sidang tugas akhir - digilib.its.ac.id

Jurusan Teknik Lingkungan

Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya 2010

Oleh :

Ichda Maulidya

3305 100 007

Dosen Pembimbing :

Dr. Ir. Nieke Karnaningroem, M.Sc

SIDANG TUGAS AKHIR

1

LATAR BELAKANG

Tercemar oleh limbah industri, domestik, dan pertanian

Kali Surabaya sebagai bahan baku air minum

Optimisasi pengelolaan kualitas air Kali Surabaya

Penurunan kualitas air Kali Surabaya

2

PERUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana daya dukung dan daya tampung Kali Surabaya pada segmen Gunungsari-Jagir apabila dikaitkan dengan beban pencemar yang dibuang ke Kali Surabaya agar dapat digunakan sebagai bahan baku air minum?

2. Bagaimana meminimisasi konsentrasi pencemar yang dibuang ke Kali Surabaya segmen Gunungsari – Jagir dengan metode linear programming?

3

RUANG LINGKUP

1. Penelitian : skala laboratorium di Lab. TL ITS

2. Sampel : air Kali Surabaya3. Obyek penelitian : segmen Gunungsari – Jagir4. Parameter : DO, BOD, COD, dan TSS5. Variabel : debit dan kualitas air sungai, serta

konsentrasi pencemar.6. Metode : linear programming

7. Data yang digunakan: data primer dan sekunder

4

Gambar 1 Obyek Penelitian di Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir

No Lokasi

1 Jembatan Cangu

2 Jembatan Perning

3 Jembatan Jrebeng

4 Cangkir Tambangan

5 Bambe Tambangan

6 Karangpilang

7 Jembatan Sepanjang

8 Gunungsari

9 Ngagel/ Jagir

5

TUJUAN PENELITIAN

1. Menganalisis daya dukung dan daya tampung Kali Surabaya pada segmen Gunungsari-Jagir apabila dikaitkan dengan beban pencemar yang dibuang ke Kali Surabaya agar dapat digunakan sebagai bahan baku air minum?

2. Meminimisasi konsentrasi pencemar yang dibuang ke Kali Surabaya segmen Gunungsari –Jagir dengan metode linear programming.

6

MANFAAT PENELITIAN

1. Membantu dalam menetapkan beban maksimum limpasan air limbah yang boleh dibuang ke Kali Surabaya.

2. Membantu memperingan kerja Instalasi Air Minum (IPAM) Ngagel untuk mengolah air baku.

7

KUALITAS AIR KALI SURABAYA

ParameterKandungan

(mg/l)

DO4

BOD5

COD16

Residu Tersuspensi (TSS)120

Sumber : Dinas Kominfo Prop. Jatim (2009)

8

Tabel 1 Kualitas Air Kali Surabaya Tahun 2009

PP NO. 82 TAHUN 2001

PARAMETER SATUANKELAS

I II III IV

DO mg/L 6 4 3 0

BOD mg/L 2 3 6 12

COD mg/L 10 25 50 100

Residu Tersuspensi (TSS) mg/L 50 50 400 400

Jika air diperuntukkan untuk air minum, maka harus memenuhi kriteria kelas I PP No. 82 Tahun 2001

Tabel 2 Klasifikasi Mutu Air

9

DAYA DUKUNG DAN BEBAN PENCEMARAN

Daya dukung (kg/hari)

= debit sungai (m3/hari) x konsentrasibaku mutu sungai (mg/l)

Beban pencemaran

= debit (m3/hari) dan pencemar (mg/l)

10

Linear Programming

• Merupakan suatu teknik matematika dalam menentukan alokasi sumber daya untuk mencapai suatu tujuan tertentu. • Jadi linear programming berhubungan dengan masalah memaksimumkan atau meminimumkan suatu fungsi linear yang disajikan dalam ketidaksamaan linear (Asri, 1984).• Untuk bentuk aljabar, model LP adalah:a11x1 + a12x2 + ... + a1mxn ≤ b1

a21x1 + a22x2 + ... + a2mxn ≤ b2

am1x1 + am2x2 + ... + amnxn ≤ bm

dan x1 ≥ 0, x2 ≥ 0, ...., xn ≥ 0 (Mays dan Tung, 1992)

11

Persamaan Streeter-Phelps dan Mass Balance

12

rk2k

log

0,418

cDaD

1rk2k

rk1cD log aL log

aLaD

1)(f1 f log1frk

1 ct

c.trk

10 xaL2

kd

k cD

DenganDc: defisit oksigen kritis (mg/l)tc : waktu kritis (hari)k2 : koefisien reaerasi (/hari)kr : koefisien deoksigenasi = kd (/hari)Da: defisit oksigen (Cs – Ct) mg/lLa : BOD5 (mg/l)(Lee dan Lin, 1999)

Qw Qr

Cw xQw Cr x QrCo

denganCo = konsentrasi konstituen awal pada titik buangan setelah pencampuran (mg/l)Qr = laju alir sungai (m3/detik)Cr = konsentrasi konstituen dalam sungai sebelum pencampuran (mg/l)Cw= konsentrasi konstituen dalam air limbah (mg/l)(Razif dan Yuniarto, 2004)

Studi Literatur :• Kualitas air sungai• Kualitas air limbah•Metode analisis DO, BOD, COD, dan TSS•Daya dukung sungai •Linear programming

Ide Tugas Akhir

Pengambilan Data Primer :• Data kualitas air kali Surabaya (BOD, COD, TSS, dan DO)• Data jumlah fasilitas di sepanjang Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir dengan jarak 0,5 km dari tepi sungai.

A

Pengambilan Data Sekunder :• Data debit dan kualitas air kali Surabaya (BOD, COD, TSS), dan DO tahun 2004-2008•Data debit dan konsentrasi limbah industri PT Tahu Gunungsari (BOD, COD, dan TSS) tahun 2004-2008

METODOLOGI PENELITIAN

B

13

Persiapan Alat dan Bahan :Peralatan dan reagen analisis DO, BOD, COD, dan TSS

Pelaksanaan penelitian Analisis DO, BOD, COD, dan TSS air Kali Surabaya

segmen Gunungsari-Jagir

A

Kesimpulan dan Saran

Penulisan Laporan

METODOLOGI PENELITIAN CONT.

Analisis Data dan Pembahasan :• Analisis kualitas air Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir• Analisis daya dukung dan daya tampung Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir•Analisis konsentrasi pencemaran yang boleh dibuang ke Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir dengan metode linear programming

B

14

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwakonsentrasi DO Kali Surabaya segmenGunungsari-Jagir pada bulan April – Mei 2009berkisar antara 2-4 mg/l, sedangkan padabulan November berkisar antara 2 – 5 mg/l.

Sedangkan konsentrasi BOD pada bulan April - Mei 2009 berkisar antara 11 - 48 mg/l. Sedangkan pada bulan November 2009, konsentrasi BOD berkisar antara 1 - 6 mg/l.

Berdasarkan hasil analisis tersebut dapat disimpulkan bahwa konsentrasi DO Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir tersebut masih di bawah baku mutu DO kelas I PP No. 82 Tahun 2001. Sedangkan konsentrasi BOD telah melampaui baku mutu BOD kelas I PP No. 82 Tahun 2001. Dengan demikian, Kali Surabaya tidak layak digunakan sebagai bahan baku air minum.

Gambar 3 Grafik Sampling BOD Segmen Gunungsari-Jagir Tahun 2009

Gambar 2 Grafik Sampling DO Segmen Gunungsari-Jagir Tahun 2009

15


Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa konsentrasi konsentrasi COD pada bulan April - Mei 2009 berkisar antara 16 - 50 mg/l. Sedangkan pada bulan November 2009 konsentrasi COD berkisar antara 11 - 48 mg/l.

Sedangkan untuk konsentrasi TSS pada bulan April - Mei 2009 berkisar antara 120 - 240 mg/l. Sedangkan pada bulan November 2009, konsentrasi TSS berkisar antara 500 - 900 mg/l.

Berdasarkan hasil analisis tersebut dapat disimpulkan bahwa konsentrasi COD dan TSS Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir telah melampaui baku mutu COD dan TSS kelas I PP No. 82 Tahun 2001. Dengan demikian, Kali Surabaya tidak layak digunakan sebagai bahan baku air minum.

Gambar 5 Grafik Sampling TSS Segmen Gunungsari-Jagir Tahun 2009

Gambar 4 Grafik Sampling COD Segmen Gunungsari-Jagir Tahun 2009

16


Stasiun T (°C)BOD

(mg/l)COD

(mg/l)TSS

(mg/l)DO

(mg/l)

Gunungsari 28,70 – 31,33 1,8 - 32,4 5,9 - 60,4 8,0 – 1.298,0 0,5 - 4,8

Jagir 29,17 – 30,53 1,8 – 22,5 6,8 – 78,2 8,0 – 1.746,7 0,8 – 3,8

Tabel 4 Data Kualitas Air Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir

Sumber: PJT I, 2009

TahunDebit Gunungsari

(m3/detik)2004 (9,58 – 135,00)2005 (9,00 - 141,76)2006 (11,00 – 138,77)2007 (11,00 - 114,00)

2008 (11,00 - 146,00)

Tabel 3 Debit Gunungsari

Sumber: PJT I, 2009

17


Tabel 5 Data Debit Limbah Domestik

Sumber: Hasil Perhitungan, 2009

18

Point SourceKebutuhan Air Bersih

(l/hari)

Kebutuhan Air Bersih

(l/dt)

Limbah Domestik

(l/dt)Point Source IKarah 533.000 6,17 4,32Ketintang Barat 290.000 3,36 2,35Gunungsari 666.233 7,71 5,40

Jumlah 1.489.233 17,24 12,07Point Source IIIPulo Wonokromo 1.016.000 11,76 8,23Joyoboyo 128.000 1,48 1,04Ngagel Kebonsari 223.500 2,59 1,81

Jumlah 1.367.500 15,83 11,08


Point SourceKonsentrasi (mg/l)

BOD COD TSS Point Source IKarah 555,35 1.110,69 833,02Ketintang Barat 565,52 1.131,03 848,28Gunungsari 554,50 1.109,01 831,76

Rata-rata 556,95* 1.113,90* 835,43*Point Source IIIPulo Wonokromo 560,74 1.121,48 841,11Joyoboyo 444,20 888,39 666,29Ngagel Kebonsari 571,43 1.142,86 857,14

Rata-rata 551,55* 1.103,09* 827,32*Baku mutu* 100 - 100

Tabel 6 Konsentrasi Pencemar Domestik

Nama IndustriDebit*

(m3/hari)BOD limbah** (mg/l) COD limbah** (mg/l)

TSS limbah**(mg/l)

PT Tahu Gunungsari

101,08 (43,0 – 2.720,7) (62,6 – 4.592,1) (84,0 - 848,0)

Sumber: * Perum Jasa Tirta I, 2007 dalam Maharani, 2008** Hasil Perhitungan, 2009


Tabel 7 Konsentrasi Pencemar PT Tahu Gunungsari

19


Tabel 8 Beban Pencemar Awal


20

Parameter Beban Pencemar Awal di Sungai (kg/hari)

BOD 1.399,68 – 408.706,56

COD 4.587,84 – 761.909,76

TSS 6.220,80 – 16.373.491,20


Tabel 9 Beban Pencemar Domestik


Point sourceBeban Pencemar (kg/hari)

BOD COD TSS

Point source I

Karah

580,81 1.161,63 871,23Ketintang Barat

Gunungsari

Point source III

Pulo Wonokromo

528,01 1.056,00 792,00Joyoboyo

Ngagel Kebonsari

Nama IndustriDebit*

(m3/hari)Beban Pencemar (kg/hari)

BOD** COD** TSS**PT Tahu Gunungsari

101,08 4,35 – 275,01 6,33 – 464,17 5,46 – 85,72

Tabel 10 Beban Pencemar Industri

Sumber: * Perum Jasa Tirta I, 2007 dalam Maharani, 2008** Hasil Perhitungan, 2009

21

BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

Gambar 2 Sketsa Pembuangan Limbah di Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir

Pulo

Wonokromo

Gunungsari

KarahKetintang

Barat

C1e, Q1eC1e, Q1e

C1e, Q1e

C1

C1C1

Q1

PT Tahu

Gunungsari

C2e, Q2e

Q2

JoyoboyoNgagel

Kebonsari

C3e, Q3e

C3e, Q3e C3e, Q3e

C2

C3

C3

C3

C0, Q0

Q3

Point source I Point source II Point source III

22

BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

Titik Debit (m3/hari)Konsentrasi BOD (mg/l)

Daya Dukung (kg/hari)

Beban Pencemar BOD (kg/hari)

1 777.600,00 - 12.614.400,00 1,80 - 32,40 1.555,20 - 25.228,80 1.399,68 - 408.706,56

2 778.642,85 - 12.615.442,85 2,54 - 32,44 1.557,29 - 25.230,89 1.977,75 - 409.244,97

3 778.743,93 - 12.615.543,93 2,55 - 32,46 1.557,49 - 25.231,09 1.985,80 - 409.500,56

4 779.701,24 - 12.616.501,24 3,22 - 32,50 1.559,40 - 25.233,00 2.510,64 - 410.036,29

Tabel 11 Daya Dukung Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir terhadap Beban Pencemar BOD

Tabel 12 Daya Dukung Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir terhadap Beban Pencemar COD

Titik Debit (m3/hari)Konsentrasi COD (mg/l)

Daya Dukung (kg/hari)Beban Pencemar COD

(kg/hari)

1 777.600,00 - 12.614.400,00 5,90 - 60,40 7.776,00 - 126.144,00 4.587,84 - 761.909,76

2 778.642,85 - 12.615.442,85 7,38 - 60,49 7.786,43 - 126.154,43 5.746,38 - 763.108,14

3 778.743,93 - 12.615.543,93 7,39 - 60,53 7.787,44 - 126.155,44 5.754,91 - 763.618,87

4 779.701,24 - 12.616.501,24 8,74 - 60,61 7.797,01 - 126.165,01 6.814,59 - 764.686,14

Tabel 13 Daya Dukung Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir terhadap Beban Pencemar TSS

Titik Debit (m3/hari)Konsentrasi TSS

(mg/l)Daya Dukung (kg/hari)

Beban Pencemar TSS (kg/hari)

1 777.600,00 - 12.614.400,00 8,00 - 1.298,00 38.880,00 - 630.720,00 6.220,80 - 16.373.491,20

2 778.642,85 - 12.615.442,85 9,11 - 1.297,96 38.932,14 - 630.772,14 7.093,44 - 16.374.340,20

3 778.743,93 - 12.615.543,93 9,12 - 1.297,96 38.937,20 - 630.777,20 7.102,14 - 16.374.471,40

4 779.701,24 - 12.616.501,24 10,12 - 1.297,92 38.985,06 - 630.825,06 7.890,58 - 16.375.209,29

23


Tujuan:Meminimumkan: Z = C1e + C2e +C3e

Kendala: Kualitas air Kali Surabaya (BOD, COD, TSS , dan DO)

sungai BM 1Q

)1C x 1e(Q )0C x 0(Q

sungai BM2Q

)2C x 2e(Q )1C x 1e(Q )0C x 0(Q

sungai BM

3Q

)3C x 3e(Q )2C x 2e(Q )1C x 1e(Q )0C x 0(Q

•

24


Tabel 14 Konsentrasi BOD yang Boleh Dibuang ke Sungai Kelas I

Point SourceKonsentrasi BOD

Semula (mg/l)

Konsentrasi BOD yang Boleh Dibuang (mg/l)

Saat Debit Sungai Minimum

Saat Debit Sungai Maksimum

Karah, Ketintang Barat, Gunungsari 556,95 0 30.849,42

PT Tahu Gunungsari 43,00 - 2.720,70 0 4,35

Pulo Wonokromo, Joyoboyo, Ngagel Kebonsari 551,55 0 4,35


Tabel 15 Konsentrasi COD yang Boleh Dibuang ke Sungai Kelas I

Point SourceKonsentrasi COD

Semula (mg/l)

Konsentrasi COD yang Boleh Dibuang (mg/l)



Karah, Ketintang Barat, Gunungsari 1.113,90 0 49.604,03

PT Tahu Gunungsari 62,60 - 4.592,10 0 10,05

Pulo Wonokromo, Joyoboyo, Ngagel Kebonsari 1.103,09 0 10,00



Tabel 16 Konsentrasi TSS yang Boleh Dibuang ke Sungai Kelas I


Point SourceKonsentrasi TSS Semula

(mg/l)

Konsentrasi TSS yang Boleh Dibuang (mg/l)



Karah, Ketintang Barat, Gunungsari 835,43 0 508.086,45

PT Tahu Gunungsari 84,00 - 848,00 0 50,04

Pulo Wonokromo, Joyoboyo, Ngagel Kebonsari 827,32 0 50,00

26

KESIMPULAN

1. Daya dukung Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir telah terlampaui pada saat beban pencemarmaksimum. Namun pada saat beban pencemarminimum, daya dukung sungai terhadap beban pencemar BOD masih dapat menampung hingga 155,52 kg/hari, COD hingga 3.188,16 kg/hari, dan TSS hingga 32.659,20 kg/hari. Sedangkan daya tampungnya juga terlampaui karena defisit oksigen yang terjadi setelah percampuran point source I, II, dan III melebihi defisit oksigen yang diperbolehkan (1,62 mg/l).

27

KESIMPULAN CONT.

2. Konsentrasi pencemar yang dibuang ke Kali Surabayasegmen Gunungsari-Jagir perlu diminimisasi dengan rincian sebagai berikut:

a) Untuk point source I • Konsentrasi BOD pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l.• Konsentrasi COD pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l. • Konsentrasi TSS pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l. b) Untuk point source II• Konsentrasi BOD ada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l, sedangkan pada saat debit sungai maksimum menjadi 4,35 mg/l.• Konsentrasi COD pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l, sedangkan pada saat debit sungai maksimum menjadi 10,05 mg/l.• Konsentrasi TSS pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l, sedangkan pada saat debit sungai maksimum menjadi 50,04 mg/l.c)Untuk Point source III• Konsentrasi BOD pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l, sedangkan pada saat debit sungai maksimum menjadi 4,35 mg/l.• Konsentrasi COD pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l, sedangkan pada saat debit sungai maksimum menjadi 10,00 mg/l.• Konsentrasi TSS pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l, sedangkan pada saat debit sungai maksimum menjadi 50,00 mg/l.

28

SARAN

1. Disarankan untuk menganalisis semua pencemar, baik domestik, industri, maupun pertanian.

2. Disarankan untuk mengolah seluruh beban pencemar di sepanjang Kali Surabaya sebelum dibuang ke Kali Surabaya agar sesuai dengan daya dukungnya.

3. Disarankan untuk menganalisis konsentrasi pencemar yang boleh dibuang ke semua kelas sungai, baik I, II, III, dan IV.

29

sidang tugas akhir - digilib.its.ac.id

Documents