iv. hasil dan pembahasan - repository.ipb.ac.id · 31 operasi windows seven home premium, microsoft...
Post on 08-Mar-2019
213 Views
Preview:
TRANSCRIPT
30
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 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
31
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.
b. 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, diagram-
diagram 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
32
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.
<<extend>>
<<include>>
Melihat tabel nilai koefisien
Evaluasi nilai karakteristik air limbah
Perhitungan proses penyisihan BOD
Keterangan :
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.
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
33
<<include>><<include>>
<<include>>
<<include>>
<<extend>>
<<extend>>
<<extend>>
<<extend>>
<<extend>>
<<extend>>
<<extend>>
<<extend>>
<<include>>
Memilih
industri
Evaluasi nilai karakteristik air limbah
Menghitung proses penyisihan BOD
Menghitung proses penyisihan BOD-
nitrifikasi
Menghitung proses penyisihan nitrogen
Menghitung proses penyisihan fosfor
Melihat tabel daftar istilah
Melihat tabel nilai koefisien
Operator divisi
pengolahan limbah
cair
Melihat grafik nilai SDNR (Spesific
denitrification rate)
Keterangan :
Gambar 14. Diagram kasus model program proses lumpur aktif.
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
34
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.
35
Gambar 15. Diagram aktivitas model program proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1).
: Notasi yang menggambarkan suatu aktivitas
: Notasi yang menggambarkan suatu alternative
pilihan
: Notasi yang menggambarkan awal dan akhir
sistem
: Notasi yang menggambarkan hubungan antar
kasus
Exit program
Start
[NO]
[YES]
[YES]
[Success]
[NO]
[NO] Decision exit
Membuka tampilan antarmuka program
Menunjukkan tampilan antarmuka program
Menunjukkan halaman login
Melakukan login
Menampilkan halaman pemilihan industri Memilih industri
Menunjukkan halaman pemilihan proses perhitungan
Memilih proses perhitungan
Memasukkan nilai input Menunjukkan halaman perhitungan
Mencetak hasil perhitungan
Keluar dari program
Decision login
Decision perhitungan
Menampilkan hasil perhitungan
36
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 kegiatan-
kegiatan 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”.
37
Start
End
[memilih perhitungan]
[Perhitungan terpilih]
[Konfirmasi pemilihan perhitungan]
[Melakukan input parameter perhitungan]
[Parameter perhitungan telah diinputkan]
[Konfirmasi nilai parameter]
[Melakukan perhitungan]
[Perhitungan selesai]
[Mencetak hasil perhitungan]
[YES]
[Batal melakukan perhitungan]
[YES]
[NO]
Pemilihan industri
Pemilihan perhitungan
Proses pemilihan selesai
Konfirmasi
Halaman nilai input
Input nilai selesai
Konfirmasi nilai input
Proses perhitungan
Perhitungan selesai
Cetak hasil perhitungan
Batal
Keterangan :
Gambar 16. Diagram keadaan model proses lumpur aktif (activatedsludge.0.1).
: Notasi yang menggambarkan suatu keadaan
: Notasi yang menggambarkan awal dan akhir
sistem
: Notasi yang menggambarkan hubungan antar
keadaan
38
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.
0..1
admin
0..*
staff
0..1
admin
0..*
manajer0..1
manajer
0..*
Laporan hasil perhitungan (report)
0..1
staff
0..*
industri
0..1
industri
0..*
Perhitungan
0..1
perhitungan
0..*
daftar istilah
0..1
perhitungan
0..*
grafik
Operator (staff) divisi pengolahan
limbah cair
-
-
username
password
: int
: int
admin
-
-
username
password
: int
: int
Manajer
-
-
username
password
: int
: int
Laporan hasil perhitungan (report)
-
-
-
-
-
Karakteristik air limbah
Penyisihan BOD
Penyisihan BOD-nitrifikasi
Penyisihan nitrogen
Penyisihan fosfor
: int
: int
: int
: int
: int
Industri
- Jenis industri : int
+ pilih jenis industri ()
...
: int
Proses perhitungan
-
-
-
-
-
Karakteristik air limbah
Penyisihan BOD
Penyisihan BOD-nitrifikasi
Penyisihan nitrogen
Penyisihan fosfor
: int
: int
: int
: int
: int
Daftar istilah
-
-
Konten
Definisi
: int
: int
Grafik
- SDNR (spesific denitrification rate) : int
Keterangan :
Gambar 17. Diagram kelas model proses lumpur aktif (perangkat lunak activatedsludge.0.1).
: Notasi yang menggambarkan suatu kelas
: Notasi yang menggambarkan hubungan antar
kelas
39
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, program-
program 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.
40
0..1
admin
0..*
staff
0..1
admin
0..*
manajer0..1
manajer
0..*
Laporan hasil perhitungan (report)
0..1
staff
0..*
industri
0..1
industri
0..*
Perhitungan
0..1
perhitungan
0..*
daftar istilah
0..1
perhitungan
0..*
grafik
Operator (staff) divisi pengolahan
limbah cair
-
-
username
password
: int
: int
admin
-
-
username
password
: int
: int
Manajer
-
-
username
password
: int
: int
Laporan hasil perhitungan (report)
-
-
-
-
-
Karakteristik air limbah
Penyisihan BOD
Penyisihan BOD-nitrifikasi
Penyisihan nitrogen
Penyisihan fosfor
: int
: int
: int
: int
: int
Industri
- Jenis industri : int
+ pilih jenis industri ()
...
: int
Proses perhitungan
-
-
-
-
-
Karakteristik air limbah
Penyisihan BOD
Penyisihan BOD-nitrifikasi
Penyisihan nitrogen
Penyisihan fosfor
: int
: int
: int
: int
: int
Daftar istilah
-
-
Konten
Definisi
: int
: int
Grafik
- SDNR (spesific denitrification rate) : int
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).
41
operator
admin
manajer
admin
report
manajer
industri
operator
perhitungan
industri
daftar istilah
perhitungan
grafik
perhitungan
Operator Peng.Limbah
username
password
...
int
int
<ak,fk>
<fk>
admin
username
password
...
int
int
<ak>
<ak>
Manager
username
password
...
int
int
<ak,fk>
<fk>
Laporan hasil perhitungan (report)
username
Evaluasi karakteristik limbah
BOD removal only
BOD removal with nitrification
Biological nitrogen removal
Biological phosphorus removal
...
int
int
int
int
int
int
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5,fk>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
Industri
username
Industri pertanian
...
int
int
<ak,fk>
<ak>
Perhitungan
username
Industri pertanian
evaluasi karakteristik air limbah
BOD removal only
BOD removal with nitrification
Biological nitrogen removal
Biological phosphorus removal
...
int
int
int
int
int
int
int
<ak1,ak2,fk>
<ak1,ak2,fk>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
<ak1,ak2,ak3,ak4,ak5>
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
<fk>
<fk>
<fk>
<fk>
<fk>
<ak>
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
<ak,fk>
<ak,fk>
<ak,fk>
<ak,fk>
<ak,fk>
<ak>
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.
42
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
END
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
Gambar 20. Diagram alir proses implementasi model perangkat lunak Activatedsludge.0.1.
43
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.0.1ActivatedSludge.0.1
BOD RemovalIntroduction Calculation process
Form Glossary Tools Wastewater Characterization
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
44
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
45
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.
46
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).
47
Gambar 25. Contoh Halaman perhitungan penyisihan BOD proses lumpur aktif.
Gambar 26. Contoh halaman skema proses penyisihan BOD lumpur aktif.
48
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 :
1. 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 (µm) 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 NH4-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 NOx, 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 O2 = 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.
49
Tabel 3. Nilai karakteristik air limbah PTPN I Tanjung Seumantoh, Aceh Tamiang.
No Parameter Asal Limbah
St. Rebusan St. Klarifikasi Fat pit
1 pH 4.0-4.5 4.3 4.3
2 TSS 6000-35000 45000 24750
3 Oil 1100-6000 10000 8000
4 BOD 5000-20000 28500 22850
5 COD 10000-45000 55000 45250
6 Total N 60-590 - 280
7 Total P 42-320 950 220
Tabel 4. Koefisien kinetik lumpur aktif untuk bakteri heterotrofik pada suhu 200C(Metcalf and
Eddy,2003).
Koefisien Unit Rentang
µm g VSS/g VSS.d 3.0-13.2
Ks g bCOD/m3 5.0-40.0
Y g VSS/g bCOD 0.30-0.50
Kd g VSS/g VSS.d 0.06-0.20
fd 0.08-0.20
ϴ values
µm 1.03-1.08
Kd 1.03-1.08
Ks 1.00
Tabel 5. Koefisien kinetik lumpur aktif proses nitrifikasi pada suhu 200C (Metcalf and
Eddy,2003).
Koefisien Unit Rentang
µmn g VSS/g VSS.d 0.20-0.90
Kn g NH4- N/m3 0.5-10
Yn g VSS/g NH4- N 0.10-0.15
Kdn g VSS/g VSS.d 0.05-0.15
Ko g/m3 0.40-0.60
ϴ values
µn 1.06-1.123
Kn 1.03-1.123
Kdn 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.
50
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 Hasil perhitungan
BOD removal only
Hasil perhitungan
BOD-nitrifikasi
removal
1 Sendimentasi primer % %
a. Penyisihan BOD
(Persamaan 68)
37.07 37.07
b. Penyisihan TSS
(Persamaan 68)
59.15 59.15
2 Evaluasi karakteristik air limbah mg/L mg/L
a. bCOD (Persamaan 1) 32000 32000
b. nbCOD (Persamaan 2) 13000 13000
c. sCODe (Persamaan 3) 6500 6500
d. nbVSS (Persamaan 4) 9999 9999
e. Inert TSS
(Persamaan 5)
10385 10385
3 Tangki aerasi
a. volume (Persamaan 15) 5000 m3 12710 m
3
51
Tabel 7. Hasil perhitungan penyisihan BOD dan penyisihan BOD-nitrifikasi (Lanjutan).
No. Perhitungan
Hasil
perhitungan
penyisihan BOD
Hasil
perhitungan
penyisihan BOD-
nitrifikasi
b. Produksi biomassa
(Persamaan 6)
9483 Kg/day 6166.21 Kg/hari
c. Produksi lumpur
(Persamaan 12)
31541.78 Kg/hari 27539.25 Kg/hari
d. SRT (Solids retention time) 5 hari 12.71 hari
e. Suhu aerasi 12 0C 12
0C
f. Konsentrasi MLVSS (mixed
liquor volatile suspended
solids) (Persamaan 18)
1853.09 mg/L 4.84 mg/L
g. Kebutuhan oksigen
(Persamaan 24)
772.16 Kg/jam 13467.25 Kg/jam
4 Beban Pemeriksaan
a. Rasio F/M (food to
microorganism)
(Persamaan 19)
0.21 g/g hari 0.52 g/g hari
b. BOD volumetric loading
(Persamaan 20)
0.38 kg/m3 hari 0.52 kg/m
3 hari
5 Efluen
a. Substrat efluen (bCOD)
(Persamaan 7)
1.80 mg/L 1.00 mg/L
b. BOD efluen - 9.99 mg/L
6 Laju alir m3/hari m
3/hari
a. Laju alir efluen (Qe)
(Persamaan 70)
625.00 625.00
b. Laju alir lumpur yang dibuang
(Qw) (Persamaan 69)
375.00 375.00
c. Laju alir lumpur yang diproses
kembali (Qr) (Persamaan 71)
600.00 600.00
7 Clarifier sekunder
a. Volume tangki
(Persamaan 59)
333.3 m3 400 m
3
b. Luas permukaan
(Persamaan 62)
72.73 m2 72.73 m
2
c. Diameter (Persamaan 58) 9.63 m 9.63 m
d. Solids loading rate
(Persamaan 61)
66000 Kg/m2 jam 66000 Kg/m
2 jam
52
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.
53
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 Unit Nilai
Yield, Y g VSS/g COD 0.4
Endogenous decay, kd g VSS/g biomassa.hari 0.15
Cell debris, fd g VSS/g VSS 0.10
Maximum specific growth rate, µm g VSS/g VSS.hari 3.2
Half-velocity,Ks g/m3 9.0
Particulate hydrolysis maximum specific
rate constant, Kh
g VSS/g biomassa.hari 2.8
Hydrolysis half-velocity constant, Kx g VSS/g VSS 0.15
COD of biomass g COD/g VSS 1.42
Fraction of denitrifying bacteria, η g VSS/g VSS 0.50
% rasio
rbCOD/bCOD
54
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/103m
3.
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 Hasil perhitungan penyisihan
nitrogen
1 Primary sedimentation %
a. BOD removal (Persamaan 68) 37.07
b. TSS removal (Persamaan 68) 59.15
2 Tangki aerasi
a. Volume (Persamaan 15) 5000 m3
b. Produksi biomassa
(Persamaan 72)
8898.19 Kg/day
c. Produksi lumpur (Persamaan 12) 30853.35 Kg/hari
d. Waktu proses keseluruhan 5 hari
e. Suhu aerasi 12 0C
f. Kebutuhan oksigen
(Persamaan 86)
709.24 Kg/jam
g. Rasio recycle internal
(Persamaan 73)
3.07
3 Tangki anoksik
a. Laju alir tangki (Persamaan 74) 3670.00 m3/hari
b. Konsentrasi nitrat (NOx,feed)
(Persamaan 74)
22020 g/hari
c. Waktu tunda padatan 2 hari
d. Volume (Persamaan 76) 2000 m3
e. NO3-N yang tereduksi
(Persamaan 84)
5072485.67 g/day
f. Energi proses pencampuran
(Persamaan 87)
20 kW
4 Loading
a. Rasio F/M (food to
microorganism) (Persamaan 77)
1.80 g/g hari
5 Efluen
a. efluen (bCOD) (Persamaan 39) 1.80 mg/L
b. Nitrat efluen 6 mg/L
6 Laju alir m3/hari
a. Laju alir efluen (Qe)
(Persamaan 70)
625.00
55
Tabel 9. Hasil perhitungan penyisihan nitrogen proses lumpur aktif (Lanjutan).
No. Perhitungan Hasil perhitungan penyisihan
nitrogen
b. Laju alir lumpur yang dibuang
(Qw) (Persamaan 69)
375.00
c. Laju alir lumpur yang diproses
kembali (return activated sludge)
(Qr) (Persamaan 71)
600.00
7 Clarifier Sekunder
a. Volume tangki (Persamaan 59) 400 m3
b. Luas permukaan (Persamaan 62) 72.73 m2
c. Diameter (Persamaan 58) 9.63 m
d. Solids loading rate
(Persamaan 61)
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 Hasil perhitungan
penyisihan fosfor
1 Primary sedimentation %
a. Penyisihan BOD (Persamaan 68) 37.07
b. Penyisihan TSS (Persamaan 68) 59.15
2 rbCOD (readily biodegradable COD)
a. rbCOD yang diperlukan untuk penyisihan
fosfor (Persamaan 89)
11236.80 mg/L
3 Tangki proses
a. Volume tangki aerobik (Persamaan 15) 5000 m3
tangki anoksik (Persamaan 76) 700 m3
tangki anaerobik 500 m3
b. Produksi lumpur (Persamaan 95) 29629.64 Kg/hari
56
Tabel 10. Hasil perhitungan penyisihan fosfor proses lumpur aktif (Lanjutan).
No. Perhitungan Hasil perhitungan fosfor
removal
c. Produksi biomassa (Persamaan 91) 8004351.11 g/hari
d. Fosfor yang tersisih (Persamaan 93) 1123.68 mg fosfor/L
e. Kestembangan nitrat (Persamaan 88) 2 mg nitrat/L
f. SRT (Solids retention time) 5 hari
g. Suhu aerasi 12 0C
4 Waste sludge
a. Persentase kandungan fosfor
(Persamaan 97)
41.98 %
5 Efluen
a. Efluen substrat (bCOD)
(Persamaan 39)
1.80 mg/L
b. Efluen nitrat 6.22 mg/L
c. Efluen fosfor (Persamaan 93) 0 mg/L
6 Laju alir m3/hari
a. Laju alir efluen (Qe) (Persamaan 70) 625.00
b. Laju alir lumpur yang dibuang (Qw)
(Persamaan 69)
375.00
c. Laju alir lumpur yang diproses kembali
(return activated sludge) (Qr)
(Persamaan 71)
600.00
7 Clarifier sekunder
a. Volume tangki (Persamaan 59) 400 m3
b. Luas permukaan (Persamaan 62) 72.73 m2
c. Diameter (Persamaan 58) 9.63 m
d. Solids loading rate (Persamaan 61) 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.
57
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
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.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3 5 7 25
SRT (Solids retention time) (hari)
Sub
stra
ts e
fflu
en
t
Gambar 28. Grafik pengaruh perubahan nilai SRT terhadap nilai efluen substrat.
Keterangan :
SRT : waktu proses keseluruhan
Se : Substrat yang dihasilkan (sebagai bCDO efluen)
Ro : Jumlah oksigen yang dibutuhkan
58
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
3 5 7 25
Nilai SRT (Solids retention time) (hari)
Jum
lah
oks
ige
n y
ang
dib
utu
hka
n
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
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.
Keterangan :
Qw :Laju alir lumpur yang dibuang.
SRT : waktu proses keseluruhan.
Se : Substrat yang dihasilkan (sebagai efluen).
59
0
5
10
15
20
100 200 500 1000
Laju alir excess sludge (m^3/hari)
SRT
(Har
i)
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 (m
3/hari) Qe (m
3/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
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.
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
60
0
5001000
15002000
25003000
3500
4000 8000 10000 120000
Konsentrasi lumpur yang akan diproses kembali (Xr)
(mg/L)
Qr
(m^
3/h
ari)
Gambar 31. Grafik pengaruh perubahan nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam
proses (return activated sludge) terhadap nilai laju alir lumpur yang diproses kembali.
0
200
400
600
800
4000 8000 10000 120000
Konsentrasi lumpur yang diproses kembali (Xr)
(mg/L)
Qw
(m
^3/h
ari)
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.
61
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 (m
3/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
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.
27002800290030003100320033003400350036003700
5000 10000 15000 70000
Laju alir lumpur yang dikembalikan ke proses (Qr) (m^3/hari)
Xr
(mg/
L)
Gambar 33. Grafik pengaruh perubahan nilai laju alir lumpur yang diproses kembali (Qr) terhadap
nilai konsentrasi lumpur yang dikembalikan ke dalam proses (Xr).
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
62
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.
Perencanaan
model
Membuat
prototype
model
Verifikasi
model
Perancangan
model
Pengembangan
perangkat
lunak
Pengembangan
digital model
Pengembangan
analog model
Pengembangan
algoritma /
pemrograman
Verifikasi
prototype
Verifikasi
prototype
Verifikasi
prototype
Model integrasi
Percobaan
model
Emulasi
Prototype
perangkat
keras
Simulasi
Gambar 34. Verifikasi model (Wilcox,2004).
63
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
END
Verifikasi model
Verifikasi
perhitungan
Pemeriksaan
syarat nilai input
Decision
Pemeriksaan
syarat nilai
koefisien
YES
NO
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
64
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.
Verifikasi
perangkat lunak
Pemerikasaan
coding (variabel,
tipe data, dan
rumus
perhitungan)
Pemeriksaan
textfield yang
kosong
START
Verifikasi model
END
Decision
YES
NO
Gambar 36. Tahapan verifikasi model perangkat lunak Activatedsludge.0.1.
65
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.
top related