blog.ub.ac.idblog.ub.ac.id/.../files/2013/11/tugas-kelompok-limbh2.docx · web viewproses anaerob...

TUGAS PERANCANGAN PABRIK KE 2

Disusun Oleh :

Ryan Maulana Abdul Hakim 105100201111014

Halimatus Sa’Diyah 105100200111029

Dian Yulianti 105100601111003

Agung Sukoyo 105100613111003

Aprillia Purwitasari 105100601111004

KETEKNIKAN PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

0

MALANG

2013

INTRODUCTION

Perkembangan industri pengolahan kelapa sawit di Indonesia pada era pembangunan ini

sangat pesat. Pada tahun 1990 di Indonesia dijumpai 84 unit pabrik kelapa sawit yang mengolah

10 juta ton tandan buah segar, dengan kapasitas yang bervariasi antara 20 - 60 ton tandan segar per

jam. Selama proses pengolahan buah kelapa sawit menjadi minyak sawit diperoleh limbah baik

berupa limbah cair maupun limbah padat. Limbah padat berupa jajangan, serat-serat dan cangkang

dapat diolah menjadi bahan yang berguna. Janjangan dibakar dan abu hasil pembakaran dapat

dimanfaatkan sebagai pupuk. Sedangkan serat-serat dan sebagian kulit dibakar dan panas yang

dihasilkan digunakan sebagai sumber energi. Cangkang yang tersisa dapat digunakan sebagai

bahan baku industri yang aktif maupun industri hard board.

Limbah cair industri pengolahan kelapa sawit dapat mencemari lingkungan bila langsung

dibuang ke badan air tanpa pengolahan lebih dahulu. Bobot limbah cair industri pengolahan

kelapa sawit berkisar 600 - 800 kg/ton tandan buah segar. Limbah ini mengandung senyawa

organik dan anorganik. Limbah yang mengandung senyawa organik dapat dirombak oleh mikroba

dan dapat dikendalikan secara biologis.

Limbah adalah buangan yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak

dikehendaki lingkungannya karena tidak mempunyai nilai ekonomi. Limbah mengandung

bahan pencemar yang bersifat racun dan bahaya. Limbah ini dikenal dengan limbah B3 (bahan

beracun dan berbahaya). Bahan ini dirumuskan sebagai bahan dalam jumlah relatif sedikit tapi

mempunyai potensi mencemarkan/merusakkan lingkungan kehidupan dan sumber daya.

Sebagai limbah, kehadirannya cukup mengkhawatirkan terutama yang bersumber dari pabrik

industri.

Adanya batasan kadar dan jumlah bahan beracun dan berbahaya pada suatu ruang dan

waktu tertentu dikenal dengan istilah nilai ambang batas, yang artinya dalam jumlah demikian

masih dapat ditoleransi oleh lingkungan sehingga tidak membahayakan lingkungan ataupun

1

pemakai. Karena itu untuk tiap jenis bahan beracun dan berbahaya telah ditetapkan nilai

ambang batasnya.

Tingkat bahaya keracunan yang disebabkan limbah tergantung pada jenis dan

karakteristiknya baik dalam jangka pendek maupun jangka panjang. Dalam jangka waktu

relatif singkat tidak memberikan pengaruh yang berarti, tapi dalam jangka panjang cukup fatal

bagi lingkungan. Oleh sebab itu pencegahan dan penanggulangan haruslah merumuskan

akibat – akibat pada suatu jangka waktu yang cukup jauh.

Melihat pada sifat – sifat limbah, karakteristik dan akibat yang ditimbulkan dari

limbah tersebut, maka diperlukan langkah pencegahan, penanggulangan, serta pengolahan

limbah tersebut.

Pengendalian secara biologis dapat dilakukan dengan proses aerob dan anaerob. Proses

anaerob mampu merombak senyawa organik yang terkandung dalam limbah sampai batas

tertentu yang dilanjutkan dengan proses aerob secara alami atau dengan bantuan mekanik.

Perombakan senyawa organik tersebut akan menghasilkan gas metana, karbon dioksida yang

merupakan hasil kerja dari mikroba asetogenic dan metanogenic. Limbah yang telah

dinetralkan dialirkan ke dalam kolam anaerobik untuk diproses. Proses perombakan limbah

dapat berjalan lancar jika kontak antara limbah dengan bakteri yang berasal dari kolam

pembiakan lebih baik. Proses yang terjadi pada kolam aerobik adalah proses aerobik. Pada

kolam ini telah tumbuh ganggang dan mikroba heterotrop yang membentuk flok. Hal ini

merupakan proses penyediaan oksigen yang dibutuhkan oleh mikroba dalam kolam, metoda

pengadaan oksigen dapat dilakukan secara alami dan atau menggunakan aerator.

2

Tugas Mata KuliahPerancanganPabrik II

Perancangan Unit PegolahanLimbah

Sebuah industry pertanian menghasilkan limbah dengan debit rata-rata 0.15 m3/detik.

Kandungan pencemaranya adalah pencemar organic saja yang ditunjukan dengan

kadar BOD sebesar 1400 mg/l.Untuk bias dibuang kelingkungan limbah arus diolah

sampai BOD menjadi 120 mg/l

Rancanglah instalasi pengolahan limbah secara lengkap

Pembahasan :

1. Konstituen yang terkandung di dalam limbah cair kelapa sawit yang mengalir kepusat

pengolahan limbah

Debit rata-rata 0.15 m3/detik

Kadar BOD sebesar 1400 mg/l

BOD akhirmenjadi 120 mg

2. Desain unit pengolahan limbah

3

Tahapan pengolahan limbah

N0 TAHAPAN PROSES KETERANGAN

1 Tangki Ekualisasi Untuk penampungan awal limbah cair

2 Bak Fatpit Pada unit ini minyak kelapa sawit yang masih dapat

diambil akan diperoleh secara maksimal. Dengan waktu

tinggal selama 10 jam untuk memisahkan minyak dari air

limbah

3 Cooling Pond Unit ini berfungsi untuk menampung sementara limbah

cair dan menurunkan temperaturnya. Waktu tinggal

limbah cair dalam unit ini adalah sekitar 4 – 6 jam.

4 Anaerobic Bioreactor Pengolahan limbah secara anaerobik merupakan proses

degradasi senyawa organik seperti karbohidrat, protein

dan lemak yang terdapat dalam limbah cair oleh bakteri

anaerobik tanpa kehadiran Oksigen menjadi biogas yang

terdiri dari CH4 (50-70%), serta N2, H2, H2S dalam

jumlah kecil. Waktu tinggal limbah cair pada bioreactor

anaerobik adalah selama 20 hari.Berdasarkan hasil

analisa menunjukkan bahwa proses anaerobik dapat

menurunkan kadar BOD dan COD limbah cair sebanyak

80 %.

5 Gas Holder Gas holder adalah tempat untuk menampung gas bio

yang terbentuk selama proses anaerobik. Unit ini

dilengkapi dengan gas meter , yaitu untuk mengetahui

berapa jumlah gas yang sudah dapat ditampung . unit ini

juga dilengkapi dengan pengukur tekanan pressure

gauge. Waktu tinggal gas yang terperangkap disini

diharapkan sekitar 8 jam.

6 Settling Tank Pada unit ini hanya akan dilakukan pemisahan bakteri

anaerobik melalui proses pengendapan . sebagian lumpur

endapan disini adalah lumpur aktif dan diresirkulasikan

4

ke reaktor anaerobik. Unit ini mempunyai waktu

penahanan hidrolis selama sedikitnya 4 jam.

7 Aerobic Bioreactor Bioreaktor aerobik merupakan tempat berlangsungnya

proses penguraian secara biologis zat-zat organik yang

tersisa pada kondisi aerob (membutuhkan oksigen atau

udara). Pada bagian dasar reaktor ini trdapat pipa

distributor untuk mengalirkan udara secara homogen dan

pengaduk di permukaan kolam. Dengan ini proses

penguraian akan berlangsung dengan cepat. Waktu

penahanan hidrolis dalam unit ini adalah selama 10 hari.

Pada proses pengolahan secara aerobik menunjukkan

penurunaan kadar BOD dan Kadar COD adalah sebesar

15 %.

8 Settling Tank 2 Unit ini berfungsi untuk mengendapkan lumpur aktif dari

bioreaktor aerobik. Sebagian dari lumpur ini

diresirkulasikan kedalam unit bioreaktor aerobik. Waktu

tinggal dalam unit ini adalah sekitar 6 jam.

9 Receiving tank Receiving tank berfungsi sebagai bak pengontrol dan

bermanfaat untuk penampungan sementara limbah

terolah sebelum dibuang ke lingkungan atau ke badan air

penerima. Waktu penampungan hanya selama 2 sampai 5

jam.

3. Dimensi desain

1. Perhitungan dimensi tangki ekualisasi

Jumlah tangki = 1 unit

Debit rata2 (Q) = 0,15 m3/s

Waktu detensi (td) = ± 8 menit

Volume tangki = Q x td = 0,15 m3/s x 8 menit = 72 m3 (80 m3)

Rencana kedalaman = 2 m

5

Rencana panjang = 10 m

Rencana lebar = 8m

Cek td = V/ Q = 160 m3 / 0,15 m3/s = 1066.667s = 17.78menit.

Lahan u/ tangki ekualisasi = p x l x jml bak = 10 x 8 x 1 = 80 m2

Desain dibuat dengan dimansi yang lebih besar untuk mengantisipasi terjadinya over produksi

2. Bak Fatpit

Jumlah bak Fatpit = 4

Debit rata2(Q) = 0,15 m3/s

Waktu detensi = ± 10 jam

Volume = Q x td = 0,15 m3/s x 10 jam = 5400 m3



Rencana lebar = 20 m

Cek td = Vtot / Q = 6000 m3/0,15 m3/s = 40000 s = 11.11 jam

Luas lahan yang diperlukan = panjang x lebar = 25 m x 20 m = 500 m2

Luas lahan total = 4 x 500 m2 = 2000 m2

3. Cooling Pond

Jumlah Tank = 6 unit


Waktu detensi (td) = ± 4 - 6 Jam → diambil 5 jam

Volume kolam = Q x td = 0,15 m3/s x 18000 detik = 2700m3




Cek td = Vtot / Q = 3000 m3/0,15 m3/s = 20000 s = 5.56 jam

Lahan u/ Kolam pendinginan = p x l x jml bak = 25 x 10 x 6 = 1500m2

6

4. Anaerobic Bioreactor

Jumlah reaktor = 20 unit


Waktu detensi (td) = ± 20 hari

BOD in = 1400 mg/l

BOD remove =80 % x 1400 mg/l =1120 mg/l

BOD effluent = 20 % x 1400 mg/l =280 mg/l

Perhitungan Dimensi

BOD in = 1400 mg/l

ALR = 1400 mg/l x 10-6 kg/mg = 140 10-5 kg/L x 107 L/1 ha

=140 x 102 kg / ha

ALR = 14000 kg BOD / ha/hari

Loading volumetric (LV) = 0,3 kg BOD/m3.hari

V* =ALRLV =

14000 kgBOD /ha . d0,3 kgBOD /m3d = 46666.67 m3

V rencana Dengan HRT 20 Hari

V = V* x HRT = 46666.67 m3x 20hari= 933333.4m3

Kedalaman antara 3-6 m, diambil 6 agar hasil maksimal

Bentuk Anaerobic Bioreactor adalah balok

V = p x l x t x jumlah reaktor

Misal lebar adalah 50 meter, maka

933333.4m3 = p x 65 x 6 x 20

p= 97

Lahan u/ Anaerobic Bioreactor = luas persegi panjang x jml bak =97 x 65 x 20 = 126100m2

5. Gas Holder

Jumlah Tank = 2

Waktu detensi (td) = ± 8 Jam

Rencana ketinggian = 10 m

Rencana diameter = 5 m

Lahan u/ Gas Holder = 22/7 x 2.52 x 4 = 78.5 dibulatkan menjadi 80 m2

7

Daya tampung = 22/7 x 2.52 x 10 = 196,25 m3

Gas holder disediakan 2 untuk mengantisipasi kebocoran. Gas yang ditampung dalam gas

holder untuk selanjutnya akan langsung ditransfer ke unit produksi sebagai bahan bakar.

6. Settling Tank I

Jumlah tangki = 5


Waktu detensi (td) = ± 4 jam

Volume tangki = Q x td = 0,15 m3/s x 14400detik= 2160m3 dibulatkan

menjadi 2200 m3



Rencana lebar = 8 m

Cek td = volume tangki/Q = 2200 m3/0,15 m3/s =14666.67 s = 4.07

jam

Lahan u/ Settling Tank = p x l x jml tangki = 12 x 8 x 5 = 480 m2

7. Aerobic Bioreactor

Volume =

V=Y . (So−S ) .Q

X .((1 θc )+ kd)Yobs = koefisien yield observasi

S, So = konsentrasi BOD di influendanefluen (g/m3)

So = konsentrasi substrat ( mg BOD/ l )

Q = debit air yang diolah (l 3/t)

X = Konsentrasi mikroorganisme (mg Vss / l )

V = Volume tankiaerasi (m3)

- Q= 12960 m3/hari

8

- BODinfluent (So) = 280 mg/l

- BODremove = 280 mg/l x 58% = 159.6 mg/l

- BODeffluent (S) = 280 mg/l x 42% = 117.6 mg/l (sudahsesuaidengan BOD yang

diinginkan 117.6 < 120 mg/l)

- c(usialumpur/HRT) = 10 hari

- X = 25920 mg Vss/l

- SVI = 90 (SVI didefinisikan sebagai volume sludge yang mengendap 30 menit dalam satu

liter sampel dibagi dengan berat sludge kering per satu liter sludge).

- Y = 0.5 ; Y obs = 0.36 Kd = 0.04/ hari

- MLVSS/MLSS = 0.8

Volumeuntuk 1 aerobik bioreactor

V=Y . (So−S ) .Q

X .((1 θc )+ kd)V=

0.5 . (280−117. 6 mg / l ) . 12960 m3 /hari25920 mg/l . ((1/10 )+ 0 . 4 )( l/hari )

= 81. 2m3

Karenavolume untuk 1 reaktoruntuk 1x proses terlalukecilyaitu 81.2 m3sedangkan

HRT mencapai 10 harimakauntukefisiensilahan volume reaktordigantimenjadi

4872 m3 => (81.2 x 60 reaktor) sehingga 1 reaktordengan volume 4872 m3

setaradengan 60 reaktordengan volume 81.2 m3

Kedalaman antara 2 m

A =V

tinggi = 4872

2 = 2436 m2

9

Bentuk Anaerobic Bioreactor adalah balok

V = p x l x t x jumlah reaktor

Misal lebar adalah 30 meter, maka

4872m3 = p x 30 x 2

p = 82 m

Lahan untuk Anaerobic Bioreactor = luas persegi panjang x jml bak = 82 x 30 x 20 =

49200 m2

Perbandinganantarasubstrat (food) terhadapmikroorganisme (M)adalah:

F/M =

Q . SoV . X

¿ 12960 m3 /hari . 280 gr/m3

4872 m3 .25920 gr/m3

¿ 0 .029 kg/hari

Volumetric loading ataumassa BOD per m3 air limbah per hariadalah:

Vl=Q . SoV

=12960 m3 /hari . 280gr /m3

4872 m3 = 744 . 83 gr BOD/m3 . hari = 0. 74483 Kg/m3 . hari

Rasioresirkulasinyaadalah:

Xr ( mg/l )≈1SVI

=106

90 mg/l

= 11111 mg/l MLSS atau 10000 mg/l MLVSS

Kebutuhan Oksigen di tangki aerasi, dapat dihitung dari persamaan produksi Lumpur :

Px = Yobs Q (So – S)/1000 (Kg/hari)

= (0,36) x12960 m3/hari x (280-117.6 gr/m3)/ 1000

= 757.7 Kg/hari

10

Kebutuhan Oksigen per hari adalah :

Kg O2/hari = Q (So - S )1000 . f - 1.42 Px

Kg O2/hari =

12960 m3 /hari (280 - 117 .6 )1000 (0,7 ) - 1.42 (757.7)

= 1930.786 Kg/hari

8. Settling Tank 2

Jumlah tangki = 5



Volume tangki = Q x td = 0,15 m3/s x 21600detik = 3240 m3dibulatkan

menjadi 3500 m3




Cek td = 3500/ Q = 3500 m3 / 0,15 m3/s = 23333.33 s = 6.48jam

Lahan u/ Settling Tank = p x l x jml bak = 18 x 10 x 5 = 900 m2

9. Receiving Tank

Jumlah tangki = 2



Volume tangki = Q x td = 0,15 m3/s x 10800 detik = 1620 m3dibulatkan

menjadi 1800 m3




Cek td = 1800/ Q = 1800 m3 / 0,15 m3/s = 12000 s = 3,33 jam

Lahan u/ Settling Tank = p x l x jml bak = 16 x 12 x 2 = 1344 m2

11

LUAS LAHAN TOTAL

N0 TAHAPAN PROSES Luas

1 Tangki Ekualisasi 80m2

2 Bak Fatpit 2000 m2

3 Cooling Pond 1500 m2

4 Anaerobic Bioreactor 126100 m2

5 Gas Holder 80 m2

6 Settling Tank 480 m2

7 Aerobic Bioreactor 49200 m2

8 Settling Tank 2 900 m2

9 Receiving tank 1344 m2

Total 181684 m2 = 18.2 ha

Gambaran tempat pengolahan :

Gambar 1. Palm Oil Mill Effluen

12

Gambar 2.TangkiEkualisasi

Gambar 3. Bak Fat Pit

13

Gambar 4. Cooling Pond

Gambar 5. Kolam Anaerobik

14

Gambar 6. Gas Holder

Gambar 5. Kolam Aerobik

15

blog.ub.ac.idblog.ub.ac.id/.../files/2013/11/tugas-kelompok-limbh2.docx · web viewproses anaerob...

Documents