studi efisiensi paket pengolahan grey water...

STUDI EFISIENSI PAKET PENGOLAHAN GREY WATER MODEL KOMBINASI ABR-ANAEROBIC FILTER

“Efficiency Study of ABR-Anaerobic Filter Combine Model As Grey Water Treatment Package”

DISUSUN OLEH

TIKA INDRIANI

(3305 100 051)

UJIAN LISAN TUGAS AKHIR

DOSEN PEMBIMBING

WELLY HERUMURTI, ST, MSc.

JURUSAN TEKNIK LINGKUNGANFAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAANINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2010

Latar Belakang

• Bagian terbesar (75%) dari air limbah domestik yang dihasilkan sehari-hari adalah grey water

• Kandungan organik grey water yang cukup rendah (41-160 mg COD/L) dapat menyebabkan penurunan kualitas air yang berarti apabila terakumulasi di badan air

• ABR merupakan pengolahan limbah yang murah dan mudah dari segi perawatan

• Anaerobic Filter membantu meningkatkan hasil pengolahan ABR

Perumusan Masalah

• Debit dan konsentrasi grey water yang fluktuatif

sehingga dapat mempengaruhi hidrolika dan

efisiensi reaktor pengolah limbah.

• Hubungan Hydraulic Loading Rate (HLR) terhadap

waktu detensi paket pengolahan grey water model

kombinasi ABR-Anaerobic Filter.

• Hubungan antara variasi Organic Loading Rate

(OLR) influen limbah domestik terhadap efisiensi

paket pengolahan grey water model kombinasi

ABR-Anaerobic Filter.

Tujuan Penelitian

• Menentukan waktu detensi aktual reaktor

berdasarkan variasi Hydraulic Loading Rate

(HLR) paket pengolahan grey water model

kombinasi ABR-Anaerobic Filter.

• Menentukan pengaruh perubahan Organic

Loading Rate (OLR) terhadap efisiensi paket

pengolahan grey water model kombinasi ABR-

Anaerobic Filter.

Ruang Lingkup

• Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium.

• Penelitian dilakukan selama kurang-lebih 6 bulan di

laboratorium Teknik Lingkungan FTSP-ITS.

• Air limbah yang diteliti adalah limbah domestik non tinja

(grey water) efluen rumah tangga penduduk di wilayah

Surabaya Timur.

• Pengambilan sampel dilakukan pada saluran air

buangan penduduk di wilayah Surabaya Timur.

• Penelitian dilakukan dengan menggunakan dua reaktor

Anaerobic Baffled Reactor-Anaerobic Filter yaitu

Reaktor I (100 cm × 20 cm × 40 cm) dan Reaktor II (80

cm × 20 cm × 40 cm).

Ruang Lingkup (lanjutan)

• Jenis media filter yang digunakan adalah batu kerikil

dengan diameter rata-rata 5-10 mm (2 mesh; 11,2 mm).

• Lumpur aktif yang digunakan berasal dari Instalasi

Pengolahan Lumpur Tinja Keputih.

• Variabel yang digunakan adalah:

– Hydraulic Loading Rate air yang masuk ke dalam

reaktor,

– Organic Loading Rate influen

• Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah COD,

PV, TSS, pH, dan Alkalinitas

Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai masukan alternatif pengolahan grey water skala komunal yang efektif, efisien, dan aplikatif, serta dapat berguna sebagai bahan acuan bagi penelitian berikutnya.

ABR

• ABR merupakan pengembangan UASB yang mana pengadukan di dalam reaktor terjadi dengan bantuan rangkai dinding (baffle).

• Kelebihan: sederhana, dapat mengolah limbah dengan berbagai karakteristik, dan stabil terhadap shock loading.

• Kriteria desain ABR berdasarkan Sasse (1998) adalah sebagai berikut:

– Up flow velocity : < 2 m/jam

– Panjang : 50-60% dari ketinggian

– Removal COD : 65-90%

– Removal BOD : 70-95%

– Organic loading : < 3 kg COD/m ³.hari

– Hydraulic retention time: > 8 jam

ABR (lanjutan)

Tipe Reaktor Air

Limbah HRT

OLR

(kg COD/m3.hari)

Influen

(mg COD/L)

COD

Removal Keterangan

ABR;

4 kompartemen

Limbah

domestik

24,3 jam 0,47-0,49 355 41-60% Purwanto, 2008

ABR;

8 kompartemen

Soluble

synthetic

8;10 jam 1,5; 1,2 502±6,19;

501±7,19

90,0±1,05%;

90,7±0,4%

Krishna, Kumar,

dan Kumar 2007

ABR;

pilot reactor

Limbah

domestik

22 jam 0,62 564 58% Foxon et al.,

2004

ABR;

3 kompartemen

Limbah

perkotaan

4,8-15 jam 2,17 264-906 90% Garuti

Dohanyos, dan

Tilche, 1992*

ABR Synthetic

greywater

84 jam 0,13 438 75% Witthauer dan

Stuckey, 1982*

ABR Synthetic

greywater


Stuckey, 1982*

ABR; pada

suhu 25oC

Synthetic

greywater


Stuckey, 1982*

Penggunaan ABR sebagai unit pengolahan low strength wastewater

* dalam Barber dan Stuckey (1999)

Anaerobic Filter

• Anaerobic filter (AF) adalah reaktor biofilm jenis packed-bed. Biomass membentuk lapisan film di permukaan media.

• Keuntungan: dapat memuat kadar COD tinggi, volume reaktor yang cukup kecil, dan operasi yang sederhana.

• Keterbatasan: pada operasional dan perawatan (kemungkinan terjadinya penyumbatan media).

• Kriteria desain AF berdasarkan Sasse (1998) adalah sebagai berikut:

– Luas permukaan media: 90-300 m²/m³

– Removal BOD: 70-90%

– Jenis media: kerikil, batu (5-10 cm), plastik, arang

– (5-15 cm)

– Organic loading : 4-5 kg COD/m³.hari

– Hydraulic retention time: 1,5-2 hari

HLR & OLR

• Hydraulic loading rate (HLR) merupakan kecepatan aliran

(velocity) di dalam reaktor.

A

QharimmRateLoadingHydraulic )./( 23

• Organic loading rate (OLR) merupakan konsentrasi zat

organik yang masuk bersama aliran ke dalam reaktor (kg

sCOD/m³.hari).

n

oorg

V

QSL

Metodologi Penelitian

STUDI LITERATUR

PERSIAPAN ALAT DAN

BAHAN

SEEDING DAN

AKLIMATISASI BIOMASS

IDE TUGAS AKHIR

“Studi Efisiensi Paket Pengolahan Grey Water Model Kombinasi ABR-Anaerobic Filter”

UJI HYDRAULIC LOADING RATE REAKTOR

Digunakan variasi debit sebagai berikut:

■ 64,8 L/hari

■ 51,84 L/hari

■ 34,56 L/hariANALISIS AIR LIMBAH

A B

Metodologi Penelitian (lanjutan)

ANALISIS

PARAMETER

COD, PV, TSS,

Alkalinitas, dan pH

PENGOPERASIAN REAKTOR II

DENGAN VARIASI ORGANIK

LOADING RATE

Digunakan variasi konsentrasi zat

organik (COD) sebagai berikut:

■ 50 mg COD/L

■ 100 mg COD/L

■ 150 mg COD/L

PENGOPERASIAN REAKTOR I

DENGAN VARIASI ORGANIK

LOADING RATE

Digunakan variasi rata-rata

konsentrasi zat organik (PV)

sebagai berikut:

■ 20 mg/L

■ 30 mg/L

■ 35 mg/L

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

KESIMPULAN DAN SARAN

PENYUSUNAN LAPORAN

A B


REAKTOR I REAKTOR II


Rangkaian reaktor

1

3

2

5

Selang

Overflow 4

Sampel grey water yang digunakan

Lokasi

Sampling Parameter Konsentrasi

Kertajaya Indah PV 17,03-48,92 mg/L

pH 6,91-7,42

Wisma Permai PV 26,67-31,22 mg/L

pH 7,14-7,29

Gebang, ITS COD 41,03-160 mg/L

PV 32,86-55,62 mg/L

TSS 2-25 mg/L

pH 7,33-7,8

Hasil Uji HLR

Uji hydraulic loading rate (HLR) ini dilakukan dengan

menggunakan dimensi Reaktor II dengan variasi debit 64,8

L/hari, 51,84 L/hari, dan 34,56 L/hari. Berdasarkan

perhitungan, HLR yang terjadi akibat masing-masing debit

adalah:

• kompartemen ABR: 1,620, 1,296, dan 0,864 m³/m².hari,

• kompartemen AF : 3,546, 2,837, dan 1,891 m³/m².hari

• waktu detensi pada rangkaian reaktor:

18,483, 23,104, dan 34,656 jam

Hasil Uji HLR (lanjutan)

Debit: 64,8 L/hari

Td perhitungan: 18,483 jam

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25

Waktu (jam)

Ko

nsen

trasi

Warn

a (

mg

/L)

Td: 20,25 jam

C: 32,348 mg/L

Debit: 51,84 L/hari


0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (jam)

Ko

nsen

trasi

Warn

a (

mg

/L)

Td: 33 jam

C: 30,909 mg/L

Debit: 34,56 jam


0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50 60

Waktu (jam)

Ko

nse

ntr

asi

War

na

(mg

/L)

Td: 54,5 jam

C: 29,605 mg/L

Hasil Uji OLR Reaktor I

Debit yang digunakan pada Reaktor I adalah 0,7 cm³/dt

atau sama dengan 60,48 L/hari dan volum total reaktor

adalah 63,905 L . Berikut adalah perhitungan nilai OLR untuk

setiap variasi rata-rata konsentrasi PV:

• Konsentrasi PV influen 20 mg/L, OLR = 0,019 kg/m³.hari



Hasil Uji OLR Reaktor I (lanjutan)

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu Sampling

Re

mo

va

l P

V (

%)

0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

OL

R (

kg

/m3

.ha

ri)

Removal PV untuk OLR 1 Removal PV untuk OLR 2Removal PV untuk OLR 3 OLR 1 (0,019 kg/m3.hari)OLR 2 (0,028 kg/m3.hari) OLR 3 (0,033 kg/m3.hari)

Grafik Removal PV

6,4

6,6

6,8

7

7,2

7,4

7,6

7,8

0 5 10 15 20 25 30

Waktu Sampling

pH

pH Influen Reaktor I pH Efluen Reaktor I

OLR I OLR II OLR III

Grafik Perubahan Nilai pH

Hasil Uji OLR Reaktor II

Debit yang digunakan pada Reaktor I adalah 0,513 cm³/dt

atau sama dengan 44,323 L/hari dan volum total reaktor adalah

49,905 L . Berikut adalah perhitungan nilai OLR untuk setiap

variasi rata-rata konsentrasi COD:

• Konsentrasi COD influen 50 mg/L, OLR = 0,044 kg/m³.hari



Hasil Uji OLR Reaktor II (lanjutan)

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Waktu Sampling

Rem

oval C

OD

(%

)

-0,04

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

OL

R (

kg

CO

D/m

3.h

ari

)

Removal COD untuk OLR 1 Removal COD untuk OLR 2Removal COD untuk OLR 3 OLR 1 (0,044 kg COD/m3.hari)OLR 2 (0,089 kg COD/m3.hari) OLR 3 (0,133 kg COD/m3.hari)

Grafik Removal COD

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40

Waktu Sampling

Re

mo

va

l P

V (

%)

-0,04

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

OL

R (

kg

CO

D/m

3.h

ari

)

Removal PV untuk OLR 1 Removal PV untuk OLR 2Removal PV untuk OLR 3 OLR 1 (0,044 kg COD/m3.hari)OLR 2 (0,089 kg COD/m3.hari) OLR 3 (0,133 kg COD/m3.hari)

Grafik Removal PV

Hasil Uji OLR Reaktor II (lanjutan)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Waktu Sampling

Ko

nsen

trasi

TS

S (

mg

/L)

Influen TSS OLR 0,044 kg/m3.hari Influen TSS OLR 0,089 kg/m3.hariInfluen TSS OLR 0,133 kg/m3.hari Efluen TSS OLR 0,044 kg/m3.hariEfluen TSS OLR 0,089 kg/m3.hari Efluen TSS OLR 0,133 kg/m3.hari

Grafik Removal TSS

0

1,2

2,4

3,6

4,8

6

7,2

8,4

9,6

0 10 20 30 40

Waktu Sampling

pH

0

100

200

300

400

500

600

Alk

ali

nit

as

(m

g/L

)

pH Influen Reaktor II pH Efluen Reaktor II

Alkalinitas Influen Reaktor II Alkalinitas Efluen Reaktor II

OLR I OLR II OLR III

Grafik Perubahan Nilai pH dan Alkalinitas

Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

• Reaktor kombinasi ABR-AF dapat menurunkan kandungan organik grey water dengan penurunan PV tertinggi sebesar 54,54% dan 64,75% pada Reaktor I dan Reaktor II, serta penurunan COD tertinggi sebesar 68,98% pada Reaktor II.

• Waktu detensi aktual reaktor berbeda dengan waktu detensi yang diperoleh melalui perhitungan hidrolik. Berdasarkan hasil uji hydraulic loading rate, diketahui bahwa untuk debit 64 L/hari, 51,84 L/hari, dan 34,56 L/hari, waktu detensi aktual reaktor bertambah sebanyak 9,5%, 42,8%, dan 57,3% dari waktu detensi hasil perhitungan, secara berturut-turut.

Kesimpulan (lanjutan)

• Penambahan beban organik (OLR) pada reaktor mengakibatkan peningkatan efisiensi removal zat organik, baik pada Reaktor I maupun Reaktor II. Untuk Reaktor I, penambahan beban zat organik (OLR) dari 0,018 sampai 0,033 kg/m3.hari menyebabkan penambahan removal PV rata-rata dari 24,95% menjadi 40,47%. Sementara, untuk Reaktor II, efisiensi removal rata-rata PV dan COD bertambah dari 21,65% menjadi 52,60% dan 18,94% menjadi 57,75%, secara berurutan, akibat penambahan OLR dari 0,044 kg COD/m3.hari menjadi 0,123 kg COD/m3.hari. Tidak ada pengaruh penambahan bahan organik pada perubahan removal TSS yang berfluktuasi.

Saran

• Perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk

mengetahui hubungan antara hydraulic loading

rate dengan efisiensi removal reaktor.

• Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai

efisiensi removal terhadap variasi organic

loading rate yang lebih tinggi, yaitu dengan

memperkecil volum reaktor dan/atau

meningkatkan debit pengolahan.

Daftar Pustaka

• Barber, W. P., Stuckey, D.C. 1999. “The Use of The

Anaerobic Baffled Reactor (ABR) for Wastewater

Treatment: A Review”. Water Research Vol. 33, No. 7,

hal. 1559-1578.

• Krishna, G.V.T.G., Kumar, P., Kumar, P. 2009.

“Treatment of Low-Strength Soluble Wastewater Using

An Anaerobic Baffled Reactor (ABR)”. Journal of

Environmental Management, 90 (2009), hal. 166-176.

• Purwanto, E. 2008. Studi Anaerobic Baffled Reactor

(ABR) untuk Mengolah Air Limbah Domestik dari

Rumah Susun. Tugas Akhir, Teknik Lingkungan ITS.

• Sasse, L. 1998. DEWATS; Decentralised Wastewater

Treatment in Developing Countries. Delhi: BORDA

TERIMA KASIH

studi efisiensi paket pengolahan grey water...

Documents