Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya. Jl. Mayjen Haryono, Malang 1) 2)

Transkripsi

1 PERBANDINGAN DESAIN IPAL FIXED-MEDIUM SYSTEMS ANAEROBIC FILTER DENGAN MOVED-MEDIUM SYSTEMS AEROBIC ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR UNTUK PUSAT PERTOKOAN DI SURABAYA THE COMPARISON WWTP DESIGN BETWEEN FIXED-MEDIUM SYSTEMS ANAEROBIC FILTER WITH MOVED-MEDIUM SYSTEMS AEROBIC ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR FOR SHOPPING CENTRE IN SURABAYA Mohammad Razif 1) dan Ahmad Rahmat Habibi Bilal 2) 1,2) Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP-ITS Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 1) Pasca Sarjana Universitas Brawijaya Jl. Mayjen Haryono, Malang 1) 2) Abstrak Studi ini akan membandingkan perencanaan IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah) dengan Anaerobic Filter (AF) fixed-medium systems dan perencanaan IPAL dengan Rotating Biological Contactor (RBC) moved-medium systems yang akan digunakan untuk mengolah limbah pusat pertokoan. Studi ini dilakukan dengan pengumpulan data primer dan sekunder, kemudian dilanjut dengan tinjauan pustaka, baru dilakukan perhitungan dan penggambaran Detail Engineering Design (DED) serta perhitungan Rencana Anggaran Biaya (RAB), setelah itu dilakukan pembahasan untuk memperoleh kesimpulan dan saran yang relevan dengan tujuan studi ini. Dari perhitungan DED didapat dimensi Bak Ekualisasi 6,12m x 6,12m x 3,3m; Septic Tank 4,64m x 2,32m x 3m; Anaerobic Filter 1,05m x 0,53m x 3m; Rotating Biological Contactor 4,12m x 2,82m x 1,09m; Filter Press 5,15m x 2,95m x 2,38m. Sedangkan RAB yang dibutuhkan untuk IPAL dengan AF sebesar Rp dan untuk IPAL dengan RBC sebesar Rp Untuk kelebihan IPAL dengan AF adalah luas lahan lebih kecil, menghasilkan biogas 14,3 m 3 /hari, biaya Operasi dan Pemeliharaan (OP) lebih kecil; tapi kekurangannya adalah waktu tinggalnya yang lebih lama yaitu 24 jam. Sedangkan untuk kelebihan IPAL dengan RBC adalah waktu tinggal singkat 1,5 jam, produksi lumpur kecil 38,13 kg/hari; tapi kekurangannya keperluan lahan lebih luas, biaya Operasi dan Pemeliharaan lebih besar. Kata kunci: IPAL pusat pertokoan, Anaerobic Filter, Fixed-medium Systems, Rotating Biological Contactor, Moved-medium Systems Abstract This study will compare between the WWTP design with anaerobic filters and WWTP design with rotating biological contactor for treating waste water of shopping center. This study is done with collecting some primary-secondary data, than follows with collecting some literature, than performed calculation and depiction of DED plus calculation of RAB, after that will made discussion to get some conclusions and suggestions which relevant with the purpose of this final project. From calculation of DED has been obtained the dimention of Equalization Tank 6,12m x 6,12m x 3,3m; Septic Tank 4,64m x 2,32m x 3m; Anaerobic Filter 1,05m x 0,53m x 3m; Rotating Biological Contactor 4,12m x 2,82m x 1,09m; Filter Press 5,15m x 2,95m x 2,38m. Whereas the RAB that needed for WWTP with anaerobic filter reached IDR and for WWTP with rotating biological contactor reached IDR For the advantages of WWTP with AF have smaller land area, produce biogas 14,3 m 3 /day, smaller Operational and Maintenance cost; but the disadvantages have long td until 24 hours. Whereas the advantages of WWTP with RBC have shorter td only 1,5 hours, produce little sludge only 38,13 kg/day; but the disadvantages have lerger land area and have high OM cost. Keywords: WWTP shopping center, Anaerobic Filter, Fixed-medium Systems, Rotating Biological Contactor, Move-medium Systems 1

2 PENDAHULUAN Saat ini di Kota Surabaya ada 34 pusat pertokoan (Anonim,2013) [1]. Limbah dari pusat pertokoan (mal) berasal dari berbagai macam kegiatan seperti kegiatan ruang saniter yang menghasilkan limbah berupa grey water dan black water, kegiatan dari food court yang juga menghasilkan jenis limbah yang sama, dan kegiatan-kegiatan lain yang ada di mal itu sendiri. Sehingga untuk mempermudah, dapat diperkirakan bahwa jumlah air limbah sama dengan 80% dari jumlah kebutuhan air minum per hari (Tchobanoglous, 1998) [2]. Untuk menangani limbah yang timbul tersebut (Yang and Lou, 2000) [3] bisa dengan cara pengolahan melalui bangunan instalasi pengolahan air limbah (IPAL) agar memenuhi baku mutu yang berlaku (Anonim, 2013) [4], barulah kemudian dibuang ke badan air penerima. Pada IPAL sendiri terdapat beberapa proses yang bisa dijadikan sebagai alternatif pengolahan (Reynolds, 1996) [5], yaitu secara aerobik dan anaerobik, yang mana keduanya dapat diterapkan untuk mengolah limbah yang berasal dari mal, namun memiliki tingkat efisiensi yang berbeda-beda (Praditya, 2013) [6]. Pada studi ini telah didesain unit-unit IPAL yang meliputi anaerobic filter serta aerobic rotating biological contactor melalui perhitungan DED sampai pada gambar-gambar unit IPAL tersebut, juga telah dihitung berapa rencana anggaran biaya (RAB) yang dibutuhkan untuk merealisasikan masing-masing unit IPAL tersebut, sehingga dapat diketahui masingmasing kelebihan, kekurangan, keefektifan tingkat pengolahan dari masing-masing unit IPAL tersebut, serta efisiensi dari segi pendanaan yang dibutuhkan. Dari tinjauan pustaka diketahui bahwa Rakhmadany (2013) [7] telah mendisain IPAL dengan Anaerobik Filter yang menyimpulkan kelebihan unit ini ialah nilai removalnya tinggi, biaya operasi rendah, dan kekurangannya karena dihasilkan gas dan td lama. Ramdhani (2013) [8] dalam disain IPAL juga telah menyimpulkan bahwa efisiensi proses anaerobik filter (89,82% removal BOD) dan aerobik filter (89,80% removal BOD) lebih kecil dibandingkan dengan kombinasi anaerobik dan aerobik filter (95,46% removal BOD). Penelitian BPPT (Anonim, 2012) [9] untuk IPAL memakai Unit RBC di DKI bisa menghilangkan BOD sebesar 60% sampai 93%. METODE Pada studi kali ini digunakan alur perencanaan untuk mempermudah proses perencanaan yang dilakukan agar langkah-langkah menjadi jelas sehingga tujuan perencanaan dapat tercapai dengan baik. Untuk lebih jelasnya alur perencanaan pada studi kali ini dapat dilihat pada Gambar 1. 2

3 Gambar 1. Alur perencanaan HASIL DAN PEMBAHASAN Debit dan Karakteristik Air Limbah Pusat Pertokoan Debit air limbah didapat dari pengambilan data primer pemakaian air bersih di pusat pertokoan. Debit air limbah dihitung dari 80% pemakaian air bersih tiap jamnya. Setelah dilakukan pengukuran selama 24 jam didapat Q ave air limbah sebesar 258,4 m 3 /hari. Karakteristik air limbah didapat dari pengujian sampel air limbah pada Laboratorium Jurusan Teknik Lingkungan ITS. Setelah dilakukan sampling tiap jam selama 24 3

4 jam dan dianalisa didapat nilai rata-rata untuk parameter COD = 350, 46 mg/l; BOD 5 = 208,92 mg/l; TSS = 420,08 mg/l Alternatif Unit IPAL Perencanaan ini membandingkan dua alternatif IPAL, berikut alternatif yang dipilih : Alternatif IPAL I : Alternatif IPAL II : Gambar 2. Diagram Alir Alternatif IPAL I Hasil Perhitungan dan Gambar DED unit IPAL Gambar 3. Diagram Alir Alternatif IPAL II Bak Ekualisasi Bak ekualisasi digunakan untuk mengatasi kondisi influent yang fluktuatif baik dari segi debit maupun beban air limbahnya, untuk itu dilakukan pengadukan pada unit ini untuk menghomogenkan beban air limbah yang masuk dan mengkonsistenkan jumlah debitnya. Kapasitas Bak sebesar 112,52m 3 dengan dimensi 6m x 6m x 3m. Inlet berbentuk pipa dengan diameter 0,05m panjang 1m dan headloss yang terjadi sebesar 0,065m. Pada bak juga digunakan pompa berjenis submersible dengan Head Pompa 10,3m untuk proses pengaliran menuju unit selanjutnya dan proses pengadukan air limbah dalam bak. Denah bak ekualisasi di Gambar 4. Gambar 4. Denah Bak Ekualisasi Gambar 5. Potongan Melintang Bak Ekualisasi Septic Tank Septic tank berfungsi sebagai bak pengendap pertama untuk mengendapkan partikel diskrit yang terkandung dalam air limbah secara fisik. Kapasitas septic tank sebesar 32,3m 3 dengan td selama 3 jam dan dimensi sebesar 4,5m x 2,5m x 3m. Untuk inlet dan outlet septic tank ini juga berbentuk pipa berdiameter 0,04m dengan panjang 0,5m dan headloss yang terjadi sebesar 0,09m. Pada unit septic tank ini juga dihasilkan lumpur sebesar 58,3kg/hari. Denah Septic Tank di Gambar 6. 4

5 Gambar 6. Denah Septic Tanki Gambar 7. Potongan Melintang Septic Tank Mass balance yang terjadi dalam unit septic tank ini diperlihatkan di Gambar 8. Dari gambar tersebut dapat diketahui % removal unit septic tank sebesar COD 25,3%; BOD 5 26,85%; TSS 53,71%. Gambar 8. Mass Balance Unit Septic Tank Rotating Biological Contactor Unit pengolahan biologis yang digunakan pada alternatif IPAL I yaitu RBC yang menerapkan proses attached growth (Jeppsson, 1996) [10], dengan sistem media-putar. Media berbentuk piringan (disk) yang disusun secara berjajar horizontal yang diputar menggunakan motor dengan kecepatan putar 1-6 rpm. Dari perhitungan didapat dimensi RBC yaitu 4,5m x 3m x 1m dengan td selama 1,5 jam dan jumlah media sebesar 189 disk dengan spesifikasi media diameter 2,72m ketebalan 1cm dan ketinggian media tercelup air sedalam 0,5m. Inlet unit RBC adalah outlet dari unit septic tank, sementara outlet dari unit RBC berbentuk pipa dengan diameter 0,34m panjang 0,5m dan headloss yang terjadi sebesar 0,02m. Pada unit RBC ini proses berjalan secara aerobik sehingga menghasilkan lumpur, dengan jumlah sebesar 38,13 kg/hari. Denah Unit RBC di Gambar 9 dan modul media RBC di Gambar 11. Gambar 9. Denah Unit RBC Gambar 10. Potongan Melintang Unit RBC 5

6 Gambar 11. Modul Media RBC Gambar 12. Tampak Samping Media RBC Mass balance yang terjadi dalam unit rotating biological contactor (RBC) ini diperlihatkan di Gambar 13. Dari gambar tersebut didapat % removal unit rotating biological contactor sebesar COD 95%; BOD 5 96%; TSS 96%. Gambar 13. Mass Balance Unit Rotating Biological Contactor Anaerobic Filter Unit pengolahan biologis yang digunakan pada alternatif IPAL II adalah anaerobic filter (AF) yang menerapkan proses attached growth dengan sistem media-tetap. Media yang digunakan adalah media sarang tawon yang terbuat dari plastik. Dari perhitungan dengan bantuan beberapa grafik (Sasse, 1998) [11] didapat dimensi AF yaitu 1m x 0,5m x 3m dengan tinggi media yang digunakan yaitu 2m dan td yang terjadi selama 24 jam. Inlet dan outlet AF ini berbentuk pipa dengan diameter 0,05m panjang 0,3m dan headloss sebesar 0,15m. Pada unit AF ini proses berjalan secara anaerobik sehingga tidak menghasilkan lumpur melainkan biogas sebesar 14,3 m 3 /hari. Denah Anaerobic Filter diperlihatkan di Gambar 14 dan media sarang tawon diperlihatkan di Gambar 16. Gambar 14. Denah Anaerobic Filter Gambar 15. Potongan Melintang Anaerobic Filter 6

7 Gambar 16. Media Sarang Tawon Mass Balance yang terjadi dalam unit anaerobic filter diperlihatkan di Gambar 17. Dari gambar tersebut didapat % removal unit anaerobic filter sebesar COD 40,8%; BOD 5 97,1%; TSS 97,1%. Gambar 17. Mass Balance Unit Anaerobic Filter Filter Press Unit pengolahan lumpur yang digunakan adalah Filter Press, karena dianggap lebih efektif dan efisien untuk digunakan mengolah limbah lumpur pusat pertokoan yang tidak memiliki lahan yang luas. Unit filter press terdiri dari 2 komponen yaitu bak penampung lumpur awal dan paket filter press itu sendiri. Bak penampung lumpur awal digunakan untuk menampung lumpur dari unit-unit pengolahan sebelumnya sebelum masuk pada filter press. Untuk alternatif IPAL I, dimensi bak penampung lumpur awal yaitu 0,7m x 1m x 1m. Bak ini akan menampung lumpur hasil olahan unit septic tank. Sementara untuk alternatif IPAL II, dimensi bak penampung lumpur awal yaitu 1,2m x 1m x 1m. Pada alternatif II bak akan menampung lumpur olahan dari unit septic tank plus rotating biological contactor. Sementara untuk mesin filter press yang digunakan adalah jenis hydraulic chamber yang memiliki kapasitas untuk mengolah mencapai 25 m 3 /jam dengan spesifikasi panjang total 5,15m lebar total 2,95m tinggi total 2,38m. Denah Unit filter press diperlihatkan di Gambar 18 dan tipikal unit filter press diperlihatkan di Gambar 20. Gambar 18. Denah Unit Filter Press Gambar 19. Potongan Melintang Unit Filter Press 7

8 Gambar 20. Tipikal Unit Filter Press Hasil ringkasan gambar DED untuk IPAL alternatif I dan II 1. Dimensi Bak Ekualisasi 6,12m x 6,12m x 3,3m. 2. Dimensi Septic Tank 4,64m x 2,32m x 3m. 3. Dimensi Anaerobic Filter 1,05m x 0,53m x 3m. 4. Dimensi Rotating Biological Contactor 4,12m x 2,82m x 1,09m. 5. Dimensi Filter Press 5,15m x 2,95m x 2,38m. Lay Out IPAL Lay out IPAL untuk alternatif I (Anaerobik Filter) hasil perencanaan diperlihatkan Gambar 21. Lahan yang dibutuhkan untuk membangun IPAL alternatif I seluas 0,02 ha. Gambar 21. Lay Out IPAL Alternatif alternatif I (Anaerobik Filter) Lay out IPAL untuk alternatif II (rotating Biological Contactor) hasil perencanaan diperlihatkan di Gambar 22. Sedangkan lahan yang dibutuhkan untuk pembangunan IPAL alternatif II seluas 0,025 ha. Gambar 22. Lay Out IPAL Alternatif IPA II (Rotating Biological Contactor) Hasil Perhitungan RAB untuk IPAL alternatatif I dan II Anggaran Biaya (RAB) digunakan untuk menentukan volume pekerjaan sekaligus jumlah dana yang dibutuhkan untuk membangun masing-masing alternatif IPAL. Hasil perhitungan RAB ini dapat dijadikan sebagai dasar untuk mengambil keputusan bagi pengelola pusat pertokoan terkait. Tabel 1 dan Tabel 2 merupakan hasil ringkasan RAB yang dibutuhkan. 8

9 Tabel 1. RAB IPAL Alternatif I Nama Unit Volume Pekerjaan Biaya Bak Ekualisasi 112,36 m Septic Tank 32,29 m AF 10,02 m Filter Press* 0,7 m Total Biaya Tabel 2. RAB IPAL Alternatif II Nama Unit Volume Pekerjaan Biaya Bak Ekualisasi 112,36 m Septic Tank 32,29 m RBC 12,7 m Filter Press* 1,2 m Total Biaya *dengan mesin Seminar Nasional Umbulan Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa RAB yang dibutuhkan untuk pembangunan alternatif IPAL I senilai Rp lebih murah dari pada alternatif IPAL II yang mencapai Rp Hasil perbandingan alternatif IPAL Telah dilakukan pembahasan secara rinci tentang kelebihan dan kekurangan dari setiap alternatif IPAL dan diperoleh ringkasan sebagai berikut : 1. Untuk alternatif I, kelebihan IPAL dengan AF adalah luas lahan lebih kecil, menghasilkan biogas 14,3 m 3 /hari, biaya Operasi dan Pemeliharaan (OP) lebih kecil; tapi kekurangannya adalah waktu tinggalnya yang lebih lama yaitu 24 jam. 2. Untuk alternatif II, kelebihan IPAL dengan RBC adalah waktu tinggal singkat 1,5 jam, produksi lumpur kecil 38,13 kg/hari; tapi kekurangannya keperluan lahan lebih luas, biaya Operasi dan Pemeliharaan lebih besar. KESIMPULAN 1. Dari perhitungan DED didapat dimensi Bak Ekualisasi 6,12m x 6,12m x 3,3m; Septic Tank 4,64m x 2,32m x 3m; Anaerobic Filter 1,05m x 0,53m x 3m; Rotating Biological Contactor 4,12m x 2,82m x 1,09m; Filter Press 5,15m x 2,95m x 2,38m. 2. RAB yang dibutuhkan untuk IPAL dengan AF sebesar Rp dan untuk IPAL dengan RBC sebesar Rp Untuk kelebihan IPAL dengan AF adalah luas lahan lebih kecil, menghasilkan biogas 14,3 m 3 /hari, biaya Operasi dan Pemeliharaan (OP) lebih kecil; tapi kekurangannya adalah waktu tinggalnya yang lebih lama yaitu 24 jam. 4. Untuk kelebihan IPAL dengan RBC adalah waktu tinggal singkat 1,5 jam, produksi lumpur kecil 38,13 kg/hari; tapi kekurangannya keperluan lahan lebih luas, biaya Operasi dan Pemeliharaan lebih besar. Daftar pustaka 1. Anonim Jumlah dan Nama Pusat Perbelanjaan di Surabaya Terbaru, [online] available from (accessed March 15, 2014) 2. Tchobanoglous, G Small and Decentralized Wastewater Management Systems. WCB McGraw- Hill. 3. Yang, Y. H., and Lou, H. H., 2000, Synthesis of an optimal wastewater reuse work. Waste Management. Australia. 4. Anonim Pergub Jatim no.72 Tahun tentang Baku Mutu Air Limbah Industri dan Kegiatan Usaha Lainnya di Jawa Timur, 2013, [online] available from: pdf (accessed March 15, 2014). 9

10 5. Reynolds, T. D., and Richards, P. A Unit Operations and Processes in Environmental Engineering. 2nd ed. PWS Publishing Company. Boston. 6. Praditya, A Dasain Alternatif Instalasi Pengolahan Air Limbah Pusat Pertokoan dengan Proses Aerobik, Anaerobik, dan Kombinasi Aerobik dan Anaerobik di Kota Surabaya. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Lingkungan ITS. Surabaya. 7. Rakhmadany, A Desain Alternatif Instalasi Pengolahan Air Limbah Rumah Sakit dengan Proses Aerobik, Anaerobik, dan Kombinasi Aerobik dan Anaerobik di Kota Surabaya. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Lingkungan ITS. Surabaya 8. Ramdhani, R Desain Alternatif Instalasi Pengolahan Air Limbah Apartemen dengan Proses Aerobik, Anaerobik, dan Kombinasi Aerobik dan Anaerobik di Kota Surabaya. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Lingkungan ITS. Surabaya. 9. Anonim Pengolahan Air Limbah dengan Reaktor Biologis Putar. [online] available from: (accessed March 15, 2014). 10. Jeppsson Modelling Aspects of Wastewater Treatment Processes. Dissertation. Lund Institute of Technology. Stockholm. 11. Sasse, L Decentralised Wastewater Treatment in Developing Countries. Bremen. Bremen Overseas Research and Development Association BORDA. 10