PERENCANAAN ANAEROBIC DIGESTER SKALA RUMAH TANGGA UNTUK

MENGOLAH LIMBAH DOMESTIK DAN KOTORAN SAPI DALAM UPAYA

MENDAPATKAN ENERGI ALTERNATIF

Oleh:Annisa Ramdhaniati3307 100 083

Dosen Pembimbing:Ir. Eddy S. Soedjono, Dipl.SE., MSc., PhD

1

LATAR BELAKANG

2

RUMUSAN MASALAH

Bagaimana merencanakan anaerobic digesterskala rumah tangga yang effisien untuk mengolah limbah domestik dan kotoran sapi?

Berapa BOQ (Bill of Quantity) dan RAB (Rencana Anggaran Biaya) untuk pembuatan anaerobic digester?

Apakah nilai manfaat dari penggunaananaerobic digester?

3

RUANG LINGKUP Jenis sapi yang digunakan adalah sapi perah. Jumlah anggota keluarga dalam 1 KK adalah 4-5 orang. Desain anaerobic digester dilakukan untuk 4 variasi

komposisi limbah. Variasi komposisi limbah domestik : kotoran sapi sebagai

berikut 1 KK : 2 sapi; 1 KK : 3 sapi; 1 KK : 4 sapi; dan 1 KK : 5 sapi.

Dihitung mass balance digester anaerobik. Anaerobic digester akan didesain untuk skala rumah

tangga. Dihitung BOQ dan RAB untuk pembuatan anaerobic

digester. Dibuat Standart Operasional Procedure (SOP) dari

penggunaan anaerobic digester.

4

TUJUAN Merencanakan digester anaerobik skala rumah

tangga yang effisien untuk mengolah limbah domestikdan kotoran sapi.

Menghitung BOQ dan RAB dari perencanaan pembuatan digester anaerobik.

Mengetahui nilai manfaat dari penggunaan anaerobic digester

Manfaat

5

Memberikan alternatif pemenuhan kebutuhan energi untuk memasak sehari-hari.

Memberikan beberapa rekomendasi desain anaerobic digester yang effisien untuk masyarakat.

TINJAUAN PUSTAKAAnaerobic DigesterAdalah pengolahan limbah organik dengan proses

anaerob yang menghasilkan gas metan cukup untuk memenuhi kebutuhan energi.

6

BiogasAdalah gas yang dihasilkan dari proses fermentasi

bahan organik oleh bakteri anaerob.Biogas mengandung: gas metan (55-65%),

karbondioksida (35-45%), nitrogen (0-3%), hidrogen (0-1%), hidrogen sulfida (0-1%)

DIGESTER DI INDONESIA

7

Sumber: Wahyuni, 2010

KRITERIA ANAEROBIC DIGESTER

Kriteria Satuan NilaiTemperatur oC 25-40pH - 6,6-7,6Alkalinitas mg CaCO3/L 2500-5000Rasio C/N - 25-30SRT hari 10-60Loading rate kg VS/m3 hari 1-4Loading rate kg COD/m3

hari1-6

Removal COD % 30-70Removal VS % 40-70Reduksi N % 20-35

8Sumber: Polprasert, 1989

KARAKTERISTIK LIMBAH

Karakteristik Satuan Black water

Grey water

Kotoran Sapi

Debit Liter/hari 10/org 40/org -Berat basah Kg/hari - 25/ekorCOD mg/l 900 - 1500 200 -

70019800

TS % 1 10-30 14Total N mg/l 100 – 300 8 - 30 600

Total P mg/l 40 – 90 2 - 7 100Rasio C/N 6 - 32Densitas Kg/m3 - - 1200 - 1600

pH 7 6,8–8,4 7,2

9Sumber: Kaltwasse, 1980 dalam Wahyuni, 2010

PENGGUNAAN BIOGAS

Pemakaian Spesifikasi Biogas (m3/jam)

Memasak

2 kali 0.33

4 kali 0.47

6 kali 0.64

2-4 kali 0.23-0.45per

orang/hari 0.34-0.42

10

Sumber: Wahyuni, 2010

METODE PERENCANAAN

11

Pengumpulan DataData Sekunder:

Karakteristik Limbah dankotoran sapiVolume blackwater dangreywater per orang per hariVolume kotoran sapi per ekorper hari

Perencanaan

1. Perhitungan Komposisi Limbahdari variasi 1KK:2Sp; 1KK:3Sp;1KK:4Sp; 1KK:5Sp

2. Perhitungan Kebutuhan danProduksi Biogas

3. Penentuan Bak Pelengkap4. Perhitungan Dimensi Digester dan

Bak Pelengkap

Analisa dan Pembahasan1. Perhitungan Mass Balance Limbah2. Perhitungan Dimensi dan Gambar

Teknik Digester dan BakPelengkapnya

3. Perhitungan BOQ dan RAB4. Penyusunan SOP

Kesimpulan danSaran

ANALISIS DAN PEMBAHASANKarakteristik Satuan Black

waterGrey water

Kotoran Sapi

Debit Liter/hari 10/org 40/org -Berat basah Kg/hari - 25/ekorCOD mg/l 900 - 1500 200 -

70019800

TS % 1 10-30 14Total N mg/l 100 – 300 8 - 30 600

Total P mg/l 40 – 90 2 - 7 100Rasio C/N 6 - 32Densitas Kg/m3 - - 1200 - 1600

pH 7 6,8–8,4 7,2

Sumber: Kaltwasse, 1980 dalam Wahyuni, 2010

12

KRITERIA PORSES ANAEROBIK

Kriteria Nilai Tipikal

Rasio COD:N:P 100:5:1 100:5:1

Rasio C/N 20 - 30 25

Total Solid 5 – 10 % 7%

HRT 30-40 30

Pada Suhu Mesofilik

Sumber: Polprasert, 1989

13

PROSES PERHITUNGAN

Dimana:N1 = Konsentrasi limbah 1N2 = Konsentrasi limbah 2V1 = Volume limbah 1V2 = Volume limbah 2

14

KOMPOSISI LIMBAH

15

No. Komposisi

Limbah yang diolah dalam digester

(liter/hari)Komposisi Campuran (mg/liter)

Blackwater

Greywater

Kotoran Sapi

COD Total N Total P Rasio

C/N % TS

1 1 KK +2 Sapi 50 0 42 9655 382 81 25 7

2 1 KK +3 Sapi 50 20 63 9893 362 73 27 7

3 1 KK +4 Sapi 50 40 83 9955 350 68 28 7

4 1 KK +5 Sapi 50 61 104 9993 342 65 29 7

EFFISIENSI REMOVAL ANAEROBICDIGESTER

Kriteria Nilai Tipikal

Removal COD 30 – 70 % 50%

Removal N 20 – 35 % 27,5%

Removal TS 40 – 70 % 55%

Sumber: Polprasert, 1989

16

MASS BALANCE

No. Tipe Digester

Influen (gram/hari) Removal (gram/hari) Effluen (gram/hari)

M COD M Total N

M Total P

M COD

M Total N

M Total P

M COD

M Total N

M Total P

1 Tipe 1 885,00 35,00 7,42 708,00 10,50 0,00 177,00 24,50 7,42

2 Tipe 2 1307,32 47,89 9,60 1045,86 14,37 0,00 261,46 33,53 9,60

3 Tipe 3 1730,24 60,81 11,79 1384,19 18,24 0,00 346,05 42,57 11,79

4 Tipe 4 2153,15 73,73 13,97 1722,52 22,12 0,00 430,63 51,61 13,9717

HASIL PERHITUNGAN

18

No. Komposisi

Debit Total

COD Influen

COD Effluen

COD VSS

COD Metan

Produksi Metan

Produksi

Biogas

Liter/ hari

mg/hari

mg/hari

mg/hari

mg/hari

Liter/ hari

Liter/ hari

1 1 KK +2 Sapi 92 885000 177000 40214 667786 267 445

2 1 KK +3 Sapi 132 1307321 261464 59405 986452 395 658

3 1 KK +4 Sapi 174 1730238 346048 78622 1305568 522 870

4 1 KK +5 Sapi 215 2153155 430631 97839 1624684 650 1083

PRODUKSI BIOGAS

19

No. Komposisi

Produksi Biogas

Kebutuhan Biogas

Penggunaan Lama

Memasak

PenggunaanPer Jam

Dapat Untuk

liter/hari liter/jam.hari jam/hari KK

1 1 KK + 2 Sapi 445 330 1,3 1

2 1 KK + 3 Sapi 658 330 2,0 2

3 1 KK + 4 Sapi 870 330 2,6 3

4 1 KK + 5 Sapi 1083 330 3,3 3

DIMENSI DESAIN DIGESTER

20

No. Tipe Digester

Debit Total

Bak Pengaduk Digester

Diameter Tinggi Freebo

ard HRT Volume

Diameter Tinggi Freebo

ard

Liter/ hari (m) (m) (m) hari (m3) (m) (m) (m)

1 Tipe 1 92 0,54 0,40 0,20 30 3 1,60 1,45 0,08

2 Tipe 2 132 0,65 0,40 0,20 30 4,1 1,75 1,70 0,05

3 Tipe 3 174 0,74 0,40 0,20 30 5,2 1,87 1,90 0,00

4 Tipe 4 215 0,83 0,40 0,20 35 8 2,10 2,30 0,12

CON’T

21

No. Tipe Digester

Penampung Gas Bak Residu

Volume Diameter Tinggi Free

boardPanjang Lebar Tinggi

(m3) (m) (m) (m) (m) (m) (m)

1 Tipe 1 2 1,40 1,30 0,14 2,02 1,50 0,30

2 Tipe 2 3 1,60 1,45 0,14 2,65 1,65 0,30

3 Tipe 3 4,1 1,75 1,70 0,25 2,44 1,77 0,40

4 Tipe 4 5,2 1,87 1,90 0,32 2,67 2,00 0,40

CON’T

22

No. Tipe Digester

Plat Penyekat Pada Digester Pipa Inlet Pipa Outlet

Tinggi Lebar Diameter Panjang

Kecepatan

aliran

Diameter Panjang Kecepat

an aliran

(m) (m) (mm) (m) (m/detik) (mm) (m) (m/detik

)1 Tipe 1 1,28 1,60 100 1,8 0,2 100 1,8 0,2

2 Tipe 2 1,54 1,75 100 2,3 0,28 100 2,2 0,28

3 Tipe 3 1,77 1,87 120 2,6 0,26 120 2,5 0,25

4 Tipe 4 2,05 2,10 120 3,0 0,32 120 2,9 0,32

GAMBAR DESAIN DIGESTER

23

Lubang Pengadukan

Pipa Pemasukan Slurry

Dinding Pemisah

Penampung gas

Lubang Pengeluaran

Pengeluaran Gas

24

25

overflowPipaGreywater

PipaBlackwater

SaluranTelentong

OVERFLOW

26

PENGADUKAN

27

Valve

overflow

ALIRAN LIMBAH DALAM DIGESTER

28

BakPengaduk

Digester

BakPenampungResidu

Pelampung

PROFIL HIDROLIS

29

Bak Penampung Substrat Digester Bak Penampung

Residu

dcb

a

a b c dm m m m

1 Tipe 1 5 4,59 4,26 4,192 Tipe 2 5 4,58 4,22 4,123 Tipe 3 5 4,59 4,18 4,074 Tipe 4 5 4,58 4,11 3,98

No. Tipe Digester

Keterangan:

++++

++++

++++

++++

REDUKSI METAN KE UDARA BEBAS

No. Tipe Digester

Produksi Metan Mol CH4

yang dibakar

Mol CH4yang

dibakar

Liter/hari 1 tahun

1 Tipe 1 267 0,0120 4,42 Tipe 2 395 0,0177 6,53 Tipe 3 522 0,0234 8,54 Tipe 4 650 0,0291 10,6

30

Reaksi PembakaranCH4 + 3O2 CO2 + 4H2O

CH4 25x lebih effektif menangkap panasmatahari dibanding CO2

RAB

31

No.Tipe

Digester

Volume

Digester

Produksi

Biogas

Setara Dengan Minyak Tanah

Harga Minyak

Biaya yg dikeluarkan

untuk membeli minyak

Biaya yg dikeluarkan

untuk membeli minyak

Harga Anaerobic Digester

Uang yang dihemat

Per tahun

m3 liter/hari liter Per liter Per hari 10 Tahun

1 Tipe 1 3 445 0,28 Rp 10.000

Rp 2.760

Rp 10.074.659

Rp 6.600.000

Rp 347.466

2 Tipe 2 4,1 658 0,41 Rp 10.000

Rp 4.077

Rp 14.882.279

Rp 8.050.000

Rp 683.228

3 Tipe 3 5,2 870 0,54 Rp 10.000

Rp 5.396

Rp 19.696.676

Rp 10.720.000

Rp 897.668

4 Tipe 4 8 1083 0,67 Rp 10.000

Rp 6.715

Rp 24.511.073

Rp 14.640.000

Rp 987.107

KESIMPULAN Volume digester yang effisien sesuai dengan limbah yang dihasilkan dari

tiap kelurga yaitu:- tipe 1 = 3 m3- tipe 2 = 4,1 m3- tipe 3 = 5,2 m3- tipe 4 = 8 m3

Biaya pembuatan digester:- Tipe 1 = Volume digester 3 m3 dengan Harga Rp 6.600.000,-- Tipe 2 = Volume digester 4,1 m3 dengan harga Rp 8.050.000,-- Tipe 3 = Volume digester 5,2 m3 dengan harga Rp 10.720.000- Tipe 4 = Volume digester 8 m3 dengan harga Rp 14.640.000,-

Penggunaan anaerobic digester dapat menghemat uang jika dibandingkandengan penggunaan bahan bakar lain yaitu minyak tanah.- Tipe 1 = Hemat biaya Rp 347.466 per tahun- Tipe 2 = Hemat biaya Rp 683.228 per tahun- Tipe 3 = Hemat biaya Rp 897.668 per tahun- Tipe 4 = Hemat biaya Rp 987.107 per tahun 32

SARAN

Desain anaerobic digester ini belum dilakukanpemurnian gas metan sehingga diperlukanperencanaan lebih lanjut untuk purifikasi gas metan dalam biogas yang dihasilkan sehinggahanya gas metan murni yang dimanfaatkansebagai bahan bakar (alternatif energi).

Desain anaerobic digester ini mengolahblackwater, kotoran sapi, dan sebagiangreywater. Maka perlu perencanaan lebih lanjutuntuk mengolah greywater yang belum terolahdalam anaerobic digester. 33

TERIMA KASIH

34