PERANCANGAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI P.T. Z SUBANG

Transkripsi

1 No: 12198/1007/D/2007 PERANCANGAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI P.T. Z SUBANG TUGAS AKHIR Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Oleh Maryam Dewiandratika NIM: Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007

2 LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana PERANCANGAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI P.T. Z SUBANG Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya baik sebagian ataupun seluruhnya baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya. Bandung, 25 September 2007 Penulis Maryam Dewiandratika NIM Bandung, 25 September 2007 Pembimbing Dr.Ir. Mindriany Syafila, MS NIP Mengetahui Program Studi Teknik Lingkungan ITB Ketua Dr.Ir. Agus Jatnika Effendi NIP

3

4 ABSTRAK Pembangunan industri mampu meningkatkan pertumbuhan ekonomi dan dapat menciptakan lapangan kerja, akan tetapi kegiatan industri sangat potensial untuk menimbulkan dampak lingkungan. PT Z adalah pabrik yang memproduksi kecap, tepung, dan saus dengan kapasitas produksi riil kecap sebanyak ton/tahun, saus sebanyak 457 ton/tahun, dan 287 kg tepung/tahun dan kegiatan produksi akan menghasilkan limbah sebanyak ± 61 m 3 /hari. Masing-masing proses produksi menghasilkan air limbah dengan sifat yang berbeda, sehingga saluran air limbah dibedakan menjadi dua, yaitu saluran limbah pekat dan saluran limbah ringan. Limbah pekat memiliki ph ± 4, COD ± mg/l, dan TSS ± 1500 mg/l dan limbah ringan memiliki ph ± 5, COD ± 7000 mg/l, dan TSS ± 400 mg/l. Konsentrasi materi organik yang sangat tinggi tidak didukung oleh kapasitas instalasi pengolahan air limbah (IPAL) yang memadai, sehingga hasil evaluasi kinerja IPAL yang pernah dilakukan tahun 2006 menunjukkan bahwa konsentrasi COD efluen masih melebihi konsentrasi yang diinginkan, yaitu 200 mg/l. Atas dasar itulah maka diputuskan untuk merancang ulang instalasi pengolahan air limbah yang bertujuan menghasilkan efluen dengan konsentrasi pencemar yang disesuaikan dengan baku utu golongan dua pada Keputusan Gubernur Kepala Daerah Tingkat I Jawa Barat tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri di Jawa Barat Nomor 6 Tahun Sistem pengolahan yang digunakan terdiri dari pengolahan fisik dan biologi. Pengolahan fisik terdiri dari prasedimentasi dan flotasi, sedangkan pengolahan biologi menggunakan anerobic submerged filter (fixed bed) yang terbagi menjadi dua tahapan reaktor yaitu reaktor asidogenesis dan metanogenesis dan aerobic activated sludge. Sistem pengolahan yang direncanakan harus dapat mencapai efisiensi penyisihan COD hingga 99%. Kata kunci : IPAL industri, COD, pengolahan fisik, pengolahan biologi

5 ABSTRACT Industrial development may be able to increase economic growth and to create job opportunities, but is also very potential to cause environment damage. PT Z is a plant that produces soysauce, flour and sauce with actual capacity of ton/year for soysauce, 457 ton/year for sauce, and 287 kg/year for flour.the activity produces wastewater at about 61 m 3 /day. The COD resulted from each of the production process is in different characteristic, which makes the wastewater channel divided into strong and weak wastewater channel. Strong wastewater has ph of about 4, COD of about mg/l, and TSS of about 1500 mg/l and weak wastewater has ph of about 5, COD of about 7000 mg/l and TSS of about 400 mg/l. The high organic material concentration is not supported by proper wastewater treatment plant (WWTP), therefore, the WWTP s performance evaluation which was held in 2006 showed that the efficiency of COD removal was poor, resulting in higher effluent COD than how it was expected (200 mg/l). Based on those facts, it was decided to redesign WWTP which produces effluent with pollutant concentration which fulfills the second group of standard regulation reffering to Keputusan Gubernur Kepala Daerah Tingkat I Jawa Barat tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri di Jawa Barat Nomor 6 Tahun The treatment system which will be used in PT Z consist of physical and biological treatment. Sedimentation and dissolved air flotation will be the physical treatment, while the biological treatment used two stage anerobic submerged filter (fixed bed) contain of acidogenesis and methanogenesis reactor and aerobic activated sludge. The system mentioned should reach the number of COD removal efficiency up to 99%. Key words : Industrial WWTP, COD, physical treatment, biological treatment

6 KATA PENGANTAR Terima kasih Ya Allah, karena hanya atas izin-mu penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir yang berjudul Perancangan Instalasi Pengolahan Air Limbah Industri PT Z Subang sebagai syarat untuk menyelesaikan program sarjana pada Program Studi Teknik Lingkungan Institut Teknologi Bandung. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyusunan laporan tugas akhir ini, yaitu kepada: 1. Ibu Dr Ir Mindriany Syafila selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan memberi saran untuk tugas akhir ini 2. Bapak Sukandar selaku koordinator Tugas Akhir 3. Bapak Benno Rahardyan selaku koordinator seminar 4. Bapak dan Ibu, atas kasih sayang yang tiada batas 5. Staf Tata Usaha yang telah membantu dalam pengurusan administrasi 6. Staf Perpustakaan yang telah memudahkan peminjaman buku 7. Teman-teman satu angkatan TL Penulis merasa bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, walaupun begitu, semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi yang membacanya. Bandung, September 2007 Penulis

7 DAFTAR ISI ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR LAMPIRAN... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... i ii iii vii x xi xiv BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang... I-1 I.2 Tujuan... I-2 I.3 Metodologi... I-2 I.4 Ruang Lingkup... I-3 I.5 Sumber Data... I-4 I.6 Sistematika Laporan... I-4 BAB II GAMBARAN UMUM INDUSTRI II.1 Umum... II.2 Lingkungan Fisik... II.2.1 Topografi... II.2.2 Klimatologi... II.2.3 Hidrologi... II.3 Waktu Operasi Pabrik... II.4 Status dan Pemanfaatan Lahan... II.5 Ekosistem Lingkungan Pabrik... II-1 II-2 II-2 II-2 II-3 II-6 II-6 II-7 BAB III KEGIATAN DAN DAMPAK KEGIATAN INDUSTRI III.1 Proses Produksi... III-1 vii

8 III.1.1 Proses Produksi Kecap... III-1 III.1.2 Proses Produksi Tepung... III-6 III.1.3 Proses Produksi Saus... III-6 III.2 Penggunaan Air... III-8 III.3 Kegiatan yang Berpotensi Menimbulkan Dampak Lingkungan. III-9 III.4 Karakteristik Air Limbah dari Proses Produksi... III-12 BAB IV DASAR-DASAR PERANCANGAN DAN RENCANA PENGOLAHAN IV.1 Umum... IV-1 IV.2 Lingkup Pelayanan... IV-1 IV.3 Baku Mutu Air... IV-2 IV.4 Karakteristik Air Limbah... IV-4 IV.4.1 Kuantitas Air Limbah... IV-4 IV.4.2 Kualitas Air Limbah... IV-8 IV.5 Lokasi Instalasi Pengolahan Air Limbah... IV-12 IV.6 Rencana Pengolahan... IV-13 IV.7 Beban Pengolahan... IV-15 IV.8 Sistem Pengolahan... IV-17 IV.8.1 Pengolahan Pendahuluan... IV-17 IV.8.2 Pengolahan Tahap Pertama... IV-20 IV.8.3 Pengolahan Tahap Kedua... IV-27 BAB V DIMENSI UNIT PENGOLAHAN V.1 Umum... V-1 V.2 Pengolahan Pendahuluan... V-1 V.2.1 Fine Screen... V-1 V.2.2 Tangki Ekualisasi... V-4 V.3 Pengolahan Tahap Pertama... V-11 V.3.1 Prasedimentasi... V-11 V.3.2 Dissolved Air Flotation... V-20 viii

9 V.4 Pengolahan Tahap Kedua... V-30 V.4.1 Reaktor Fixed Bed... V-35 V.4.2 Reaktor Sequencing Batch Activated Sludge... V-55 V.5 Bak Pengumpul Akhir... V-76 BAB VI SPESIFIKASI TEKNIS VI.1 Ketentuan Pelaksanaan... VI-1 VI.1.1 Bangunan Sementara... VI-1 VI.1.2 Ketentuan Penyelidikan Bahan/Alat... VI-1 VI.1.3 Gambar-gambar... VI-2 VI.1.4 Rencana Kerja... VI.1.4 Peraturan Terkait... VI-2 VI.2 Spesifikasi Teknis Material... VI-3 VI.2.1 Umum... VI-3 VI.2.2 Semen Portland... VI-3 VI.2.3 Agregat Kasar, Pasir, Batu... VI-4 VI.2.4 Air... VI-6 VI.2.5 Baja Tulangan... VI-6 VI.2.6 Baja Struktur Profil... VI-7 VI.2.7 Standar Pipa... VI-7 VI.2.8 Perlengkapan Pipa... VI-8 VI.2.9 Gate Valve... VI-8 VI.3 Persyaratan Teknis Pekerjaan Sipil/Konstruksi... VI-8 VI.3.1 Pekerjaan Persiapan... VI-8 VI.3.2 Pekerjaan Pematangan Tanah... VI-8 VI.3.3 Pekerjaan Pondasi... VI-10 VI.3.4 Pekerjaan Beton... VI-11 VI.3.5 Pekerjaan Bata dan Plesteran... VI-13 VI.3.6 Pekerjaan Kayu, Atap, Kaca, dan Cat... VI-13 VI.4 Pekerjaan Mekanikal dan Elektrikal... VI-14 VI.4.1 Pemasangan Pipa... VI-14 ix

10 VI.4.2 Pompa... VI-16 VI.4.3 Aerator... VI-18 VI.4.4 Decanter... VI-19 VI.4.5 Media Pertumbuhan Bakteri Anaerob... VI-19 BAB VII PETUNJUK OPERASI DAN PEMELIHARAAN VII.1 Umum... VII-1 VII.2 Pengolahan Pendahuluan... VII-2 VII.2.1 Fine Screen... VII-2 VII.2.2 Tangki Ekualisasi... VII-3 VII.2.3 Stasiun Pompa... VII-3 VII.3 Pengolahan Tahap Pertama... VII-4 VII.3.1 Tangki Prasedimentasi... VII-4 VII.3.2 Dissolved Air Flotation... VII-5 VII.4 Pengolahan Tahap Kedua... VII-7 VII.4.1 Reaktor Fixed Bed... VII-7 VII.4.2 Sequencing Batch Activated Sludge... VII-8 DAFTAR PUSTAKA x

11 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C Perhitungan Alternatif Pengolahan Limbah Pekat dan Limbah Ringan Perhitungan Profil Hidrolis Spesifikasi Pompa xi

12 DAFTAR TABEL Tabel II.1 Jenis dan Kapasitas Produksi... II-2 Tabel II.2 Karakteristik Air Sungai Cijengkol... II-4 Tabel II.3 Klasifikasi Golongan Kualitas Air Permukaan... II-4 Tabel II.4 Karakteristik Air Baku Proses... II-5 Tabel II.5 Rincian Pemanfaatan Lahan... II-7 Tabel III.1 Kegiatan yang Berpotensi Menimbulkan DampakLingkungan.. III-10 Tabel IV.1 Baku Mutu Air Limbah Industri... IV-3 Tabel IV.2 Variasi Debit Limbah Pekat dan Ringan... IV-6 Tabel IV.3 Debit Per Jam... IV-7 Tabel IV.4 Parameter Sifat Fisik Air Limbah... IV-8 Tabel IV.5. Kualitas Air Limbah Industri PT Z... IV-11 Tabel IV.6 Kualitas Air Limbah Campuran... IV-15 Tabel IV.7 Beban Pengolahan IPAL... IV-16 Tabel IV.8 Hasil Percobaan Laboratorium... IV-22 Tabel IV.9 Pengolahan Data Percobaan Sedimentasi... IV-23 Tabel V.1 Data Perencanaan Diameter Pipa Inlet dan Outlet Fine Screen... V-3 Tabel V.2 Kriteria Desain Tangki Ekualisasi... V-5 Tabel V.3 Data Perencanaan Tangki Ekualisasi... V-6 Tabel V.4 Debit Per Jam... V-6 Tabel V.5 Penentuan Volume Tangki Ekualisasi... V-8 Tabel V.6 Tipe Aerator... V-10 Tabel V.7 Rekapitulasi Dimensi... V-11 Tabel V.8 Kriteria Desain Prasedimentasi (circular)... V-12 Tabel V.9 Data PerencanaanTangki Prasedimentasi... V-13 Tabel V.10 Data Perencanaan Struktur Efluen... V-17 Tabel V.11 Rekapitulasi Dimensi... V-20 Tabel V.12 Kriteria Desain DAF... V-21 xii

13 Tabel V.13 Data Perencanaan DAF... V-22 Tabel V.14 Perbandingan Volume Air dalam Tangki Tekan... V-25 Tabel V.15 Data Perencanaan Struktur Efluen... V-26 Tabel V.16 Rekapitulasi Dimensi... V-30 Tabel V.17 Data-data Perencanaan Bak Pembubuh Basa... V-31 Tabel V.18 Data-Data Perencanaan Tangki Netralisasi... V-32 Tabel V.19 Kriteria Desain Reaktor Fixed Bed Asidogenesis... V-37 Tabel V.20 Data Perencanaan Reaktor Fixed Bed Asidogenesis... V-37 Tabel V.21 Data Perencanaan Struktur Efluen... V-39 Tabel V.22 Rekapitulasi Dimensi... V-42 Tabel V.23 Kriteria Desain Reaktor Fixed Bed Metanogenesis... V-46 Tabel V.24 Data Perencanaan Reaktor Fixed Bed Metanogenesis... V-46 Tabel V.25 Data Perencanaan Struktur Efluen... V-49 Tabel V.26 Rekapitulasi Dimensi... V-51 Tabel V.27 Data-data Perencanaan Bak Pembubuh Basa... V-51 Tabel V.28 Data-Data Perencanaan Tangki Netralisasi... V-53 Tabel V.29 Kriteria Desain Sequencing Batch Activated Sludge... V-55 Tabel V.30 Data Perencanaan Sequencing Batch Activated Sludge... V-56 Tabel V.31 Tipe Surface Aerator... V-69 Tabel V.32 Rekapitulasi Dimensi... V-70 Tabel V.33 Data Perencanaan Bak Pembubuh Nutrien... V-71 Tabel V.34 Data Perencanaan Tangki Nutrien... V-74 Tabel V.35 Data-data Perencanaan Bak Pengumpul Akhir... V-76 Tabel V.36 Rekapitulasi Dimensi... V-79 Tabel VI.1 Kehalusan Pasir Beton... VI-5 Tabel VI.2 Kehalusan Pasir Pasangan... VI-5 Tabel VI.3 Jenis Beton dan Spesifikasinya... VI-13 Tabel VII.1 Permasalahan dan Solusi Permasalahan pada Fine Screen... VII-2 Tabel VII.2 Permasalahan dan Solusi Permasalahan pada Tangki Ekualisasi... VII-3 xiii

14 Tabel VII.3 Tabel VII.4 Tabel VII.5 Tabel VII.6 Tabel VII.7 Permasalahan dan Solusi Permasalahan pada Pompa... VII-4 Permasalahan dan Solusi Permasalahan pada Tangki Prasedimentasi... VII-5 Permasalahan dan Solusi Permasalahan pada Tangki DAF... VII-6 Permasalahan dan Solusi Permasalahan pada Reaktor Fixed Bed... VII-7 Permasalahan dan Solusi Permasalahan pada Reaktor Sequencing Batch Activated Sludge... VII-8 xiv

15 DAFTAR GAMBAR Gambar II.1 Peta Lokasi Kabupaten Subang... II-1 Gambar III.1 Diagram Alir Proses Produksi Kecap... III-2 Gambar III.2 Proses Pengambilan RSS dari Tangki Moromi... III-5 Gambar III.3 Diagram Proses Produksi Tepung Goreng Serbaguna... III-7 Gambar III.4 Diagram Proses Produksi Saus Barbeque... III-8 Gambar III.5 Neraca Penggunaan Air... III-9 Gambar III.6 Karakteristik Air Limbah dari Proses Produksi... III-12 Gambar IV.1 Fluktuasi Debit Air Limbah... IV-6 Gambar IV.2 Sistem Pengolahan I... IV-14 Gambar IV.3 Sistem Pengolahan II... IV-15 Gambar IV.4 Peletakan ekualisasi... IV-19 Gambar IV.5 Grafik Pengendapan Partikel Diskrit... IV-23 xv