Desain Alternatif Instalasi Pengolahan Air Limbah Pusat Pertokoan Dengan Proses Anaerobik, Aerobik Dan Kombinasi Aanaerobik Dan Aerobik
• Oleh :Ananta Praditya
3309100042
Pembimbing:Ir. M Razif, MM.
NIP. 19530502 198103 1 004
JURUSAN TEKNIK LINGKUNGANFAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAANINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER2013
• Meningkatnya pertumbuhan pembangunan pusat pertokoan
• Undang Undang 32 tahun 2009 Tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup.
• Tidak adanya standard teknologi untuk IPAL yang dapat dipergunakan untuk pusat pertokoan
Latar BelakangBAB 1 PENDAHULUAN
Rumusan Masalah
• Bagaimana mendesain IPAL yang compact untuk alternatif secara aerobik, anaerobik dan kombinasi anaerobik-aerobik?
• Bagaimana Volume kegiatan (Bill Of Quantity) dan Rencana Anggaran Biaya dari ketiga desain IPAL Tersebut?
• Bagaimana kelebihan dan kekurangan dari ketiga alternatif IPAL tersebut?
Ruang Lingkup
1. Karakteristik dan debit air limbah diperhitungkan dari Pusat Pertokoan X di Surabaya
2. Perencanaan IPAL secara aerobik, anaerobik dan kombinasi anaerobik-aerobik
3. BOQ dan RAB ke tiga alternatif akan di hitung dari hasil DED IPAL pusat pertokoan dengan memakai metoda SNI dan harga satuan utuk kota surabaya
4. Debit air limbah akan di perhitungkan dari pemakaian air bersih
Manfaat
• Memberikan tipikal desain IPAL yang tepat baik dari segi teknis , ekonomis dan lingkungan
• Memberikan rekomendasi alternatif desain IPAL yang compact dan dapat dipakai untuk kebutuhan desain ipal pusat pertokoan di perkotaan dengan keterbatasan ruang dan lahan
BAB 2TINJAUAN PUSTAKA
Karakteristik Air Limbah Domestik(PerMenLH 112 tahun 2003)
Parameter Baku Mutu
pH 6.0 – 9.0
BOD 30 mg/l
COD 50 mg/l
TSS 50 mg/l
Perbedaan Proses Anaerob dan AerobParameter Aerob Anaerob
Kebutuhan energi Tinggi RendahTingkat pengolahan 60-90% 95%Produksi lumpur Tinggi RendahStabilitas proses terhadap toksik dan perubahan beban
Sedang sampai tinggi Rendah sampai sedang
Kebutuhan nutrien Tinggi untuk beberapa limbah industri
Rendah
Bau Tidak terlalu berpotensi menimbulkan bau
Berpotensi menimbulkan bau
Kebutuhan alkalinitas Rendah Tinggi untuk beberapa limbah industri
Produksi biogas Tidak ada Ada (dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi)
Start-up time 2 – 4 minggu 2 – 4 bulan
JENIS PROSES
EFISIENSI PENGHILA
NGAN BOD (%)
KETERANGAN
IPAL UNTUK PUSAT PERTOKOAN
COCOK / TIDAK ALASAN
Lumpur aktif standart 85-95
Digunakan untuk pengolahan hemat energi, memerlukan lahan
yang luastidak Penggunaan
lahan luas
Step Aeration 85-95 digunakan untuk beban pengolahan yang besar ya
Modified Aeration 60-70 untuk pengolahan dengan kualitas
air olahan sedang ya
Contact Stabilization 80-70
Digunakan untuk pengolahan paket. Untuk mereduksi ekses
lumpur.ya
High Rate Aeration 75-90
digunakan untuk mengolah paket, bak aerasi dan bak pengendap
akhir merupakan satu paket. Memerlukan area yang kecil
ya
Pure Oxygen Process 85-95
untuk pengolahan air limbah yang sulit di uraikan secara biologis.
Luas area yang di butuhkan kecil, polutan yang sulit terurai
tidak
karena air limbah yang di olah berasal dari limbah domestik
Oxidation Ditch 75-95 konstruksinya mudah tapi memerlukan are yang luas tidak memerlukan
lahan yang luas
Rangkuman IPAL yang Di Kaji
JENIS PROSES
EFISIENSI PENGHILANGAN BOD
(%)
KETERANGAN
IPAL UNTUK PUSAT PERTOKOAN
COCOK / TIDAK ALASAN
Trickling Filter 80-95 sering timbul lalat dan bau. Proses oprasinya mudah tidak memerlukan
lahan yang luas
Rotating Biological Contactor
80-95konsumsi energi rendah,
produksi lumpur kecil, Tidak memerlukan proses aerasi
ya
Contact Aeration Prosess
80-95Memungkinkan untuk
penghilangan nitrogen dan phosphor
ya
Biofilter Unaerobic 65-85
memerlukan waktu tinggal yang lama, lumpur yang dihasilkan
keciltidak waktu tinggal
terlalu lama
JENIS PROSES
EFISIENSI PENGHILANGAN BOD
(%)
KETERANGAN
IPAL UNTUK PUSAT PERTOKOAN
COCOK /
TIDAKALASAN
Kolam Stabilisasi 60-80
memerlukan waktu tinggal yang cukup lama, dan area yang di
butuhkan sangant luas tidak
memerlukan lahan yang luas
untuk pengolahan
Bio Filter Upflow
80-90
mampu mengengurangi kandungnan E.coli.efisiensi penyaringan besar. Untuk
pengolahan limbah dengan kapasitas tidak terlalu besar
ya
Bio Filter Anaerob-aerob
80-90
pengolahannya besar, biaya oprasi rendah, lumpurnyang di hasilkan sedikit. Untuk pengolahan beban
BOD besar
ya
Johkasou80-95
pengolah sederhana dan kompleks, ada penurunan kandungna nitrogen juga
ya
Anaerobic Fixed Bed Reaktor 80-90
tidak membutuhkan energi yang tinggi, rendah nutrien dan prodksi
lumpur lembah.ya
Upflow Anaerobic Sludge Bioreaktor 80-90
mampu mengelolah air limbah dengan beban organik yang tinggi. ya
Karakteristik air limbah pusat pertokoan di kota surabaya
• Berdasarkan Penelitian Ratih Ruchmasari dalam penelitian "Desain Instalasi Pengolahan Limbah Pusat Grosir Wonokromo Surabaya" mengambil beberapa sampel dari 3 pusat perbelanjaan, berdasarkan sumber limbahna yang sama yaitu berasal dari toilet dan food court. data kualitas air limbah adalah sebagai berikut.
No
Nama Pusat Perbelanjaan
BOD (mg/l)
1 Jembatan Merah Plaza
236
2 Pakuwon Trade Center
230
3 Tunjungan Plaza 3
326
Rata - Rata 264
Pemilihan Desain IPAL
Beberapa kriteria di pertimbangkan adalah :1. Area IPAL sangat terbatas sehingga perlu
dicari jenis IPAL yang compact yang dimungkinkan di letakan dibawah lahan parkir.
2. untuk mencegah bau yang bisa menggangu kenyamanan pusat pertokoan, maka perlu dicari jenis IPAL yang konstruksinya tertutup baik secara anaerobik, aerobik maupun kombinasi anaerobik-aerobik.
3. Biaya operasonalnya tidak terlalu mahal4. Waktu tinggal untuk pengolahan tidak
terlalu lama sehingga ukuran IPAL tidak terlalu luas.
5. Mampu mengatasi fluktuasi kuantitas dan kualitas air limbah dengan effisiensi pengolahan yang menghasilkan effluent yang memenuhi baku mutu limbah domestik.
Berdasarkan pertimbangan di atas maka pilihan desain jatuh pada biofilter (anaerobik, aerobik dan kombinasi anaerobik-aerobik)
Contoh Media Biofilter
BAB 3 METODE PERENCANAAN
Metodologi Perencanaan
BAB 4HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perhitungan Debit Air LimbahPerhitungan Debit Air Limbah di dasarkan pada pemakaiankebutuhan air bersih. Berdaarkan hasil perhitungan didapatkan debit air limbah sebesar 20 l/dt untuk pusatpertokoan XYZ di kota Surabaya dan di hitung juga untukvariasi debit 10 l/dt, 20 l/dt dan 30 l/dt4.2 Perhitungan Biofilter4.1.3. Perhitungan Bak EkualisasiHRT = 5 jam (4-8 jam)Q = 20 L/dt= 1728 m3/hariVolume bak = (HRT/24)*Q
= (5/24)*1728= 360 m3
Tinggi = 6 mLuas Lahan = 60 mLebar = (Vol/2)^0,5
= ( 360/2)^0,5= 5 m
Panjang = 2 x L= 2 x 5= 10 m
Perhitungan Bak PengendapPerhitungan Mass BalanceDebit rata-rata(Qavg) = 20 liter / detik
= 1728 m3/hari= 72 m3/jam
COD = 300 mg/l= 0.0003 kg/l
Lamanya air mengalir = 16 jamDebit Puncak (Qpeak) = Q average/Lamanya air mengalir
= 1728 m3/jam/16 jam/24= 4.5 m3/jam
Ratio BOD/COD = 0.9BOD influen = 0.9 x COD influen
= 0.9 x 300 mg/l= 270 mg/l
SS set / COD ratio = 0.42 ( 0,35 – 0,45 )Temperatur = 25 o CHydraulic Retention Time (HRT) = 2 jamDesludging interval = 36 bulanCOD removal = 25 %
COD influen = 300 mg/lEfisiensi COD Bak Pengendap Awal= 25 %COD efluen = COD influen – (COD influen x % Efisiensi COD Bak Pengendap Awal)= 300 mg/l – (300mg/l x 25% )
= 226.5 mg/lBOD influen = 270 mg/lEfisiensi BOD Bak Pengendap Awal= 26%
BOD efluen = BOD influen – (BOD influen x % Efisiensi BOD Bak Pengendap Awal)
= 270 mg/l – (270 mg/l x 26 %)= 200 mg/l
Waktu Tinggal (td) 2 jamVolume bak = Debit x td
= (1728m3/jam/24) x 2 jam= 144 m3
Tinggi = 5 m ( ditentukan )ASurface = Volume / tinggi
= 144 m3 / 5 m= 28.8 m2
Hasil Dimensi Bak Pengendap
Panjang : Lebar = 2 : 1Lebar = (Asurface/2)1/2
= (28.8m2/2)1/2= 3.8 m
Panjang = 2 x lebar= 2 x 3.8 m= 7.6 m
Luas Lahan = p x l= 7.6 m x 3.8 m= 28.8 m2
Cek td = ( p x l x t ) / debit= ( 7.6 m x 3.8 m x 5 ) / 72= 2 jam
Perhitungan Dimensi Biofilter Anaerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Anaerobik
Hasil dan Pembahasan Biofilter Anaerobik
Hasil dan Pembahasan Biofilter Anaerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Hasil dan Pembahasan Biofilter Aerobik
Hasil dan Pembahasan Biofilter Aerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Hasil dan Pembahasan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik
Hasil dan Pembahasan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Anaerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan
Perbedan biofilter anaerobik didasarkan dari hasil desain sebagai berikut :
a. Untuk Debit 10 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 14,4 m2 dan luas lahan biofilter adalah 13 m2. luas lahan total adalah 27,4 m2
b. Untuk Debit 20 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 28,8 m2 dan luas lahan biofilter adalah 26 m2. luas lahan total adalah 54,8 m2
c. Untuk Debit 30 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 43,2 m2 dan luas lahan biofilter adalah 39 m2. luas lahan total adalah 82,2 m2
Perbandingan Biofilter Anaerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan
Hasil dan Pembahasan
10; 27.4
20; 54.8
30; 82.2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 5 10 15 20 25 30 35
Luas
Lah
an
Debit Air Limbah
Biofilter Anaerobik
Perbandingan Biofilter Anaerobik dengan variasi debitHasil dan Pembahasan
No Parameter
Variasi Debit Biofilter Anaerobik10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt
1 Volume media (m3) 38.4 78.3 117.4
2 Luas lahan (m2) 1.1 2.1 3.2
3 Tinggi tiap bed (m) 3 3 3
4 Panjang tiap bed (m) 1.5 2.1 2.5
5 Lebar tiap bed (m) 0.7 1 1.3
6 BOD out (mg/l) 13 13 13
7 Jumlah Bed 12 12 12
Perbandingan Biofilter Anaerobik dengan variasi debitHasil dan Pembahasan
0
1
2
3
4
Luas Lahan (m2) Panjang (m)
Lebar (m)
1.1 1.5
0.7
2.1 2.1
1
3.22.5
1.3
10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt
Biofilter Anaerobik
Berdasarkan tabel dan gafik diatas terlihat ada beberapa yang tidak megalami perubahan seperti BOD out, Tinggi dan Jumlah bed. Untuk BOD out tidak mengalami peningkatan karena kualitas air limbah yang masuk sama tiap variasi debit yaitu 300 mg/l. Untuk Jumlah Bed juga tidak mengalami perubahan karena yang berubah lebar dan panjang saja. Sedangkan yang mengalami perubahan terlihat peninggkatan yang konstan seperti luas lahan menjadi 2x setiap kenaikan 2x debit, panjang dan lebar juga mengalami kenaikan.
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Aerobik dengan dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan :
a. Untuk Debit 10 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 14,4 m2 dan luas lahan biofilter adalah 7 m2. luas lahan total adalah 21,4 m2
b. Untuk Debit 20 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 28,8 m2 dan luas lahan biofilter adalah 13 m2. luas lahan total adalah 41,8 m2
c. Untuk Debit 30 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 43,2 m2 dan luas lahan biofilter adalah 20 m2. luas lahan total adalah 63,2 m2
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Aerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan
10; 21.4
20; 41.8
30; 63.2
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25 30 35
Luas
Lah
an
Debit Air Limbah
Biofilter Aerobik
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Aerobik dengan variasi debit
No Parameter
Variasi Debit Biofilter Aerobik
10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt
1 Volume media (m3) 19.6 38.1 58.7
2 Luas lahan (m2) 0.6 1.3 1.9
3 Tinggi tiap bed (m) 3 3 3
4 Panjang tiap bed (m) 1.1 1.6 2.0
5 Lebar tiap bed (m) 0.6 0.8 1
6 BOD out (mg/l) 29 29 29
7 Jumlah Bed 10 10 10
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Aerobik dengan variasi debit
0
0.5
1
1.5
2
Luas Lahan (m2) Panjang (m)
Lebar (m)
0.6
1.1
0.6
1.31.6
0.8
1.9 2
1
10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt
Berdasarkan tabel dan gafik diatas terlihat ada beberapa yang tidak megalami perubahan seperti BOD out, Tinggi dan Jumlah bed. Untuk BOD out tidak mengalami peningkatan karena kualitas air limbah yang masuk sama tiap variasi debit yaitu 300 mg/l. Untuk Jumlah Bed juga tidak mengalami perubahan karena yang berubah lebar dan panjang saja. Sedangkan yang mengalami perubahan terlihat peninggkatan yang konstan seperti luas lahan menjadi 2x setiap kenaikan 2x debit, panjang dan lebar juga mengalami kenaikan.
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan
Perbedan biofilter anaerobik didasarkan dari hasil desain sebagai berikut :Untuk Debit 10 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 14,4 m2 dan luas lahan biofilter adalah 13 m2. luas lahan total adalah 27,4 m2
Untuk Debit 20 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 28,8 m2 dan luas lahan biofilter adalah 26 m2. luas lahan total adalah 54,8 m2
Untuk Debit 30 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 43,2 m2 dan luas lahan biofilter adalah 39 m2. luas lahan total adalah 82,2 m2
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan
10; 26.4
20; 50.8
30; 88.2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25 30 35
Luas
Lah
an
Debit Air Limbah
Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit
No ParameterVariasi Debit Kombinasi Biofilter
Anaerobik-Aerobik (bak Anaerobik) 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt
1 Volume media (m3) 39.1 78.3 117.4
2 Luas lahan (m2) 3.2 6.4 9.6
3 Tinggi tiap bed (m) 3 3 3
4 Panjang tiap bed (m) 2.5 3.6 4.4
5 Lebar tiap bed (m) 1.3 1.8 2.2
6 BOD out (mg/l) 44 44 44
7 Jumlah Bed 4 4 4
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit
No Parameter
Variasi Debit Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik (bak Aerobik)
10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt
1 Volume media (m3) 5.6 11.2 16.8
2 Luas lahan (m2) 0.9 1.8 2.7
3 Tinggi tiap bed (m) 3 3 3
4 Panjang tiap bed (m) 1.4 1.9 2.3
5 Lebar tiap bed (m) 0.7 1 1.2
6 BOD out (mg/l) 16 16 16
7 Jumlah Bed 2 2 2
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit
00.5
1
1.5
2
Luas Lahan (m2) Panjang (m)
Lebar (m)
0.61.1
0.6
1.3 1.6
0.8
1.9 2
1
10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt
0
2
4
6
8
10
Luas Lahan (m2) Panjang (m)
Lebar (m)
3.22.5
1.3
6.4
3.6
1.8
9.6
4.4
2.2
10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt
Kelebihan dan Kekurangan masing masing biofilter dengan debit 20 l/dt
ParameterJenis IPAL
Anaerobik Aerobik Kombinasi
Volume 78,3 m3 39,1 m3 78,3 m3 dan 11,2 m2
Waktu Tinggal 24 jam 20 jam 36 jam
BOD removal 96% 85% 94%
COD removal 94% 87% 88%
Jumlah bed 12 10 4 dan 2
BOD out 13 29 16
COD out 19 38 27
P x L x T 2,1 x 1 x 3 1,6 x 8 x 3 3,8 x 1,6 x 3 dan 1,9 x 1 x 3
Luas Lahan Biofilter
26 m2 13 m2 30 m2
Biaya Oprasional Rp 2.649.227.911 Rp 1.878.134.085 Rp. 2.662.299.357
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit
0
10
20
30
40
anaerobikaerobik
kombinasi
13
29
16
19
38
27
BOD out COD out
75%80%85%
90%
95%
anaerobikaerobik
kombinasi
96%
84%
94%
BOD removal
0
50
100
AnaerobikAerobik
Kombinasi
78.3
39.1
89.126
13 30
Volume (m3) Luas Lahan (m2)
KESIMPULAN
TERIMA KASIH