Jihannuma Adibiah Nurdini 4308 100 049 Dosen pembimbing: P ro f . M u k h t a s o r, M . E n g , P h . D I r. H a s a n I k h w a n i , M . S c
Studi Peningkatan Kinerja Ocean Outfall pada Pembuangan Limbah Cair di Wilayah Pesisir Teknik Kelautan-Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
LATAR BELAKANG • • • •
Laut sebagai tempat akhir pembuangan limbah Baku mutu air laut yang harus dipenuhi Ocean Outfall sebagai solusi Pada tahun 2012, Mukhtasor dan Mauludiyah melakukan suatu kajian terhadap kinerja ocean outfall tipe surface discharge di wilayah pesisir utara Jawa yang saluran pembuangannya masih menyatu dengan saluran limbah kota. Peneliti berkesimpulan bahwa kinerja ocean outfall sudah baik, namun masih ada satu parameter standar kualitas air yang belum terpenuhi yaitu amoniak Maka diperlukan suatu evaluasi terhadap kinerja eksisting ocean outfall dan skenario perbaikan kinerja ocean outfall di wilayah pesisir
Rumusan Permasalahan & Tujuan 1
Mengevaluasi kinerja ocean outfall eksisting tipe pembuangan di permukaan di wilayah pesisir utara Jawa yang menyatu dengan saluran limbah kota Mendapatkan nilai kinerja ocean outfall eksisting tipe pembuangan di permukaan di wilayah pesisir utara Jawa yang kondisinya menyatu dengan saluran limbah kota.
2
Mengevaluasi skenario perbaikan kinerja ocean outfall tipe pembuangan di permukaan di wilayah pesisir utara Jawa. Skenario perbaikan meliputi: a. Perencanaan pemisahan debit limbah industri dan limbah kota b. Perencanaan variasi geometri ocean outfall Mendapatkan nilai skenario perbaikan kinerja ocean outfall tipe pembuangan di permukaan di wilayah pesisir utara Jawa, yang meliputi: a. Nilai evaluasi kinerja ocean outfall ketika debit limbah industri dan limbah kota terpisah b. Nilai evaluasi kerja ocean outfall pada variasi geometri
BATASAN PENELITIAN
Adapun batasan dan asumsi dalam studi ini yaitu sebagai berikut: • Data limbah menggunakan data sekunder. • Waste water treatment system disesuaikan dengan aplikasi di lokasi studi, yaitu industri di Pesisir Utara Jawa. • Pemodelan dilusi limbah menggunakan CORMIX 8.0E versi evaluasi. • Studi hanya dilakukan pada salah satu ocean outfall di Pesisir Utara Jawa. • Komponen polutan yang dianalisa hanya amoniak.
Kriteria Desain Outfall
Ocean outfall yang baik dan benar (well-designed outfall) diharapkan akan menghasilkan proses dilusi limbah yang efektif sehingga tidak menimbulkan dampak yang membahayakan bagi lingkungan dan kesehatan manusia pengguna perairan (Mukhtasor dan Mauludiyah, 2012).
Dilusi/ Pengenceran Ocean outfall memanfaatkan faktor alami di laut untuk menurunkan konsentrasi limbah. Mekanisme ini disebut dilusi/ pengenceran. Initial dilution pada daerah near field dan secondary dilution pada daerah far field Dilusi secara umum didefinisikan sebagai perbandingan antara konsentrasi limbah pada ujung port dengan konsentrasi limbah pada jarak tertentu dari port
dengan: S = ukuran pengenceran/ dilusi C0 = konsentrasi awal (di ujung port) Cn = konsentrasi pada jarak/ kedalaman n dari ujung port
Kriteria Desain Outfall
Kriteria Desain Outfall
Metodologi Penelitian
Mulai
Meninjau Lokasi Studi dan Mengumpulkan Data Sekunder
Menghitung dilusi awal dan dilusi lanjutan dari ocean outfall ek sisting
Menghitung konsentrasi polutan di air laut
Mendapatkan lokasi zona percampuran eksisting
Menganalisa Geometri Plume Eksisting
merencanakan skenario perbaikan ocean outfall
tidak
Apakah memenuhi baku mutu air laut?
ya
selesai
Gambaran Wilayah Studi
Gambaran Wilayah Studi
Arah pergerakan arus laut
Kawasan mangrove
Kawasan mangrove Area pengolahan limbah cair industri
Lokasi Inlet Limbah Cair yang sudah melalui tahapan pengolahan sebelumnya
Perpanjangan ocean outfall/ kanal di laut, dimana sekitarnya ditanami mangrove
bo
Kondisi Lingkungan Gelombang Gelombang yang terjadi di wilayah pesisir utara Jawa merupakan Gelombang yang dibangkitkan angin dan gelombang swell. Ketinggian gelombang di lokasi berkisar antara 0.5 m hingga 1.2 m Pasang Surut Kondisi pasang surut di lokasi merupakan tipe campuran dominasi harian ganda MSL = 146 cm (terhadap rambu ukur) LWS = 37 cm (terhadap rambu ukur) HWS = 266 cm (terhadap rambu ukur) Angin Angin di lokasi cenderung bertiup ke Barat dan barat daya dengan kecepatan angin rata-rata 4.5 m/s
Kondisi Lingkungan Arus Pola arus didominasi pola pasang surut. Berikut kecepatan arus laut pada kondisi pasang surut KONDISI PASUT
1,4 1,2
velocity (m/s) elevasi (m)
1 0,8 Velocity vs Hour
0,6
elevasi above MSL vs hour 0,4 0,2 0 0 -0,2
1
2
3
4
5
6
7
hours after high water
8
9
10
11
12
13
Kondisi Lingkungan Salinitas & Temperatur cenderung tidak ada stratifikasi atau homogen
Kondisi Lingkungan Bathimetri lokasi outlet ocean outfall memiliki kedalaman yang dangkal, yaitu 1.14m dari MSL, kemudian di sekitar outlet berkedalaman rata-rata 1.22 m dari MSL KONDISI PASUT
Kondisi Lingkungan Bathimetri lokasi outlet ocean outfall memiliki kedalaman yang dangkal, yaitu 1.14m dari MSL, kemudian di sekitar outlet berkedalaman rata-rata 1.22 m dari MSL Elevasi (m)
KONDISI PASUT HWS
+2,29
MSL
+1,09 HD0 1,18 m
1,24 m
-0,45
1,14 m
1,11 m
-0,02 -0,05 -0,15
LWS Slope= 40
Bottom of Discharge Channel
Topography transect Skematisasi CORMIX3
30
60
90
Jarak (m)
Kondisi Limbah Discharge Debit (Flowrate) Limbah
Kondisi Limbah Discharge Beban Pencemaran Amoniak tahun 2011
Grafik Beban Pencemaran Amoniak tahun 2009-2011
Kondisi Limbah Discharge Konsentrasi Polutan pada Limbah tahun 2009
Konsentrasi Polutan pada Limbah tahun 2010
Konsentrasi Polutan pada Limbah tahun 2011
Ocean Outfall Eksisting Dilusi Amoniak pada Near Field
Ocean Outfall Eksisting
Konsentrasi Amoniak pada Near Field
Ocean Outfall Eksisting Lebar Plume pada Near Field
Ocean Outfall Eksisting Tebal Plume pada Near Field
Ocean Outfall (skenario pemisahan debit limbah)
Dilusi Amoniak pada Near Field
Ocean Outfall (skenario pemisahan debit limbah)
Konsentrasi Amoniak pada Near Field
Ocean Outfall (skenario perubahan geometri) Lebar ocean outfall (m)
Tinggi ocean outfall yang terisi effluent (m)
0,5347
1,14
0,5395
1,13
0,5644
1,08
0,5918
1,03
0,6220
0,98
0,6555
0,93
0,6927
0,88
0,7345
0,83
0,7815 0,8351
0,78 0,73
Konsentrasi Akhir Effluent (mg/l)
227 227 227 227 228 228 228 229 229 230
Dilusi yang terjadi (kali)
4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5
SIMPULAN 1. Evaluasi kinerja ocean outfall eksisting tipe pembuangan di permukaan di wilayah Pesisir Utara Jawa, dapat disimpulkan dari parameter-parameter berikut: a. Dilusi awal atau dilusi pada near field cenderung meningkat seiring bertambahnya jarak sebaran plume, meskipun dilusi rendah, sebesar 1 - 3,8 kali. Pada zona far field, tingkat percampuran effluent limbah dengan air laut sangat kecil
bersamaan dengan berkurangnya ketebalan plume. Tahapan ini
menandakan plume akan segera menyatu dengan garis pantai. b. Konsentrasi akhir polutan amoniak pada keempat kondisi tersebut cenderung menurun bersamaan dengan bertambahnya jarak tempuh plume. Sampai batas near field, nilai konsentrasi masih sangat besar, berkisar di antara 260 mg/l hingga 544 mg/l. Jauh dari baku mutu air laut untuk polutan amoniak 0,3 mg/l. c.
(1) Jangkauan near field untuk kondisi pasang selama satu jam setelah periode istirahat (slack) pada
kondisi debit limbah maksimum sejauh 260 m dengan waktu tempuh 0,8 jam, (2) sedangkan pada kondisi debit limbah rata - rata sejauh 258 m dengan waktu tempuh 0,8 jam. (3) Kemudian jangkauan near field untuk kondisi surut selama satu jam setelah periode istirahat (slack) pada kondisi debit limbah maksimum sejauh 216 m dengan waktu tempuh 1 jam, (4) sedangkan pada kondisi debit limbah rata - rata sejauh 179 m dengan waktu tempuh 0,83 jam. d.
Untuk keempat variasi kondisi lingkungan dan debit limbah, jenis aliran yang terjadi adalah (upstream
intruding plume), di mana effluent limbah pada akhir zona far field dibelokan kembali menuju hulu near field hingga menyatu dengan garis pantai. Jenis aliran ini biasa terjadi pada lingkungan berarus lemah.
SIMPULAN 2. Evaluasi perbaikan kinerja ocean outfall eksisting tipe pembuangan di permukaan di wilayah Pesisir
Utara Jawa ditekankan pada analisa dilusi dan besar konsentrasi akhir polutan. a.
Pada empat kondisi lingkungan, setelah debit limbah kota dipisahkan, dilusi yang terjadi adalah
sekitar 1 – 26,3 kali, sedangkan konsentrasi akhir polutan amoniak di air laut berkisar antara 49,9 mg/l – 201 mg/l. b.
Pada salah satu kondisi, yaitu kondisi surut selama dua jam setelah periode istirahat (slack)
pada debit rata-rata, dengan konsentrasi awal sebesar 945, 396667 mg/l, setelah disimulasikan dengan variasi geometri ocean outfall, dilusi yang terjadi 4,5 kali dengan konsentrasi akhir berkisar 227 mg/l hingga 230 mg/l.
SARAN 1.Rendahnya dilusi awal pada near field yang mengakibatkan konsentrasi polutan tidak dapat mencapai angka baku mutu di air laut disebabkan debit limbah yang tinggi. Sehingga penurunan debit limbah dengan cara memisahkan debit limbah industri dengan limbah kota harus dilakukan.
2. Tingginya konsentrasi di kanal ocean outfall sebelum sampai di laut bisa disebabkan pengolahan effluent limbah yang kurang maksimal. Maka disarankan untuk memperbaiki kualitas effluent limbah pada neutralizer (pengolahan awal) dan equalizer (pengolahan lanjutan), misal dengan cara aerasi, yaitu menginjeksikan oksigen ke dalam effluent limbah.
3. Kondisi batimetri di sekitar outlet pembuangan yang dangkal dan dipengaruhi arus pasang surut (unsteady ambient) mengakibatkan dilusi tidak maksimal. Jika memungkinkan, tipe ocean outfall eksisting bisa diubah menjadi tipe submerged single port yang memungkinkan dilusi lebih baik dan maksimal.
DAFTAR PUSTAKA Bishop, Paul L. 1983. Marine Pollution and Its Control. USA: McGraw-Hill (Book) Doneker, Robert L., dan Gerhard H. Jirka, 2007. CORMIX User Manual: A Hydrodynamic Mixing Zone Model and Decision Support System for Pollutant Discharges into Surface Waters. Washington DC: USEPA (Book) Hoetomo. 2004 a. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup no.51 tahun 2004 tentang Baku Mutu Air Laut. Jakarta: Deputi MENLH Bidang Kebijakan dan Kelembagaan Lingkungan Hidup Hoetomo. 2004 b. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup no.122 tahun 2004 tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri. Jakarta: Deputi MENLH Bidang Kebijakan dan Kelembagaan Lingkungan Hidup Jirka, Gerhard H., dan J. H. W. Lee. 1994. Waste Disposal Ocean, in Water Quality and Its Control, Vol 5 of Hydraulic Structures Design Manual. Mikio Hino (Ed). Brookfield: A.A Balkema Publishers (Book) Jones, Gilbert. M., Jonathan D. Nash, Robert L. Doneker, dan Gerhard H. Jirka. 2007. Buoyant Surface Discharges into Water Bodies. I: FlowClassification and Prediction Methodology. Journal of Hydraulic Engineering (Journal) Jones, Gilbert M., Jonathan D. Nash, dan Gerhard H. Jirka. 1996. CORMIX3: An Expert System for Mixing Zone Analysis and Prediction of Buoyant Surface Discharges. Washington DC: Office of Science and Technology USEPA (Book) Metcalf & Eddy. 2004. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse 4th edition. Asia: McGraw-Hill Mukhtasor. 2007. Pencemaran Pesisir dan Laut. Jakarta: PT. Pradnya Paramita (Book) Mukhtasor dan Mauludiyah. 2012. Kajian Pembuangan Air Limbah PT Petrokimia ke Laut. Belum dipublikasikan Pinet, Paul R. 1999. Invitation to Oceanography 2nd edition. USA: Jones & Bartlett Publishers (Book) Witoelar, Rahmat. 2006. Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup no.12 tahun 2006 tentang Persyaratan dan Tata Cara Perizinan Pembuangan Air Limbah ke Laut. Jakarta: Presiden Republik Indonesia
