yang dimiliki oleh setiap kelas. Atribut menunjukkan informasi yang dimiliki oleh suatu kelas, bisa juga disebut informasi yang berhubungan dengan kelas. Operasi digunakan untuk menunjukkan apa yang suatu kelas bisa lakukan atau apa yang bisa dilakukan pada suatu kelas. Sebelum membuat diagram kelas, sebaiknya terlebih dahulu membuat usecase dan diagram aktivitas agar mempermudah identifikasi kelas pada model. Operator (staff) divisi pengolahan limbah cair - username : int - password : int 0..1 staff

0..* manajer

0..* staff

0..* industri

0..* grafik

0..1 perhitungan

0..1 manajer 0..* Laporan hasil perhitungan (report)

0..1 admin

Grafik - SDNR (spesific denitrification rate) : int

Manajer - username : int - password : int

-

0..1 admin admin - username : int - password : int

Laporan hasil perhitungan (report) - Karakteristik air limbah : int - Penyisihan BOD : int - Penyisihan BOD-nitrifikasi : int - Penyisihan nitrogen : int - Penyisihan fosfor : int

Industri - Jenis industri : int + pilih jenis industri () : int ... 0..1 industri

0..* Perhitungan Proses perhitungan Karakteristik air limbah Penyisihan BOD Penyisihan BOD-nitrifikasi Penyisihan nitrogen Penyisihan fosfor

: int : int : int : int : int

0..* daftar istilah

Daftar istilah - Konten : int - Definisi : int

0..1 perhitungan

Keterangan : : Notasi yang menggambarkan suatu kelas : Notasi yang menggambarkan hubungan antar kelas Gambar 17. Diagram kelas model proses lumpur aktif (perangkat lunak activatedsludge.0.1).

38

Gambar 17 merupakan contoh diagram kelas model proses lumpur aktif (perangkat lunak activatedsludge.0.1). pada diagram tersebut digambarkan kelas-kelas yang menyusun model activatedsludge.0.1. Setiap kelas pada umumnya memiliki dua bagian utama yaitu bagian pertama berisi nama kelas dan bagian kedua berisi atribut kelas. Misalnya pada kelas proses perhitungan, yang menjadi nama kelas adalah proses perhitungan, dan atribut kelas yang dimiliki antara lain karakteristik air limbah, penyisihan BOD, penyisihan nitrogen, dan penyisihan fosfor. Pembuatan diagram kelas membantu pengembang mendapatkan struktur sistem/model dan menghasilkan rancangan sistem/model yang baik. Sehingga jika ditemukan kesalahan pada sistem, maka pengembang cukup memeriksa kelas-kelas yang salah atau menambahkan objek-objek yang dibutuhkan kelas dalam pengembangan sistem/modelnya. 4.2.5

Desain Basis Data Basis data biasanya merupakan salah satu bagian dari suatu sistem informasi yang besar yang antara lain terdiri dari data, perangkat lunak DBMS (database management sistem), perangkat keras computer, perangkat lunak dan sistem operasi computer, programprogram aplikasi dan pemrograman (Anonim,2011). Perancangan basis data merupakan tahapan pendukung sistem yang menggunakan data-data pada pengembangannya. Perancangan basis data diperlukan untuk memudahkan pengembang dalam pengembangan sistem/modelnya dalam hal pemeliharan data. Perancangan yang baik dapat memudahkan pengembang jika terdapat kesalahan pada sistem atau model yang akan dibangun. Desain basis data terdiri dari data model dan kapasitas akses data. Data model dibagi menjadi dua yaitu secara konseptual (conceptual data model) dan secara pisikal (physical data model). 4.2.5.1 CDM (Conceptual Data Model) Data model adalah sekumpulan konsep yang digunakan untuk menjelaskan struktur dari basis data dan memberikan Gambaran tingkat-tingkat abstraksi data. Data model juga mencakup sekumpulan operasi yang dapat dilakukan terhadap data yang dihimpun dalam basis data. Terdapat tiga kategori dari model data yaitu conceptual data model, implementation data model, dan physical data model (Murni,2011). Pada subbab ini akan dijelaskan tentang model data konseptual (CDM) dan contohnya dalam pemodelan proses lumpur aktif (aplikasi activatedsludge.0.1). Murni (2011) kembali menjelaskan, CDM merupakan model data yang memberikan Gambaran yang lengkap dari struktur basis data yaitu arti, hubungan, dan batasan-batasan. Konsep ini mudah dimengerti oleh pengguna karena konsep ini menggunakan konsep sepeti diagram kelas yang memiliki atribut, entitas, dan hubungan antar entitas. Manfaat Penggunaan CDM dalam perancangan database yaitu sebagai alat komunikasi antar pemakai basis data, designer, dan analisis. Pada CDM juga menggunakan kelas-kelas pada modelnya, sehingga skema dari CDM sama dengan diagram kelas. Gambar 18 menunjukkan hasil perubahan database ke CDM.

39

Operator (staff) divisi pengolahan limbah cair - username : int - password : int 0..1 staff

0..* manajer

0..* staff

0..* industri

0..* grafik

0..1 perhitungan

0..1 manajer 0..* Laporan hasil perhitungan (report)

0..1 admin

Grafik - SDNR (spesific denitrification rate) : int

Manajer - username : int - password : int

-

0..1 admin admin - username : int - password : int

Laporan hasil perhitungan (report) - Karakteristik air limbah : int - Penyisihan BOD : int - Penyisihan BOD-nitrifikasi : int - Penyisihan nitrogen : int - Penyisihan fosfor : int

Industri - Jenis industri : int + pilih jenis industri () : int ... 0..1 industri

0..* Perhitungan Proses perhitungan Karakteristik air limbah Penyisihan BOD Penyisihan BOD-nitrifikasi Penyisihan nitrogen Penyisihan fosfor

: int : int : int : int : int

0..* daftar istilah

Daftar istilah - Konten : int - Definisi : int

0..1 perhitungan

Gambar 18. Contoh CDM model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1). Berdasarkan Gambar 18 dapat dilihat bahwa data model secara konseptual terdiri dari kelas-kelas, kelas tersebut terdiri dari kelas pengguna (staf penanganan limbah), manajer, kelas admin, kelas data akhir(kumpulan hasil perhitungan), industri, Gambar, proses perhitungan dan daftar istilah yang terdapat pada proses perhitungan atau di dalam model proses lumpur aktif. 4.2.5.2 PDM (Physical Data Model) Merupakan model yang menggunakan sejumlah tabel untuk menggambarkan data serta hubungan antara data-data tersebut. Setiap Tabel mempunyai sejumlah kolom di mana setiap kolom memiliki nama yang unik. PDM merupakan konsumsi spesialis komputer yang mencakup detail penyimpanan data di komputer. Pada konsep ini data direpresentasi dalam bentuk record format, record oredering, dan access path (Setiawan,2009). Gambar 19 merupakan contoh PDM dari model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1).

40

Manager Operator Peng.Limbah operator username int username int manajer password int password int ... ... operator admin

admin

admin username int password int ...

manajer

report

Laporan hasil perhitungan (report) username int Evaluasi karakteristik limbah int BOD removal only int BOD removal with nitrification int Biological nitrogen removal int Biological phosphorus removal int ...

industri Industri username int Industri pertanian int ... industri perhitungan Perhitungan username int Industri pertanian int evaluasi karakteristik air limbah int BOD removal only int BOD removal with nitrification int Biological nitrogen removal int Biological phosphorus removal int ... perhitungan perhitungan

daftar istilah

grafik grafik evaluasi karakteristik air limbah BOD removal only BOD removal with nitrification Biological nitrogen removal Biological phosphorus removal SDNR ...

int int int int int int



Istilah evaluasi karakteristik air limbah BOD removal only BOD removal with nitrification Biological nitrogen removal Biological phosphorus removal konten definisi ...

int int int int int int int



Gambar 19. Contoh PDM model proses lumpur aktif (iactivatedsludge.0.1). Setelah kelas-kelas diubah ke PDM, maka selanjutnya kelas-kelas tersebut akan diubah menjadi database yang akan digunakan dalam pengembangan perangkat lunak pada tahapan implementasi model. Pada proses pembuatan database menggunakan dukungan dari perangkat lunak lainnya yaitu ODBC connector, yang menjadi perantara untuk membuat koneksi agar hasil generate dapat menjadi tabel-tabel data yang digunakan pada perhitungan model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1). 4.3

Implementasi Model Implementasi model merupakan tahap penerjemahan perancangan model yang telah dibuat kedalam bahasa pemrograman sehinggga menjadi sebuah perangkat lunak. Tahap implementasi dimulai dengan mengidentifikasi kelas-kelas yang telah dibuat pada deigram kelas. Data-data yang akan digunakan dapat diketahui dari identifikasi kelas-kelas tadi, sehingga memudahkan dalam proses perancangan model perangkat lunak. Pada implementasi model, proses implementasi didukung oleh perangkat lunak lain agar pengembangan program menjadi lebih baik.

41

Tahapan implementasi perangkat lunak model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1) meliputi desain model perangkat lunak, pemrograman, sehingga akan dihasilkan tampilan program activatedsludge.0.1. Diagram alir tahapan implementasi model dapat dilihat pada Gambar 20. START

Desain Model Perangkat Lunak (Ms. Visio, Flash Vortex, Paint, Ms. Powerpoint)

Pemrograman model activated sludge Dengan Borland Delphi 7.0

Pengolahan database dengan MySQL dan ODBC connector

Program Activated sludge 0.1

END

Gambar 20. Diagram alir proses implementasi model perangkat lunak Activatedsludge.0.1.

42

4.3.1

Desain Model Perangkat Lunak Perancangan program model perangkat lunak dari proses lumpur aktif menggunakan program Microsoft Visio 2007 yang merupakan paket dari program Microsoft Office 2007 . Proses perancangan dilakukan dengan mengidentifikasi halaman-halaman (form) apa saja yang dibutuhkan. Halaman tersebut disesuaikan dengan perancangan model yang menggunakan metode UML yaitu dengan melihat kembali diagram-diagram yang telah dibuat sebelumnya yang bertujuan untuk memudahkan identifikasi form yang dibutuhkan. Setelah diidentifikasi, maka halaman yang dibutuhkan dibagi menjadi tiga kelompok yaitu halaman pertama, halaman utama, dan halaman proses perhitungan. Halaman pertama terdiri dari splash screen dan halaman login. Pada halaman tersebut, pengguna harus memasukkan nama dan kata sandi yang telah terdaftar sehingga dapat masuk ke halaman selanjutnya. Yang kedua yaitu halaman utama yang terdiri pemilihan industri dengan nilai karakteristik air limbahnya dan pemilihan proses perhitungan seperti penyisihan BOD, penyisihan BOD-nitrifikasi, penyisihan nitrogen, dan penyisihan fosfor, serta proses tambahan yaitu evaluasi karakteristik air limbah dan skema tiap proses perhitungan. Tampilan antarmuka program dibuat dengan dukungan flash yang telah tersedia di dalam perangkat lunak Delphi 7.0 . Contoh perancangan perangkat lunak model proses lumpur aktif yang mengguanakan perangkat lunak Microsoft Visio 2007 dapat dilihat pada Gambar 21. ActivatedSludge.0.1 Form

Glossary

BOD Removal

Tools

Wastewater Characterization Introduction

Calculation process

Process Flow

Gambar 21. Perancangan halaman proses perhitungan dengan Microsoft Visio. Manajemen basis data pada program activatedsludge.0.1 adalah basis data online (online database) sehingga memungkinkan diintegrasikan dengan perangkat lunak berbasis web (web based application). Manajemen basis data online yang digunakan adalah MySQL (Oracle 2009) dengan koneksi yang digunakan adalah open database connection (ODBC) . 4.3.2

Desain Struktur Perangkat Lunak Pembuatan perangkat lunak activatesludge.0.1 merupakan proses penerjemahan desain sebelumnya ke dalam bahasa pemrograman agar dapat diterjemahkan menjadi sebuah perangkat lunak yang aplikatif. Pemrograman dilakukan dengan program Delphi 7.0. Tahapan pertama pemrograman perangkat lunak adalah pembuatan struktur database yang dihasilkan dari diagram kelas. Pembuatan struktur database diawali dengan membuat model data

43

kospetual (conceptual data model) yang menjelaskan bagaimana pengguna memperlakukan data. Model data konseptual dari paket program activatedsludge.0.1 disajikan pada Gambar 18. Selanjutnya model data konseptual yang dibuat dinormalisasi agar menjadi model data fisik (physical data model) yang sesuai dengan kenyataan. Model data fisik yang dibuat merupakan model database sesungguhnya yang selajutnya diubah menjadi perintah SQL untuk diaplikasi pada DBMS MySQL. Model data fisik dari paket program activatedsludge.0.1 disajikan pada Gambar 19. Selanjutnya adalah proses penerjemahan digram-diagram UML yang telah dibuat sebelumnya ke dalam bahasa pemrograman. Tahap ini dimulai dengan menerjemahkan diagram kelas ke dalam bahasa pemrograman karena diagram kelas merupakan diagram yang menggambarkan keadaan statis dari sebuah sistem. Kelas atau objek yang telah dirubah ke dalam bahasa pemrograman dan lengkap dengan atribut dan prosedurnya, dilengkapi dengan komponen-komponen untuk komunikasi dengan pengguna (graphic user interface /GUI). GUI digunakan untuk menerima masukan dan menampilkan hasil pengolahan data dan informasi agar lebih user friendly. Komponen GUI meliputi form, edit text, label, button, listbox, dan sebagainya (Syaifudin,2011). Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, perancangan program activatedsludge.0.1 dikelompokkan menjadi tiga bagian yaitu halaman pertama (First form), halaman utama (Home form), dan halaman perhitungan (Calculation form). Komponen GUI yang digunakan untuk membangun perangkat lunak ini terdiri dari label, edit text, button, panel, groupbox, listbox, ADO, mainmenu, tabsheet, DBGrid dan komponen untuk melakukan report hasil perhitungan (quickreport). Paket program activatedsludge.0.1 menggunakan tiga puluh tujuh halaman (form) yang digunakan untuk interaksi dengan pengguna program dimana semua halaman dapat diakses oleh pengguna yang memiliki nama pengguna dan kata sandi. Halaman pertama (first form) meliputi splash screen dan halaman login. Splash screen dibuat menggunakan komponen timer dan didukung oleh penggunaan komponen flash (ActiveX) yang semuanya terdapat pada delphi. Selanjutnya akan muncul halaman login dimana terdapat perintah untuk memasukkan nama pengguna dan kata sandi. Jika pengguna tidak memiliki dua faktor tersebut, maka pengguna dapat melakukan registrasi dengan cara masuk ke dalam halaman daftar yang perintahnya tersedia pada halaman login. Apabila nama pengguna dan kata sandiyang dimasukkan benar, setelah itu pengguna dapat menggunakan program untuk melakukan perhitungan proses lumpur aktif. Halaman login dapat dilihat pada gambar 22 dibawah ini.

Gambar 22. Halaman login perangkat lunak Activated Sludge0.1

44

Halaman utama (home form) terdiri dari halaman pemilihan industri dengan nilai karaketeristik air limbahnya (Gambar 23) dan halaman pemilihan perhitungan (Gambar 24). Pada halaman pemilihan industri, pengguna dapat memilih industri dan nilainya dapat terlihat setelah memilih karakteristik air limbah pada kotak pilihan contoh kasus industri. Jika pengguna memiliki nilai karakteristik air limbah yang berbeda dengan data yang ditampilkan, maka pengguna tidak perlu memilih industri dan nilai karakteristik air limbahnya. Pengguna tersebut dapat langsung ke halaman pemilihan perhitungan dengan mengabaikan halaman pemilihan industri. Pada halaman pemilihan perhitungan, peemilihan dilakukan sesuai dengan keinginan dari pengguna, halaman ini menyediakan perhitungan penyisihan BOD, penyisihan BOD-Nitrifikasi, penyisihan nitrogen, dan penyisihan fosfor yang dapat dipilih dengan cara klik tombol jenis perhitungan yang tersedia.

Gambar 23. Halaman pemilihan industri dengan nilai karakteristik air limbahnya.

45

Gambar 24. Halaman pemilihan perhitungan proses lumpur aktif pada perangkat lunak Activatedsludge.0.1. Halaman perhitungan (calculation form) (Gambar 25) yaitu halaman yang disediakan untuk melakukan proses perhitungan. Pada halaman ini terdapat skema hasil proses perhitungan dan tabel nilai koefisien yang digunakan pada saat perhitungan, sehingga memudahkan pengguna dalam melakukan perhitungan. Perhitungan dimulai dari tabsheet yang paling awal dan seterusnya secara berurutan. Pengaturan seperti itu agar memudahkan pengguna dalam pemahaman perhitungan. Informasi yang dihasilkan dari halaman ini adalah hasil perhitungan perancangan proses dan hasil perhitungan simulasi. Pada halaman ini juga terdapat pencarian istilah-istilah yang terdapat pada perhitungan yang memudahkan pengguna dalam pemahaman unit-unit atau istilah asing proses perhitungan. Informasi dan hasil perhitungan yang terdapat pada activatedsludge.0.1 dapat dicetak pada halaman pelaporan (Lampiran 2). Skema proses juga terdapat pada halaman perhitungan yang dapat memudahkan pemahaman bagi operator yang melakukan perhitungan (Gambar 26). Pengguna dapat mencetak laporan dengan memilih menu tombol report pada halaman perhitungan. Komponen pelaporan yang digunakan pada activatedsludge.0.1 menggunakan komponen quickreport Delphi 7.0. Selama pembuatan, system, dilakukan pengujian (testing) maupun pelacakan kesalahan (debugging) baik pada saat pembuatan masing komponen halaman maupun ada saat penyatuan. Tujuan pengujian dan pelacakan adalah agar dapat memimalkan kesalahan yang terdapat pada paket program baik kesalahan pengkodean (syntax error) maupun kesalahan logika bahasa pemrograman. Paket perangkat lunak dilampirkan di dalam CD (Compact disc).

46

Gambar 25. Contoh Halaman perhitungan penyisihan BOD proses lumpur aktif.

Gambar 26. Contoh halaman skema proses penyisihan BOD lumpur aktif.

47

4.4 Analisis Hasil Perhitungan 4.4.1 Perhitungan Perancangan Proses 4.4.1.1 Penyisihan BOD (Biological Oxygen Demand) Pada proses penyisihan BOD ini, tahapan perhitungan yang akan dilakukan yaitu : Penentuan data karakteristik air limbah influent. Data karakteristik air limbah yang digunakan diperoleh dari PT Perkebunan Nusantara I (PTPN-I) Pabrik Kelapa Sawit dan Inti Sawit, Tanjung Seumantoh, Aceh Tamiang, Nanggroe Aceh Darussalam. Tabel 3 menunjukkan karakteristik air limbah. 2. Menghitung penyisihan BOD dan TSS pada proses sedimentasi. 3. Menentukan kebutuhan efluen. 4. Pemilihan nilai safety factor nitrifikasi yang sesuai dengan perancangan SRT (waktu proses keseluruhan) berdasarkan nilai rata-rata atau nilai maksimum total nitrogen. Rentang nilai safety factor adalah 1.3 – 2.0. 5. Pemilihan konsentrasi DO minimum untuk tangki aerasi. Nilai yang disarankan untuk konsentrasi DO minimum pada proses nitrifikasi adalah 2.0mg/L. 6. Menentukan nilai pertumbuhan spesifik maksimum (µ m) pada nitrifikasi berdasarkan suhu tangki aerasi dan konsentrasi DO serta menentukan Kn. 7. Menentukan nilai standar pertumbuhan spesifik (µ) dan SRT pada saat pertumbuhan tersebut untuk mengetahui konsentrasi NH 4-N pada efluen (penyisihan BOD-nitrifikasi). 8. Menentukan nilai standar pertumbuhan spesifik (µ) dan SRT. 9. Memperoleh hasil perancangan SRT dengan menggunakan safety factor. 10. Menghitung produksi biomassa. 11. Melakukan perhitungan kesetimbangan nitrogen untuk penentuan NO x, konsentrasi NH4-N yang teroksidasi (penyisihan BOD-nitrifikasi). 12. Menghitung massa VSS dan massa TSS pada instalasi aerasi. 13. Menghitung konsentrasi MLSS dan menentukan volume tangki aerasi. 14. Perhitungan produksi lumpur keseluruhan dan yield. 15. Menghitung permintaan oksigen yang dibutuhkan. 16. Perancangan clarifier sekunder. 17. Perancangan sistem transfer oksigen pada proses aerasi. 18. Pengumpulan data-data hasil perhitungan efluen. 19. Pengumpulan hasil perhitungan ke dalam Tabel. Kondisi perancangan dan asumsi yang digunakan yaitu : 1. Penyebaran gelembung halus dengan efisiensi transfer air aerasi O 2 = 35%. 2. Kedalaman cairan pada tangki aerasi = 4.9 m. 3. The point of air release untuk penyebaran adalah 0.5 m di atas tangki bawah. 4. DO pada tempat aerasi = 2.0 g/m3. 5. Kedalaman yaitu 500m (tekanan = 95.6 kPa). 6. Faktor α aerasi = 0.50 untuk proses penyisihan BOD dan 0.65 untuk proses nitrifikasi ; a. Β = 0.95 untuk kedua kondisi, dan b. Faktor penyebaran F=0.90. 7. Menggunakan koefisien kinetik berdasarkan Tabel 4 dan 5. 8. SRT untuk penyisihan BOD = 5d. 9. Desain konsentrasi MLSS XTSS = 3000 g/m3. 10. Puncak atau rata-rata faktor keamanan TKN FS = 1.5. 1.

48

Tabel 3. Nilai karakteristik air limbah PTPN I Tanjung Seumantoh, Aceh Tamiang.

No 1 2 3 4 5 6 7

Parameter pH TSS Oil BOD COD Total N Total P

St. Rebusan 4.0-4.5 6000-35000 1100-6000 5000-20000 10000-45000 60-590 42-320

Asal Limbah St. Klarifikasi 4.3 45000 10000 28500 55000 950

Fat pit 4.3 24750 8000 22850 45250 280 220

Tabel 4. Koefisien kinetik lumpur aktif untuk bakteri heterotrofik pada suhu 20 0C(Metcalf and Eddy,2003). Koefisien µm Ks Y Kd fd ϴ values µm Kd Ks

Unit g VSS/g VSS.d g bCOD/m3 g VSS/g bCOD g VSS/g VSS.d

Rentang 3.0-13.2 5.0-40.0 0.30-0.50 0.06-0.20 0.08-0.20 1.03-1.08 1.03-1.08 1.00

Tabel 5. Koefisien kinetik lumpur aktif proses nitrifikasi pada suhu 200C (Metcalf and Eddy,2003). Koefisien µmn Kn Yn Kdn Ko ϴ values µn Kn Kdn

Unit g VSS/g VSS.d g NH4- N/m3 g VSS/g NH4- N g VSS/g VSS.d g/m3

Rentang 0.20-0.90 0.5-10 0.10-0.15 0.05-0.15 0.40-0.60 1.06-1.123 1.03-1.123 1.03-1.08

Parameter karakteristik air limbah yang digunakan sebagai contoh perhitungan yaitu karakteristik air limbah pada stasiun perebusan. Nama karakteristik air limbah disajikan pada lampiran 1. Tabel 6 menunjukkan nilai karakteristik air limbah yang digunakan.

49

Tabel 6. Karakteristik air limbah pada stasiun perebusan (PTPN I Tanjung Seumantoh, Aceh Tamiang). Unsur

konsentrasi (mg/L)

BOD

20000

sBOD

10000

COD

45000

sCOD

22500

rbCOD

11250

TSS

45000

VSS

34615

TKN

70

NH4-N

50

TP

42

Alkalinitas (CaCO3)

140

Dari parameter-parameter diatas, maka proses perhitungan dapat dilakukan sehingga hasil yang diperoleh berdasarkan karakteristik air limbah yang masuk ditunjukkan pada Tabel 7 sebagai berikut : Tabel 7. Hasil perhitungan penyisihan BOD dan penyisihan BOD-nitrifikasi.

No.

Perhitungan

1

Sendimentasi primer a. Penyisihan BOD (Persamaan 68) b. Penyisihan TSS (Persamaan 68) Evaluasi karakteristik air limbah a. bCOD (Persamaan 1) b. nbCOD (Persamaan 2) c. sCODe (Persamaan 3) d. nbVSS (Persamaan 4) e. Inert TSS (Persamaan 5) Tangki aerasi a. volume (Persamaan 15)

2

3

% 37.07

Hasil perhitungan BOD-nitrifikasi removal % 37.07

59.15

59.15

mg/L 32000 13000 6500 9999 10385

mg/L 32000 13000 6500 9999 10385

5000 m3

12710 m3

Hasil perhitungan BOD removal only

50

Tabel 7. Hasil perhitungan penyisihan BOD dan penyisihan BOD-nitrifikasi (Lanjutan).

No.

Perhitungan

b.

4

5

6

7

Produksi biomassa (Persamaan 6) c. Produksi lumpur (Persamaan 12) d. SRT (Solids retention time) e. Suhu aerasi f. Konsentrasi MLVSS (mixed liquor volatile suspended solids) (Persamaan 18) g. Kebutuhan oksigen (Persamaan 24) Beban Pemeriksaan a. Rasio F/M (food to microorganism) (Persamaan 19) b. BOD volumetric loading (Persamaan 20) Efluen a. Substrat efluen (bCOD) (Persamaan 7) b. BOD efluen Laju alir a. Laju alir efluen (Qe) (Persamaan 70) b. Laju alir lumpur yang dibuang (Qw) (Persamaan 69) c. Laju alir lumpur yang diproses kembali (Qr) (Persamaan 71) Clarifier sekunder a. Volume tangki (Persamaan 59) b. Luas permukaan (Persamaan 62) c. Diameter (Persamaan 58) d. Solids loading rate (Persamaan 61)

9483 Kg/day

Hasil perhitungan penyisihan BODnitrifikasi 6166.21 Kg/hari

31541.78 Kg/hari

27539.25 Kg/hari

5 hari 12 0C 1853.09 mg/L

12.71 hari 12 0C 4.84 mg/L

772.16 Kg/jam

13467.25 Kg/jam

0.21 g/g hari

0.52 g/g hari

0.38 kg/m3 hari

0.52 kg/m3 hari

1.80 mg/L

1.00 mg/L

m3/hari 625.00

9.99 mg/L m3/hari 625.00

375.00

375.00

600.00

600.00

333.3 m3

400 m3

72.73 m2

72.73 m2

9.63 m 66000 Kg/m2 jam

9.63 m 66000 Kg/m2 jam

Hasil perhitungan penyisihan BOD

51

4.4.1.2 Penyisihan Nitrogen Tahapan perhitungan yang akan digunakan dalam perancangan proses peniyisihan nitrogen ini yaitu sebagai berikut : 1. Membangun laju alir dan karakteristik, termasuk konsentrasi rbCOD dan kandungan pada efluen. 2. Penentuan konsentrasi biomassa dalam MLSS dari proses nitrifikasi. 3. Penentuan rasio IR (internal recycle), menggunakan nilai NOx yang dihitung sesuai langkah 12 penyisihan BOD-nitrifikasi. 4. Menghitung jumlah nitrat pada tangki anoksik. Perancangan didasarkan pada asumsi bahwa pada dasarnya semua nitrat pada zona anoksik akan menurun. Konsentrasi terendah nitrat yaitu 0.1 sampai 0.3 mg/L yang tersisa bergantung pada proses yang terjadi, karena nitrat membatasi reaksi denitrifikasi pada konsentrasi yang rendah. 5. Menghitung nilai F/Mb berdasarkan konsentrasi biomassa untuk menentukan MLSS dalam proses nitrifikasi. 6. Menggunakan grafik nilai SDNR (specific denitrification rate) yang ditunjukkan pada Gambar 27, kemudian mencocokkan suhu dan IR untuk memperoleh SDNRb pada tempat anoksik. 7. Mengulang tahapan perancangan zona anoksik sebagai langkah penting untuk memperolah perancangan yang diinginkan. 8. Perhitungan permintaan oksigen. 9. Perancangan terhadap clarifier sekunder. 10. Merangkum semua hasil kualitas effluen keseluruhan. 11. Penulisan ke dalam Tabel.

52

% rasio rbCOD/bCOD

Gambar 27. Plot nilai spesifik denitrificasi (SDNR) berdasarkan konsentrasi biomassa pada suhu 200C dan rasio F/Mb (food to biomass) untuk varian persentase nilai relatif rbCOD menjadi bCOD pada air limbah influen (Metcalf and Eddy,2003). Pada proses ini, karakteristik air limbah dan koefisien yang digunakan untuk perhitungan ditunjukkan pada Tabel 6 dan Tabel 8 . Tabel 8. Nilai koefisien biokinetik untuk kurva perancangan SDNRb (Metcalf and Eddy,2003). Parameter koefisien kinetik Yield, Y Endogenous decay, kd Cell debris, fd Maximum specific growth rate, µm Half-velocity,Ks Particulate hydrolysis maximum specific rate constant, Kh Hydrolysis half-velocity constant, Kx COD of biomass Fraction of denitrifying bacteria, η

Unit g VSS/g COD g VSS/g biomassa.hari g VSS/g VSS g VSS/g VSS.hari g/m3 g VSS/g biomassa.hari

Nilai 0.4 0.15 0.10 3.2 9.0 2.8

g VSS/g VSS g COD/g VSS g VSS/g VSS

0.15 1.42 0.50

53

Asumsi yang digunakan yaitu :  Konsentrasi nitrat dalam RAS = 6 g/m3.  Menggunakan koefisien yang sama seperti perancangan proses BOD-nitrifikasi.  Mencampur energi pada reaktor anoksik = 10 kW/103m3. Dari parameter-parameter diatas, maka perhitungan dapat dilakukan sehingga hasil yang diperoleh berdasarkan karakteristik air limbah yang masuk ditunjukkan pada Tabel 9 sebagai berikut : Tabel 9. Hasil perhitungan penyisihan nitrogen proses lumpur aktif.

No.

Perhitungan

1

Primary sedimentation a. BOD removal (Persamaan 68) b. TSS removal (Persamaan 68) Tangki aerasi a. Volume (Persamaan 15) b. Produksi biomassa (Persamaan 72) c. Produksi lumpur (Persamaan 12) d. Waktu proses keseluruhan e. Suhu aerasi f. Kebutuhan oksigen (Persamaan 86) g. Rasio recycle internal (Persamaan 73) Tangki anoksik a. Laju alir tangki (Persamaan 74) b. Konsentrasi nitrat (NOx,feed) (Persamaan 74) c. Waktu tunda padatan d. Volume (Persamaan 76) e. NO3-N yang tereduksi (Persamaan 84) f. Energi proses pencampuran (Persamaan 87) Loading a. Rasio F/M (food to microorganism) (Persamaan 77) Efluen a. efluen (bCOD) (Persamaan 39) b. Nitrat efluen Laju alir a. Laju alir efluen (Qe) (Persamaan 70)

2

3

4

5

6

Hasil perhitungan penyisihan nitrogen % 37.07 59.15 5000 m3 8898.19 Kg/day 30853.35 Kg/hari 5 hari 12 0C 709.24 Kg/jam 3.07

3670.00 m3/hari 22020 g/hari 2 hari 2000 m3 5072485.67 g/day 20 kW

1.80 g/g hari

1.80 mg/L 6 mg/L m3/hari 625.00

54

Tabel 9. Hasil perhitungan penyisihan nitrogen proses lumpur aktif (Lanjutan).

No.

Perhitungan b.

Laju alir lumpur yang dibuang (Qw) (Persamaan 69) c. Laju alir lumpur yang diproses kembali (return activated sludge) (Qr) (Persamaan 71) Clarifier Sekunder a. Volume tangki (Persamaan 59) b. Luas permukaan (Persamaan 62) c. Diameter (Persamaan 58) d. Solids loading rate (Persamaan 61)

7

Hasil perhitungan penyisihan nitrogen 375.00 600.00

400 m3 72.73 m2 9.63 m 66000 Kg/m2 jam

4.4.1.3 Penyisihan Fosfor Pada proses ini, karakteristik air limbah yang digunakan untuk contoh perhitungan ditunjukkan pada Tabel 6 yaitu karakteristik air limbah pada stasiun perebusan. Asumsi yang digunakan yaitu : - 10 g rbCOD/g P dihilangkan oleh pada saat penyisihan fosfor. - Perbandingan rbCOD/nitrat = 6.6 g rbCOD/g NO3-N. - Kandungan fosfor pada biomassa heterotrofik = 0.015 g P/g biomassa. Perbandingan bCOD/BOD = 1.6 , NOx ≈ 0.80 TKN. - Menggunakan koefisien dari Tabel 4 dan Tabel 5. Dari parameter-parameter diatas, maka proses perhitungan dapat dilakukan sehingga hasil yang diperoleh berdasarkan karakteristik air limbah yang masuk ditunjukkan pada Tabel 10 sebagai berikut : Tabel 10. Hasil perhitungan penyisihan fosfor proses lumpur aktif.

No.

Perhitungan

1

Primary sedimentation a. Penyisihan BOD (Persamaan 68) b. Penyisihan TSS (Persamaan 68) rbCOD (readily biodegradable COD) a. rbCOD yang diperlukan untuk penyisihan fosfor (Persamaan 89) Tangki proses a. Volume tangki aerobik (Persamaan 15) tangki anoksik (Persamaan 76) tangki anaerobik b. Produksi lumpur (Persamaan 95)

2

3

Hasil perhitungan penyisihan fosfor % 37.07 59.15 11236.80 mg/L

5000 m3 700 m3 500 m3 29629.64 Kg/hari

55

Tabel 10. Hasil perhitungan penyisihan fosfor proses lumpur aktif (Lanjutan).

No.

4

5

6

7

Perhitungan c. Produksi biomassa (Persamaan 91) d. Fosfor yang tersisih (Persamaan 93) e. Kestembangan nitrat (Persamaan 88) f. SRT (Solids retention time) g. Suhu aerasi Waste sludge a. Persentase kandungan fosfor (Persamaan 97) Efluen a. Efluen substrat (bCOD) (Persamaan 39) b. Efluen nitrat c. Efluen fosfor (Persamaan 93) Laju alir a. Laju alir efluen (Qe) (Persamaan 70) b. Laju alir lumpur yang dibuang (Qw) (Persamaan 69) c. Laju alir lumpur yang diproses kembali (return activated sludge) (Qr) (Persamaan 71) Clarifier sekunder a. Volume tangki (Persamaan 59) b. Luas permukaan (Persamaan 62) c. Diameter (Persamaan 58) d. Solids loading rate (Persamaan 61)

Hasil perhitungan fosfor removal 8004351.11 g/hari 1123.68 mg fosfor/L 2 mg nitrat/L 5 hari 12 0C 41.98 %

1.80 mg/L 6.22 mg/L 0 mg/L m3/hari 625.00 375.00 600.00

400 m3 72.73 m2 9.63 m 66000 Kg/m2 jam

4.4.2

Perhitungan Simulasi Simulasi adalah suatu proses peniruan dari sesuatu yang nyata beserta keadaan sekelilingnya (state of affairs). Simulasi yang dilakukan terhadap perhitungan model proses lumpur aktif bertujuan untuk melihat perubahan yang ditimbulkan apabila terdapat nilai yang diubah variabelnya. Nilai-nilai yang akan disimulasikan yaitu waktu proses keseluruhan (Solids retention time), laju alir lumpur yang dibuang (excess sludge), konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (Return activated sludge), dan nilai laju alir lumpur yang diproses kembali (Return activated sludge). Hasil perhitungan dilakukan menggunakan rumus yang sama seperti perhitungan perancangan proses. Nilai karaktersitik air limbah yang digunakan untuk perhitungan adalah karakteristik air limbah pabrik kelapa sawit pada stasiun perebusan yang ditunjukkan pada Tabel 6. Kondisi proses yang digunakan untuk contoh perhitungan simuilasi yaitu pada perhitungan penyisihan BOD saja tanpa nitrifikasi. Hal ini dikarenakan, perhitungan simulasi pada setiap perhitungan proses menghasilkan kesimpulan yang sama.

56

4.4.2.1 Simulasi nilai waktu proses keseluruhan (Solids retention time) Tabel 11. Simulasi nilai waktu proses keseluruhan (SRT). SRT ( hari )

Se (mg/L)

Ro (Kg/hari)

3.0

2.7

17040.0

5.0

1.8

18531.0

7.0

1.4

19699.0

25.0

0.8

24433.0

Keterangan : SRT : waktu proses keseluruhan Se : Substrat yang dihasilkan (sebagai bCDO efluen) Ro : Jumlah oksigen yang dibutuhkan Tabel 11 menunjukkan hasil perhitungan simulasi waktu keseluruhan proses. Nilai yang diubah variabelnya yaitu nilai SRT. Nilai yang digunakan adalah 3,5,7, dan 25 hari. Berdasarkan hasil perhitungan, dapat disimpulkan bahwa jika nilai SRT mengalami perubahan, maka akan menyebabkan perubahan nilai substrat pada efluen dan jumlah oksigen yang dibutuhkan selama proses. Semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk proses (Nilai SRT rendah) menyebabkan kadar efluen substrat menjadi sedikit dan oksigen yang dibutuhkan menjadi besar jumlahnya. Pengaruh tersebut ditunjukkan pada Gambar 28 dan Gambar 29.

Substrats effluent

3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 3

5

7

25

SRT (Solids retention time) (hari)

Gambar 28. Grafik pengaruh perubahan nilai SRT terhadap nilai efluen substrat.

57

Jumlah oksigen yang dibutuhkan

30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 3

5

7

25

Nilai SRT (Solids retention time) (hari)

Gambar 29. Grafik pengaruh perubahan nilai SRT terhadap jumlah oksigen yang dibutuhkan. 4.4.2.2 Simulasi Nilai Laju alir lumpur yang dibuang (Qw) Tabel 12. Simulasi nilai laju alir lumpur yang menjadi buangan dari proses lumpur aktif. Qw (m3/hari)

SRT (hari)

Se (mg/L)

100.0

18.750

0.8416

200.0

9.375

1.1787

500.0

3.8

2.2587

1000.0

1.9

4.3261

Keterangan : Qw :Laju alir lumpur yang dibuang. SRT : waktu proses keseluruhan. Se : Substrat yang dihasilkan (sebagai efluen). Tabel 12 menunjukkan hasil perhitungan simulasi nilai laju alir lumpur yang menjadi buangan dari proses lumpur aktif. Nilai yang akan disimulasikan yaitu nilai laju alir lumpur yang dibuang (Qw) . Berdasarkan hasil perhitungan, dapat dilihat bahwa perubahan nilai Qw berpengaruh terhadap nilai SRT. Seperti pada perhitungan simulasi sebelumnya, perubahan nilai SRT menyebabkan perubahan konsentrasi substrat efluen (Se). Tingginya nilai laju alir lumpur yang dibuang membutuhkan waktu proses yang cepat, karena waktu yang cepat menyebabkan lumpur tidak diproses secara benar sehingga lumpur lebih banyak terbuang. Pengaruh perubahan nilai Qw dapat dilihat pada Gambar 30.

58

SRT (Hari)

20 15 10 5 0 100

200

500

1000

Laju alir excess sludge (m^3/hari)

Gambar 30. Grafik pengaruh perubahan nilai laju alir lumpur yang dibuang terhadap waktu proses. 4.4.2.3 Simulasi nilai konsentrasi lumpur yang diproses kembali (return activated sludge) Tabel 13. Simulasi nilai konsentrasi lumpur yang diproses kembali. Xr (mg/L)

Qr (m3/hari)

Qw (m3/hari)

Qe (m3/hari)

4000.0

3000.0

750.0

250

8000.0

600.0

375.0

625.0

10000.0

428.6

300.0

700.0

120000.0

25.6

25

975.0

Keterangan : Xr : Konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (return activated sludge) Qr : Laju alir lumpur yang diproses kembali Qw : Laju alir lumpur yang dibuang Qw : Laju alir efluen Tabel 13 menunjukkan hasil perhitungan simulasi nilai konsentrasi padatan yang akan diproses kembali. Perhitungan simulasi dilakukan terhadap nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (Xr). Berdasarkan hasil perhitungan, dapat disimpulkan bahwa perubahan nilai konsentrasi Xr mempengaruhi laju alir lumpur yang diproses kembali (Qr). Perubahan nilai Qr diikuti dengan perubahan nilai laju alir lumpur yang dibuang (Qw) dan nilai laju alir efluen (Qe). Semakin tinggi konsentrasi Xr maka laju alir konsentrasi tersebut akan menjadi sedikit per harinya, hal tersebut dikarenakan terlalu banyaknya konsentrasi yang masuk untuk diproses kembali yang menyebabkan padatnya jalur proses pengembalian lumpurke tangki proses awal. Pengaruh perubahan nilai Xr dapat dilihat pada Gambar 31 dan 32.

59

Qr (m^3/hari)

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 4000

8000

10000

120000

Konsentrasi lumpur yang akan diproses kembali (Xr) (mg/L) Gambar 31. Grafik pengaruh perubahan nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (return activated sludge) terhadap nilai laju alir lumpur yang diproses kembali.

Qw (m^3/hari)

800 600 400 200 0 4000

8000

10000

120000

Konsentrasi lumpur yang diproses kembali (Xr) (mg/L) Gambar 32. Grafik pengaruh perubahan nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (return activated sludge) terhadap nilai laju alir lumpur yang dibuang (Qw). Gambar 32 menunjukkan bahwa pengaruh nilai konsentrasi lumpur yang akan diproses kembali (return activated sludge) menyebabkan perubahan terhadap nilai laju alir lumpur yang dibuang (excess sludge ) (Qw). Semakin banyak konsentrasi lumpur yang akan kembali ke proses awal maka lumpur yang terbuang menjadi sedikit.

60

4.4.2.4 Simulasi nilai laju alir lumpur yang diproses kembali (return activated sludge) Tabel 14. Simulasi nilai laju alir lumpur yang diproses kembali. Qr (m3/hari)

Xr (mg/L)

Qw (m3/hari)

Qe (m3/hari)

5000.0

3600.0

833.0

167

10000.0

3300.0

909.0

90.9

15000.0

3200.0

937.5

62.5

70000.0

3042.9

986.2

13.8

Keterangan : Xr : Konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (return activated sludge) Qr : Laju alir lumpur yang diproses kembali Qw : Laju alir lumpur yang dibuang Qw : Laju alir efluen

Xr (mg/L)

Tabel 14 menunjukkan hasil perhitungan simulasi nilai laju alir lumpur yang diproses kembali (return activated sludge). Perhitungan simulasi dilakukan terhadap nilai laju alir lumpur yang diproses kembali (Qr). Berdasarkan hasil perhitungan, dapat disimpulkan bahwa perubahan nilai Qr mempengaruhi nilai konsentrasi lumpur yang akan diproses kembali (Xr). Perubahan nilai Xr diikuti dengan perubahan nilai laju alir lumpur yang dibuang (Qw) dan nilai laju alir efluen (Qe). laju Qr yang tinggi disebabkan oleh konsentrasi Xr yang rendah. Apabila lumpur yang diproses kembali rendah konsentrasinya, maka jalur pengembalian lumpur tidak terhambat karena jalur tidak terisi oleh banyaknya lumpur yang kembali. Perubahan nilai Xr tersebut mempengaruhi nilai laju alir lumpur yang dibuang (Qw) dan nilai laju alir efluen (Qe) yang telah dijelaskan pada perhitungan simulasi sebelumnya. Pengaruh perubahan nilai Qr dapat dilihat pada Gambar 33.

3700 3600 3500 3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800 2700 5000

10000

15000

70000

Laju alir lumpur yang dikembalikan ke proses (Qr) (m^3/hari) Gambar 33. Grafik pengaruh perubahan nilai laju alir lumpur yang diproses kembali (Qr) terhadap nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (Xr).

61

4.5

Verifikasi Model Verifikasi adalah proses pemeriksaan apakah logika operasional model (program komputer) sesuai dengan logika diagram alur. Tahapan verifikasi merupakan tahapan yang digunakan untuk memeriksa kesesuaian hasil keluaran. Kesesuaian yang dimaksud adalah keluaran sesuai dengan apa yang diinginkan berdasarkan perancangan model yang telah dibuat sebelumnya (Radecka and Zilic,2004). Tahapan verifikasi menurut Wilcox (2004) dapat dilihat pada Gambar 34.Verifikasi model proses lumpur aktif dibagi menjadi dua bagian, yaitu verifikasi perhitungan dan verifikasi perangkat lunak. Membuat prototype model

Perencanaan model

Verifikasi model

Pengembangan perangkat lunak

Perancangan model

Pengembangan analog model

Pengembangan digital model

Pengembangan algoritma / pemrograman

Verifikasi prototype

Verifikasi prototype

Verifikasi prototype

Model integrasi

Percobaan model

Simulasi

Emulasi

Prototype perangkat keras

Gambar 34. Verifikasi model (Wilcox,2004).

62

4.5.1

Verifikasi Perhitungan Verifikasi perhitungan dilakukan dengan cara memberikan persyaratan-persyaratan parameter yang digunakan pada proses perhitungan, sehinggga output yang dihasilkan dianggap benar selama masih memenuhi persyaratan perhitungan. Jika persyaratan tidak dipenuhi maka hasil yang didapatkan negatif dan hal tersebut artinya hasil perhitungan tidak benar. START

Verifikasi model

Verifikasi perhitungan

Pemeriksaan syarat nilai input

Pemeriksaan syarat nilai koefisien NO

Decision

YES END

Gambar 35. Tahapan verifikasi perhitungan model proses lumpur aktif. Syarat untuk melakukan perhitungan adalah karakteristik air limbah dan nilai koefisien kinetis. Berdasarkan Gambar 35, tahapan awal verifikasi perhitungan yang dilakukan adalah verifikasi terhadap syarat karakteristik air limbah. Nilai karakteristik air limbah yang diketahui terdiri dari BOD (Biological oxygen demand), sBOD, COD, sCOD, rbCOD, TSS, VSS, TKN (Total kjedahl nitrogen), NH4-N, total phosphorus (TP), Alakalinity, bCOD/BOD ratio. Menurut Metcalf dan Eddy (2003), nilai antar unsur karakteristik air limbah berbeda-beda, pendekatan persyaratan nilainya yaitu BOD lebih besar

63

dari sBOD, BOD kurang dari COD, COD lebih besar dari sCOD, sCOD lebih besar dari rbCOD, TSS lebih besar dari VSS, dan TKN lebih besar dari NH4-N. Tahap berikutnya yaitu pemeriksaan nilai koefisien perhitungan. Perhitungan proses penyisihan BOD menggunakan koefisien kinetis lumpur aktif (Tabel 4), perhitungan penyisihan BOD-nitrifikasi menggunakan koefisien kinetis lumpur aktif dan koefisien lumpur aktif-nitrifikasi (Tabel 5), perhitungan penyisihan nitrogen menggunakan koefisien kinetis lumpur aktif (Tabel 4) dan koefisien biokinetik (Tabel 8), dan yang terakhir perhitungan penyisihan fosfor menggunakan koefisien yang sama dengan proses perhitungan penyisihan BOD-nitrifikasi. Apabila perhitungan yang dilakukan telah mengikuti syarat-syarat yang harus dipenuhi, maka hasil perhitungan yang didapatkan adalah benar sesuai dengan prosedur perhitungan. 4.5.2

Verifikasi Perangkat lunak Verifikasi program/perangkat lunak pemodelan dilakukan dengan pengujian program selama proses pembuatan dan setelah pembuatan program dilakukan, pengujian yang dilakukan yaitu menguji keluaran hasil perhitungan , menguji program dapat dijalankan atau tidak, dan menemukan kesalahan jika terjadi kesalahan pada saat penerapan bahasa pemrograman. START

Verifikasi model

Verifikasi perangkat lunak

Pemerikasaan coding (variabel, tipe data, dan rumus perhitungan) NO Pemeriksaan textfield yang kosong

Decision

YES END

Gambar 36. Tahapan verifikasi model perangkat lunak Activatedsludge.0.1.

64

Berdasrkan Gambar 36, dapat dilihat bahwa verifikasi perangkat lunak diawali dengan pemeriksaan bahasa pemrograman atau pengkodean formulasi perhitungan (coding). Setiap selesai melakukan formulasi pemrograman, pemeriksaan dilakukan dengan cara menjalankan formulasi tersebut. Apabila masih terdapat kesalahan, maka perangkat lunak belum dapat dijalankan. Perangkat lunak Delphi 7.0 menyediakan fasilitas informasi kesalahan yang terjadi pada proses formulasi sehingga memudahkan pengembang model perangkat lunak memperbaiki kesalahan pengkodean. Selanjutnya adalah pemeriksaan kotak-kotak kosong yang merupakan tempat pengisian nilai input. Apabila tidak terdapat kesalahan pada saat penulisan bahasa pemrograman (coding), maka perangkat lunak Activatedsludge.0.1 dapat dijalankan, kemudian pada halaman perhitungan akan terdapat tombol hitung yang jika ditekan secara otomatis akan memeriksa kotak input perhitungan. Perhitungan hanya dapat dilakukan jika nilai parameter telah diinputkan ke halaman perhitungan. Kotak input (pada Delphi disebut : Edit text) yang masih kosong akan menyebabkan program tidak dapat dijalankan.

65

V. 5.1

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Perancangan model proses lumpur aktif menggunakan metode pemodelan berbasis objek UML (unified modeling language). Perancangan dilakukan dengan cara membuat diagramdiagram pemodelan yang meliputi usecase diagram, activity diagram ,statechart diagram, dan class diagram. Perancangan pemodelan selanjutnya akan diterjemahkan ke dalam bahasa pemrograman yang akan menjadi sebuah perangkat lunak aplikatif yang diberi nama activatedsludge.0.1 (AS 0.1). Perhitungan proses yang digunakan berdasarkan pemodelan yang telah ada sebelumnya dnegan penambahan pemodelan perhitungan penyisihan BOD. Model proses lumpur aktif yang akan dijadikan perhitungan yaitu penyisihan BOD, penyisihan BOD-nitrifikasi, penyisihan nitrogen, dan penyisihan fosfor. Masing-masing perhitungan menggunakan koefisien yang berbeda. Koefisien tersebut antara lain: koefisien penyisihan BOD dan BOD-nitrifikasi, koefisien nitrifikasi, dan koefisien biokinetik untuk penyisihan nitrogen. Proses perhitungan yang akan dihitung salah satunya adalah proses penyisihan BOD . Data yang digunakan merupakan karakteristik air limbah dari pabrik Industri kelapa sawit PT.Perkebunan Nusantara I, Aceh Tamiang. Debit limbah yang dihasilkan yaitu 1000 m3/hari. Berdasarkan nilai debit limbah, maka konstruksi proses penyisihan BOD yang tepat untuk volume tangki aerasi yaitu sebesar 5000 m3, dengan total produksi lumpur 31541.78 kg/hari dan oksigen yang dibutuhkan untuk proses sebesar 772 kg/jam, untuk kualitas efluen, konsentrasi yang di dapatkan adalah 1.8 mg bCOD/L dan 9.9 mg BOD/L. Pada perhitungan simulasi model proses lumpur aktif, simulasi dilakukan terhadap nilai laju alir lumpur yang dibuang (Qw), laju alir lumpur yang diproses kembali (Qr) dan konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (Xr). Berdasarkan simulasi pada nilai Qw diketahui bahwa, perubahan nilai Qw mempengaruhi perubahan nilai SRT (solid retention time/waktu tinggal), perubahan nilai SRT akan mengakibatkan perubahan konsentrasi yang dihasilkan pada effluent (Se) dan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk proses (Ro). Pada simulasi nilai Qr, perubahan nilai Qr mempengaruhi perubahan nilai Xr, perubahan nilai Xr akan mempengaruhi nilai Qw dan nilai laju alir limbah efluen atau keluaran (Qe). Pada simulasi nilai Xr, perubahan nilai Xr mempengaruhi nilai Qr,Qw, dan Qe.

5.2

Saran

Pengembangan lebih lanjut terhadap paket program Activatedsludge.0.1 perlu dilakukan untuk lebih menyempurnakan paket program tersebut meliputi, pengembangan database karakteristik air limbah industri-agro, dan konten-konten yang memudahkan pengguna dalam melakukan perhitungan. Pengembangan lebih lanjut yang dimaksudkan yaitu penambahan pemilihan perhitungan proses lumpur aktif.

66

DAFTAR PUSTAKA Ambler SW. 2005. The Elements of UML 2.0 Style. Cambridge: Cambridge University Press. Anonim. 2010. Statechart Diagram,Activity Diagram,Collaboration Diagram. www.toki.or.id/rbpl/task/rbpl-p04.pdf. [23 Mei 2011]

Diagram,Sequence

Anonim. 2011. Proses Desain Sistem Basis Data. www.cs.ui.ac.id/WebKuliah/BasisData2005/DatabaseDesign.ppt. [23 Mei 2011] Bennet S, Skelton J. dan Lunn K. 2001. Schaum’s Outlines ”UML”. Vicenza: McGraw Hill. Boggs W. dan Boggs M. 2002. UML with Rational Rose 2002. Marina Village Parkway: SYBEX Inc. Camerata J, Pearce E, Greer P, White J. dan Bueno MAS. 2008. Activated Sludge: Technical Learning College. Chubodu. 1990. Activated sludge bulking control. Houston: Gnef publishing. Dohse R. dan Heywood A. 1998. The Activated Sludge. http://www.cee.vt.edu/ewr/environmental/teach/gwprimer/group12/index.ht ml. [20 Januari 2011] Ginting P. 2007. Sistem Pengelolaan Lingkungan dan Limbah Industri. Bandung: Penerbit Yrama Widya. Haandel Av. dan lubbe jvd. 2007. Handbook Biological Waste Water Treatment. Netherlands: Quist Publishing. Hayati M.1998. Mempelajari Proses Produksi Udang Beku Dan Pengolahan Limbah di PT.Kalimantan Fishery. Fateta IPB. Bogor. Henze M, Gujer W, Mino T. dan Loosdrecht MV, Eds. 2002. Activated Sludge Models : ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3. London: IWA Publishing. Metcalf. dan Eddy. 2003. Wastewater engineering : treatment and reuse. Singapore: McGraw-Hill Higher education. Murni A. 2011. Konsep dan Arsitektur Basis Data. www.cs.ui.ac.id/WebKuliah/BasisData/FileKuliah/db02-2.PDF. [23 Mei 2011]

67

Neethling J, Z. A. dan Pattarkine VM. 2010. Nutrient Removal. Alexandria, Virginia: Water Environment Federation Press. Nugroho A. 2002. Analysis and Information System Design with Object-Oriented Methodology. Bandung: Informatika Ojo A. dan Estevez E, Eds. 2005. Object-Oriented Analysis and Design with UML. Macao: e-Macao Report. Radecka K. dan Zilic Z. 2004. Verification by Error Modeling. New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow: Kluwer Academic Publishers. Raharjo WS. dan Mahastama AW. 2010. Modeling of Software System : UML Case Model. lecturer.ukdw.ac.id/willysr/pspl-ti/silabus.pdf. [23 Mei 2011] Rezki MI. 2010. Pengantar OOAD (metode analisis dan perancangan berorientasi objek). blog.unsri.ac.id/merzcharmy/resume-tugas/pengantar.../7239/. [15 maret 2011] Setiadi T. 1990. Modeling Techniques for Wastewater Treatment System of Activated Sludge. Makalah Seminar Pemodelan, Simulasi, dan Optimasi Sistem Teknik Kimia. 6-7 September 1990. Bandung Setiawan JHH. 2009. Konsep Conceptual Data Model [CDM] dan Physical Data Model [PDM]. http://tutorialpemrograman.wordpress.com/2009/08/08/konsep-conceptualdata-model-cdm-dan-physical-data-model-pdm/. [May 23 2011] Siregar SA. 2005. Instalasi Pengolahan Air Limbah. Yogyakarta: Kanisius. Sri.

dan Romi. 2003. Introduction ilmukomputer.com. [23 Mei 2011]

of

Unified

Modeling

Language.

Sumirat LP. 2010. Membuat Class Diagram. http://lambang.wordpress.com , http://blog.unitomo.ac.id/lambang. [23 Mei 2011] Syaifudin A. 2011. Sistem Informasi Bisnis Berbasis UML (Unified Modeling Language) Industri Biopelet [Skripsi]. Bogor:Program Strata-1, Institut Pertanian Bogor. Wilcox P. 2004. Profesional Verification: A Guide to Advanced Functional Verification. New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow: Kluwer Academic Publishers.

68

LAMPIRAN

69

Lampiran 1. Daftar istilah pada karakteristik air limbah.

Constituent BOD BOD sBOD UBOD

Definisi Total 5-d biochemical oxygen demand Soluble 5-d biochemical oxygen demand Ultimate biochemical oxygen demand

COD COD bCOD pCOD sCOD nbCOD

Total chemical oxygen demand Biodegradable chemical oxygen demand Particulate chemical oxygen demand Soluble chemical oxygen demand Nonbiodegradable chemical oxygen demand Readily biodegradable chemical oxygen demand Biodegradable soluble chemical oxygen demand Slowly biodegradable chemical oxygen demand Biodegradable particulate chemical oxygen demand Nonbiodegradable particulate chemical oxygen demand Nonbiodegradable soluble chemical oxygen demand

rbCOD bsCOD sbCOD bpCOD nbpCOD nbsCOD

Nitrogen TKN bTKN sTKN ON bON nbON pON nbpON sON nbsON Suspended TSS solids VSS nbVSS iTSS

Total kjeldahl nitrogen Biodegradable nitrogen Soluble nitrogen Organik nitrogen Biodegradable organik nitrogen Nonbiodegradable organik nitrogen Particulate organik nitrogen Nonbiodegradable particulate organik nitrogen Soluble organik nitrogen Nonbiodegradable soluble organik nitrogen Total suspended solids Volatile suspended solids Nonbiodegradable volatile suspended solids Inert Total suspended solids

70

Lampiran 2. Contoh halaman laporan hasil perhitungan model lumpur aktif.

71