MODUL 2 TAHAP-TAHAP PERENCANAAN PENDAHULUAN

Transkripsi

1 PERENCANAAN PENGOLAHAN AIR LIMBAH DOMESTIK (RE091322) Semester Ganjil MODUL 2 TAHAP-TAHAP PERENCANAAN PENDAHULUAN Joni Hermana Jurusan Teknik Lingkungan FTSP ITS Kampus Sukolilo, Surabaya hermana@its.ac.id

2 TAHAPAN PRELIMINARY DESIGN 1. Menetapkan perioda desain unit-unit BPAL 2. Membuat diagram alir proses 3. Menetapkan kriteria perencanaan proses 4. Menghitung awal unit-unit proses 5. Menghitung kesetimbangan massa 6. Mempertimbangkan tata letak BPAL 7. Mengevaluasi profil hidrolis

3 1.PERIODA PERENCANAAN (DESIGN PERIOD) Perioda perencanaan pada prinsipnya adalah menetapkan kapan kapasitas perencanaan penuh (full design capacity) BPAL dapat tercapai. Periode perencanaan dihitung dari tahun awal perencanaan (mulai saat BPAL beroperasi pertama kali) sampai tahun akhir perencanaan (mencapai full design capacity). Perioda perencanaan tiap unit dapat berbeda, bergantung pada tingkat kesulitan pengembangannya (misalnya; perioda desain bangunan sipil dan saluran dipilih lebih lama), tingkat pertumbuhan penduduk, lingkungan dan sumber dana.

4 Initial years : Waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan konstruksi dan bangunan yang siap beroperasi. Design Years : Tahun dimana bangunan mencapai kapasitas yang direncanakan. Gambar Periode Desain

5 TABEL 1: PERIODE DESAIN TIPIKAL BPAL UNIT Sistem Pengumpul Rumah Pompa Bangunan Peralatan Pompa Bangunan Pengolahan Bangunan Proses Peralatan Proses Saluran Air RANGE PERIODE DESAIN ( TAHUN )

6 CONTOH PERHITUNGAN PRELIMINARY DESIGN (CASE: IPAL RUMAH SAKIT XYZ ) 1. DESIGN PERIOD IPAL untuk RS XYZ direncanakan mulai beroperasi pada tahun 2012 selama 20 tahun.

7 2. DIAGRAM ALIR PROSES BPAL Pemilihan unit operasi dan unit proses yang digunakan tergantung dari: 1. Pengalaman 2. Peraturan yang berlaku terhadap metoda pengolahan 3. Ketersediaan peralatan pengolahan 4. Pemanfaatan terhadap unit-unit yang sudah ada 5. Biaya investasi dan Operasional Pemeliharaan (OM) 6. Karakteristik air limbah sebelum dan sesudah pengolahan

8 Pengolahan Tahap I/Fisik Sumur Pengumpul/Sump well Screening Communitor Grit chamber Kolam Ekualisasi Bak Pengendap I

9 Pengolahan Tahap II/Biologis Anaerobik (tanpa O2): MO Tersuspensi (Suspended growth MO): UASB, ABR MO Terlekat (Attached growth MO): ABF Aerobik (dengan O2) MO Tersuspensi (Suspended growth MO): ASP MO Terlekat (Attached growth MO): RBC, TF Anoksik (dengan Oksigen terikat)= dn O2, NOx, POx, Fe, S,. Bahan organik NO3 > NO2 > NO (denitrifikasi) Stabilization Pond MO Tersuspensi (Anaerobik Aerobik/Fakultatif Maturasi)

10 Pengolahan Lumpur Thickening Stabilisasi (aerobik atau anaerobik) Dewatering Disposal

11 2. DIAGRAM ALIR PROSES Primary Sedimentation Aeration Tank (activated sludge) Secondary Clarifier SP BS GC PS AT SC effluent Saluran Pembawa dan Sumur Pengumpul Bar Screen Grit Chamber return sludge sludge from SC sludge from PS SDB SD Sludge Drying Bed Sludge Digester

12 3. KRITERIA PERENCANAAN UNIT PBAL (Design Criteria) Apabila diagram proses telah ditetapkan, maka langkah kemudian adalah menetapkan kriteria perencanaan unit setiap proses yang dipilih sehingga dimensi BPAL dapat ditetapkan. Kriteria perencanaan ini ditetapkan terutama untuk parameter kunci yang menjadi acuan dalam penetapan dimensi masing-masing unit BPAL

13 3. KRITERIA DESAIN Saluran Pembawa Kecepatan Sudut kemiringan = 0,3-0,9 m/det = 0,01 m/m Bar Screen Pembersihan manual (Sumber: Qasim, 1985) Kecepatan melalui bar (v) = 0,3-0,6 m/det Lebar bar (w) = 4,0-8,0 m Kedalaman bar (D) = mm Jarak antar batang = mm Slope vertikal = 45 O - 60 O Headloss = 150 mm Headloss max = 800 mm

14 Pembersihan mekanik (Sumber: Qasim, 1985) Kecepatan melalui bar (v) = 0,6-1,0 m/det Lebar bar (w) = 8,0-10,0 m Kedalaman bar (D) = mm Jarak antar batang = mm Slope vertikal = 75 O - 85 O Headloss = 150 mm Headloss max = 800 mm Faktor bentuk bar (β) Tipe bar Sharp-edged rectangular = 2,42 Rectangular with semicircular upstream face = 1,83 Rectangular with semicircular upstream and downstream face = 1,67 Circular = 1,79 Tear shape = 0,76

15 Sumur Pengumpul td 10 menit Screw Pump Diameter Kapasitas Sudut kemiringan Total head max Kecepatan motor = 0,3-3 m = 0,01-3,2 m3/det = 30 o -38 o = 9 m = rpm Grit Chamber (Sumber: Metcalf and Eddy, 1991) (Horizontal-flow) td = det (tipikal : 60 det) Vh = 0,25-0,4 m/det (tipikal : 0,3 m/det) Vs = 1,0-1,3 m/menit (tipikal : 1,15 m/menit) untuk 65 mesh material = 0,6-0,9 m/menit (tipikal : 0,75 m/menit) untuk 100 mesh material Panjang saluran(l) = m

16 Bak Pengendap I (Sumber: Metcalf and Eddy, 2003) Rectangular Kedalaman = 3-4,9 m (tipikal : 4,3 m) Panjang = m (tipikal : m) Lebar = 3-24 m (tipikal : 4,9-9,8 m) Flight speed = 0,6-1,2 m/menit (tipikal : 0,9 m/menit) Circular Kedalaman = 3-4,9 m (tipikal : 4,3 m) Diameter = 3-60 m (tipikal : m) Slope dasar = 0,75-2,0 in/ft (tipikal : 1 in/ft) Flight travel speed = 0,02-0,05 m/menit (tipikal : 0,03 m/menit) Tangki Aerasi (Sumber: Qasim, 1985) Kedalaman = 3,0-5,0 m Freeboard = 0,3-0,6 m Lebar:kedalaman = 1 : 1 2,2 : 1 Lebar = 3,0-11,0 m

17 Secondary Clarifier (Sumber: Qasim, 1985) OFR = 8,0-16,0 m 3 /m 2.hari Solid loading = 0,5-5 kg/m 2.jam Kedalaman = 3,5-5 m Kedalaman zona settling = 1,5 m Sludge Thickener Solid loading = kg/m 2.hari Kons. Solid lumpur = 2,0-8,0 % Sludge vol. Ratio = 0,5-20 dry solid Kedalaman sludge blanket = 0,6-2,4 m Slope bak = 1,4-1,6 Sludge Digester HRT pada 20 o C = kg/m 2.hari Solid loading = 1,6-4,8 kg volatile solid/m 3.hari Keb. O2 utk cell tissue = 2,3 kg O 2 /kg solid destroyed Energi utk mixing mech aerator = 19,7-39,5 Kw/103 m3 Diffused air mixing = 0,02-0,04 m 3 /m 3.menit DO residu dlm liquid = 1,0-2,0 mg/l Reduksi pada VSS = %

18 Sludge Drying Bed (Sumber: Qasim, 1985) Tebal pasir = 23,0-30,0 cm Tebal kerikil = 20,0-30,0 cm Sludge loading rate = kg/m 2.tahun Tebal bed = 20,0-30,0 cm Lebar bed = 5,0-8,0 m Panjang bed = 6,0-30,0 t pengeringan = 10,0-15,0 hari Uniformity coefficient < 4 Effective size = 0,3-0,75 mm V.air dalam inlet = 0,75 m/det V.air dalam drain = 0,75 m/det

19 4. MENGHITUNG DIMENSI AWAL UNIT BPAL (Preliminary Sizing) Berdasarkan kriteria perencanaan, langkah berikutnya adalah menghitung dimensi awal dari unit-unit yang dipilih (p x l x t). Hal ini diperlukan untuk mempertimbangkan kelayakan bangunan terhadap besarnya lahan yang tersedia, menentukan pemisahan aliran ataukah penyeimbangan beban organik. Termasuk dalam tahap ini adalah menetapkan jumlah unit dengan memperhitungkan kondisi operasional apabila salah satu unit rusak atau dibersihkan.

20 4. PERHITUNGAN PRELIMINARY SIZING: Alternatif I (ASP) b. Alternatif II (TF) c. Alternatif III (OD) 1 Debit air buangan (Qave) = 120 l/det = L/hr 2 Q peak = 360 l/det 3 Qmaks = 310 l/det 4 Qmin = 230 l/det 5 Konsentrasi BOD ratarata = 250 mg/l 6 Beban BOD rata-rata Q ave * BOD ratarata = = 2592 kg/hari 7 Beban BOD maksimum Q max * BOD ratarata = = 7776 kg/hari 8 Konsentrasi SS rata-rata = 300 mg/l 9 Beban SS rata-rata = Q ave * SS rata-rata = 3110 kg/hari 10 Beban SS maksimum Q max * SS ratarata = = 9331 kg/hari

21 Perhitungan dimensi: I. SUMUR PENGUMPUL DAN POMPA 1 Jumlah = 1 buah 2 Debit rencana = Q peak = 360 l/det = 0,360 m 3 /det 3 Waktu detensi (td) = 5 menit (< 10 menit) 4 Volume sumur (Vol) = Q peak * td = 108,00 m 3 5 Rencanakan kedalaman 6 Assumsi Panjang : Lebar = 4 m = 2 7 Lebar sumur = SQRT(Volume/ h / 2) = 3,67 m 4 8 Panjang sumur = Lebar * 2 = 7,34 m 8 9 Check td = Pjg * Lbr * h / Q peak 10 Lahan utk sumur pengumpul = Pjg * Lbr * Jml bak = 5,92 menit OK 6 mnt = 32 m 2

22 II. BAR SCREEN (Type hand cleaned) 1 Kecepatan aliran = 0,5 m/det (antara 0,3-0,6 m/det) 2 Debit rencana = Q peak = 360 l/det 3 A-cross saluran = Q peak / kecepatan 4 Assumsi Tinggi : Lebar = 2,5 5 Lebar saluran = SQRT(A cross/2,5) = 0,360 m 3 /det = 0,72 m 2 = 0,54 m 6 Tinggi saluran = 2,5 * Lebar = 1,25 m 7 Check V = Q peak / (lebar * tinggi) 8 Rencanakan panjang saluran 9 Luas lahan yang diperlukan = 3,0 m = 0,6 m/det OK = Panjang * lebar = 1,62 m 2

23 III. GRIT CHAMBER (GC) (horizontal-flow) 1 Jumlah GC = 2 bak 2 Debit rencana = Q peak = 360 l/det = 0,360 m3/det 3 Debit masing-masing bak = Qpeak / Jml GC = 0,180 m 3 /det 4 Partikel terkecil yg diendapkan = 65 mesh = 0,2 mm 5 Waktu detensi = 60 detik (45-90) detik 6 Kecepatan pengendapan, Vs = 1,15 m/min (1,0-1,3) m/min 7 Kedalaman pengendapan, h = Vs * td = 1,15 m 8 Kecepatan horizontal, Vh = 0,3 m/det (0,25-0,4) m/det 9 A-cross bak = Q tiap bak / Vh = 0,60 m 2 10 Lebar bak = A cross / h = 0,52 m 0,5 11 Check Vh = Q tiap bak / (h * lebar) = 0,3 m/det OK 12 A-surface = Q tiap bak / Vs = 9,39 m 2 13 Panjang bak = A surface / lebar = 18,06 m Check Vs = Q tiap bak / (pjg * lbr) 15 Lahan yg diperlukan GC total = 1,2 m/min OK = Pjg * Lbr * Jml bak = 18 m 2

24 IV. BAK PENGENDAP I 1 Jumlah BP I = 2 bak 2 Debit rencana = Q peak = 360 l/det = 0,360 3 Debit masing-masing bak = Q peak / jml bak = 0,18 4 Waktu detensi = 2 jam (1,5 2,5) 5 Overflow Rates (OFR) = 2500 gal/sqft.d ( ) = 101,75 m 3 /m 2.hari (80-120) 6 Volume tiap Bak = Q tiap bak * td = 1296 m 3 7 Asurface = Q tiap bak / OFR = 152,85 m 2 8 Dimensi bak: Bila BP I Persegipanjang a. Tinggi BP I = Volume / A surface = 8,48 m b. Panjang : Lebar = 2 c. Lebar BP I = SQRT (A surface / 2) = 8,11 m d. Panjang BP I = 2 * lebar BP I = 16,22 m

25 Bila BP I Lingkaran a. Tinggi BP I (ditetapkan) = 4,00 m (3-4,5) m b. Diameter BP I = SQRT(4*A surface/3,14) = 9,16 m (12-25)m c. Volume BP I (lingkaran) = 0,25*3,14*(D^2)*tinggi = 263,23 m 3 d. Check td = Volume / Q tiap bak = 0,47 jam not OK Maka digunakan sistem BP I yang persegi panjang 9 Check OFR = Q bak/(l*p)*86400/0,04 07 = 2500 gal/sqft.d OK

26 V. ACTIVATED SLUDGE (AS) 1 Jumlah AS = 2 bak 2 Debit rencana (Qmaks) = Q maks = 310 l/det = 0,310 m 3 /det 3 Debit masing-masing bak = Q maks / jml bak = 0,155 m 3 /det 4 Kedalaman, h = 4 m 5 Mean cell retention time, 0c = 10 hari 6 Y = 0,5 kg VSS/kg BOD5 7 kd = 0,05 l/hr 8 MLSS, X = 2000 mg/l 2,00 kg/m3 9 Rasio p/l = 1 10 BOD in = 142,5 mg/l 11 BOD eff = 14,25 mg/l 12 Volume tiap bak = 3324,24 m 3 13 Luas lahan tiap AS = 831,06 m 2 14 A = L 2 15 L = 28,8 m 16 P = 28,8 m 17 Luas lahan total untuk tiap AS = 1662,1 m 2

27 VI. BAK PENGENDAP II 1 Jumlah BP II = 2 bak 2 Debit rencana = Q maks = 310 l/det = 0,310 m 3 /det 3 Debit masingmasing bak = Q maks / jml bak = 0,155 m 3 /det 4 Waktu detensi = 1,5 jam (1,5-2) jam 5 Overflow Rates (OFR) = 1100 gal/sqft.d ( ) = 44,77 m3/m2.hari 6 Asurface = Q tiap bak / OFR = 347,38 m 2 7 Dimensi bak: -Diameter clarifier = =SQRT(4*A surface/3,14) = 21,04 m 8 Qeffluent = Q-((SSm/jml bak)*0,45*0,9/0,008/1005/86400) 9 Luas lahan yang diperlukan = 0,1773 m 3 /det = Jml bak * A surface = 694,75 m 2

28 VII. DESINFEKSI (Sistem terjunan) 1 Waktu kontak = 20 menit (15-45) Menit 2 Ketinggian total = 3 m 3 Perbandingan panjang:lebar = 2 4 Debit rencana = Q effluent = 0,1773 m 3 /det 5 Volume = Q * td = 212,74 m 3 6 Luas Permukaan (Asurface) = Volume / ketinggian = 70,91 m 2 7 Lebar bak = SQRT(A surface / 2) = 5,95 m 8 Panjang bak = 2 * lebar = 11,91 m 9 Check td = pjg*lbr*tinggi/q = 20 menit OK 10 Luas lahan yang diperlukan = pjg*lbr*jml bak = 141,82 m 2

29 VIII. SLUDGE THICKENER (Gravity Thickener (lumpur BP I & II) 1 Solid loading (SL) = 60 kg/m2.hari (25-80) 2 Jumlah bak yang diperlukan = 2 bak 3 Massa lumpur BP I = 0,55 * beban SS maks = 5132,16 kg/hari 4 Massa lumpur BP II = (0,45*SSm*0,9)+(0,45*BODm*0,9) = 7278,34 kg/hari 5 Massa lumpur total (M tot) = Massa BP I + BP II = 12410,50 kg/hari 6 Q lumpur BP I = Massa BP I / 0,06 / Q lumpur BP II = Massa BP II/0,008/1005 = 83,04 m3/hari = 905,27 m3/hari 8 Q lumpur total = Q lumpur BP I + BP II = 988,31 m3/hari 9 A surface = M tot / SL / jml bak = 103,42 m 2 10 Diameter = SQRT(4*A surface/3,14) = 11,48 m 11 Luas lahan yang diperlukan = Jml bak * A surface = 206,84 m 2

30 IX AEROBIC SLUDGE DIGESTER (ASD) 1 Solid loading = 4 kg/m2.hari (1,6-4,8) 2 Jumlah bak yang diperlukan = 2 bak 3 Massa lumpur BP I = 0,55 * beban SS maks = 5132,16 kg/hari 4 Massa lumpur BP II = (0,45*SSm*0,9)+(0,45*BODm*0,9) = 7278,34 kg/hari 5 Massa lumpur total (M tot) = Massa BP I + BP II = 12410,50 kg/hari 6 Q lumpur BP I = Massa BP I / 0,08 /1030 = 62,28 m3/hari 7 Q lumpur BP II = Massa BP II/0,008/1005 = 905,27 m3/hari 8 Q lumpur total = Q lumpur BP I + BP II = 967,55 m3/hari 9 Temperatur = 25 o 10 HRT (8c) = 500 / temperatur = 20 hari 11 Volume digester = Q lumpur total * HRC = 19350,98 m 3 12 Kedalaman rencana (h) = 10 m 13 A surface = Volume digester / h = 1935,10 m 2 14 Diameter = SQRT(4*A surface/3,14) = 49,65 m 15 Luas lahan yang diperlukan = Jml bak * A surface = 3870,20 m 2

31 X SLUDGE DRYING BED (SDB) 1 Qlumpur = (0,5*Q BP I)+(0,1*Q BP II) = 132,05 m3/hari 2 Kadar air pd sludge cake (awal) 3 Kadar air pd sludge cake (akhir) = 96 % = 75 % 5 Volume cake kering (V ck) = Q lumpur*(1-96%)/(1-75%) 6 Dimensi Bed: - Rencana jumlah bed = 20 bed - Renc. waktu pengeringan (tk) = 10 hari - Rencana tebal cake (tbl) = 0,3 m - Luas permukaan bed = Qlump * tk / jml bed / tbl - Lebar bed = 10 m = 21,13 m3/hari = 220,08 m 2 - Panjang bed = Luas perm / lebar bed = 22 m 7 Luas lahan yang diperlukan = (pjg * lbr * jml) bed = 4402 m 2

32 XI LUAS LAHAN YANG DIPERLUKAN 1 Sumur pengumpul = 32 m 2 2 Bar screen = 1,62 m 2 3 Grit Chamber = 18 m 2 4 Bak Pengendap I = 263,23 m 2 5 Activated Sludge = 1662,12 m 2 6 Bak Pengendap II = 694,75 m 2 7 Desinfeksi = 141,82 m 2 8 Sludge Thickener = 206,84 m 2 9 Aerobic Sludge Digester (ASD) 10 Sludge Drying Bed (SDB) = 3870,20 m 2 = 4402 m 2 Luas lahan total = 11291,224 m 2, atau = 1,13 Ha

33 5. MENGHITUNG KESETIMBANGAN MASSA (SOLIDS BALANCE) Kesetimbangan massa untuk setiap unit BPAB perlu ditetapkan agar dapat digunakan untuk menentukan kesesuaian hasil pengolahan dengan peraturan yang berlaku dan dalam proses penetapan dimensi unit pengolahan lumpur Perhitungan solids-balance menggunakan debit dan beban rata-rata

34 5. MASS BALANCE Kualitas influen air limbah BOD 5 = 71 mg/l COD = 147 mg/l TSS = 116 mg/l NH 3 -bebas = 0,184 mg/l Detergen = 0,2566 mg/l Phenol = 0 mg/l Sisa klor (Cl 2 ) = 0 mg/l Phosphat(ortho) = 0,4121 mg/l Kuantitas influen air limbah Q.ave = 0,4709 l/det = 40,6879 m3/hari Q.min = 0,2355 l/det = 20,3440 m3/hari Q.maks = 0,4709 l/det = 40,6879 m3/hari Qp = 0,7064 l/det = 61,0319 m3/hari

35 Baku mutu limbah cair untuk kegiatan rumah sakit BOD5 = 30 mg/l COD = 80 mg/l TSS = 30 mg/l NH3-bebas = 0,1 mg/l Detergen = 0,5 mg/l Phenol = 0,01 mg/l Sisa klor (Cl2) = 0,5 mg/l Phosphat (ortho) = 2 mg/l

36 Massa influen Q influen, C influen Reaktor Massa terakumulasi Massa efluen Q efluen, C efluen Sytem boundary Mass balance adalah dc1v = QC0dt Vrdt QC1dt [Akumulasi ] = [input] [penurunan karena reaksi] - [out] Gambar Sketsa Reaktor untuk Analisis Mass Balance [Akumulasi ] = [input] - [out]

37 a. Perhitungan mass balance untuk grit chamber Mass balance sebelum grit chamber MBOD = Q * BOD/1000 = 2,8888 kg/hari (utk Q.ave) = 1,4444 kg/hari (utk Q.min) = 2,8888 kg/hari (utk Q.maks) = 4,3333 kg/hari (utk Qp) MCOD = Q * COD/1000 = 5,9811 kg/hari (utk Q.ave) = 2,9906 kg/hari (utk Q.min) = 5,9811 kg/hari (utk Q.maks) = 8,9717 kg/hari (utk Qp) MTSS = Q * TSS/1000 = 4,7198 kg/hari (utk Q.ave) = 2,3599 kg/hari (utk Q.min) = 4,7198 kg/hari (utk Q.maks) = 7,0797 kg/hari (utk Q.p)

38 Mass balance setelah grit chamber Removal BOD5 dan TSS dalam grit chamber kecil. Oleh karena itu, diasumsikan bahwa konsentrasi BOD5 dan TSS yang keluar dari grit chamber sama dengan kualitas influen air limbah (Qasim, 1985) MBOD = 2,8888 kg/hari (utk Q.ave) = 1,4444 kg/hari (utk Q.min) = 2,8888 kg/hari (utk Q.maks) = 4,3333 kg/hari (utk Qp) MCOD= 5,9811 kg/hari (utk Q.ave) = 2,9906 kg/hari (utk Q.min) = 5,9811 kg/hari (utk Q.maks) = 8,9717 kg/hari (utk Qp) MTSS = 4,7198 kg/hari (utk Q.ave) = 2,3599 kg/hari (utk Q.min) = 4,7198 kg/hari (utk Q.maks) = 7,0797 kg/hari (utk Qp)

39 b. Perhitungan mass balance untuk bak pengendap I Mass balance sebelum bak pengendap I Mass balance sebelum bak pengendap I sama dengan mass balance setelah grit chamber, yaitu: MBOD = 2,8888 kg/hari (utk Q.ave) = 1,4444 kg/hari (utk Q.min) = 2,8888 kg/hari (utk Q.maks) = 4,3333 kg/hari (utk Qp) MCOD= 5,9811 kg/hari (utk Q.ave) = 2,9906 kg/hari (utk Q.min) = 5,9811 kg/hari (utk Q.maks) = 8,9717 kg/hari (utk Qp) MTSS = 4,7198 kg/hari (utk Q.ave) = 2,3599 kg/hari (utk Q.min) = 4,7198 kg/hari (utk Q.maks) = 7,0797 kg/hari (utk Qp)

40 Mass balance setelah bak pengendap I Removal BOD = 30 % (25-40%, Eddy dan Metcalf, 1991) Removal TSS = 60 % (50-70%, Eddy dan Metcalf, 1991) MBOD = 30 % * MBOD = 0,8667 kg/hari (utk Q.ave) = 0,4333 kg/hari (utk Q.min) = 0,8667 kg/hari (utk Q.maks) = 1,3000 kg/hari (utk Qp) MTSS = 60 % * MTSS = 2,8319 kg/hari (utk Q.ave) = 1,4159 kg/hari (utk Q.min) = 2,8319 kg/hari (utk Q.maks) = 4,2478 kg/hari (utk Qp)

41 Sludge solid concentration dari bak pengendap I sebesar 5% = mg/l = 50 kg/m3 (Tabel 12-8, Eddy dan Metcalf, 1991) Q = MTSS/TSS = 0,0566 m3/hari (utk Q.ave) = 0,0283 m3/hari (utk Q.min) = 0,0566 m3/hari (utk Q.maks) = 0,0850 m3/hari (utk Qp) BOD = MBOD/Q = 15,3017 mg/l (utk Q.ave) = 15,3017 mg/l (utk Q.min) = 15,3017 mg/l (utk Q.maks) = 15,3017 mg/l (utk Qp) TSS = MTSS/Q = 50 mg/l (utk Q.ave) = 50 mg/l (utk Q.min) = 50 mg/l (utk Q.maks) = 50 mg/l (utk Qp)

42 c. Perhitungan mass balance untuk tangki aerasi Mass balance sebelum tangki aerasi Mass balance sebelum tangki aerasi sama dengan mass balance setelah BP I, yaitu: MBOD MTSS Q = 0,8667 kg/hari (utk Q.ave) = 0,4333 kg/hari (utk Q.min) = 0,8667 kg/hari (utk Q.maks) = 1,3000 kg/hari (utk Qp) = 2,8319 kg/hari (utk Q.ave) = 1,4159 kg/hari (utk Q.min) = 2,8319 kg/hari (utk Q.maks) = 4,2478 kg/hari (utk Qp) = 0,0566 m3/hari (utk Q.ave) = 0,0283 m3/hari (utk Q.min) = 0,0566 m3/hari (utk Q.maks) = 0,0850 m3/hari (utk Qp) BOD = 15,3017 mg/l (utk Q.ave) = 15,3017 mg/l (utk Q.min) = 15,3017 mg/l (utk Q.maks) = 15,3017 mg/l (utk Qp) TSS = 50 mg/l (utk Q.ave) = 50 mg/l (utk Q.min) = 50 mg/l (utk Q.maks) = 50 mg/l (utk Qp)

43 Mass balance setelah tangki aerasi Q = Qinfluen-Qsebelum tangki aerasi = 40,6313 m3/hari (utk Q.ave) = 20,3156 m3/hari (utk Q.min) = 40,6313 m3/hari (utk Q.maks) = 60,9469 m3/hari (utk Qp) MBOD = MBOD sblm BP.I MBOD stlh BP.I = 2,0222 kg/hari (utk Q.ave) = 1,0111 kg/hari (utk Q.min) = 2,0222 kg/hari (utk Q.maks) = 3,0333 kg/hari (utk Qp) MTSS = MTSS sblm BP.I MTSS stlh BP.I = 1,8879 kg/hari (utk Q.ave) = 0,9440 kg/hari (utk Q.min) = 1,8879 kg/hari (utk Q.maks) = 2,8319 kg/hari (utk Qp) BOD TSS = MBOD/Q = 0,0498 mg/l (utk Q.ave) = 0,0498 mg/l (utk Q.min) = 0,0498 mg/l (utk Q.maks) = 0,0498 mg/l (utk Qp) = MTSS/Q = 0,0465 mg/l (utk Q.ave) = 0,0465 mg/l (utk Q.min) = 0,0465 mg/l (utk Q.maks) = 0,0465 mg/l (utk Qp)

44 d. Perhitungan mass balance untuk secondary clarifier Mass balance untuk liquid line Input data Q = 40,6313 m3/hari (utk Q.ave) = 20,3156 m3/hari (utk Q.min) = 40,6313 m3/hari (utk Q.maks) = 60,9469 m3/hari (utk Qp) BOD = 0,0498 mg/l (utk Q.ave) = 0,0498 mg/l (utk Q.min) = 0,0498 mg/l (utk Q.maks) = 0,0498 mg/l (utk Qp) TSS = 0,0465 mg/l (utk Q.ave) = 0,0465 mg/l (utk Q.min) MBOD = 0,0465 mg/l (utk Q.maks) = 0,0465 mg/l (utk Qp) MTSS = 2,0222 kg/hari (utk Q.ave) = 1,0111 kg/hari (utk Q.min) = 2,0222 kg/hari (utk Q.maks) = 3,0333 kg/hari (utk Qp) = 1,8879 kg/hari (utk Q.ave) = 0,9440 kg/hari (utk Q.min) = 1,8879 kg/hari (utk Q.maks) = 2,8319 kg/hari (utk Qp)

45 Perhitungan BOD air = 10% * BOD = 0,0050 mg/l (utk Q.ave) = 0,0050 mg/l (utk Q.min) = 0,0050 mg/l (utk Q.maks) = 0,0050 mg/l (utk Qp) Px = Y obs * Q * (S o -S e ) Yobs = 1+ Y ( kd θ ) c Y = 0,5 g biomass/g substrat (0,4-0,6) kd = 0,06 per hari θc = 10 hari (3-15 hari) Y obs = 0,3125 g/g Q = 40,6313 m 3 /hari (utk Q.ave) = 20,3156 m 3 /hari (utk Q.min) = 40,6313 m 3 /hari (utk Q.maks) = 60,9469 m 3 /hari (utk Qp) So(BOD in ) = 0,0498 mg/l Se (BOD air ) = 0,0050 mg/l Px = 0,5687 g MLVSS/hr = 0,7109 g MLSS/hr (utk Q.ave) = 0,2844 g MLVSS/hr = 0,3555 g MLSS/hr (utk Q.min) = 0,5687 g MLVSS/hr = 0,7109 g MLSS/hr (utk Q.maks) = 0,8531 g MLVSS/hr = 1,0664 g MLSS/hr (utk Qp)

46 Mass balance untuk solid line Input data Q = 40,6313 m3/hari (utk Q.ave) = 20,3156 m3/hari (utk Q.min) = 40,6313 m3/hari (utk Q.maks) = 60,9469 m3/hari (utk Qp) BOD = 0,0498 mg/l (utk Q.ave) = 0,0498 mg/l (utk Q.min) = 0,0498 mg/l (utk Q.maks) = 0,0498 mg/l (utk Qp) TSS = 0,0465 mg/l (utk Q.ave) = 0,0465 mg/l (utk Q.min) = 0,0465 mg/l (utk Q.maks) = 0,0465 mg/l (utk Qp) MBOD = 2,0222 kg/hari (utk Q.ave) = 1,0111 kg/hari (utk Q.min) = 2,0222 kg/hari (utk Q.maks) = 3,0333 kg/hari (utk Qp) MTSS = 1,8879 kg/hari (utk Q.ave) = 0,9440 kg/hari (utk Q.min) = 1,8879 kg/hari (utk Q.maks) = 2,8319 kg/hari (utk Qp)

47 Perhitungan Qw = Px/TSS (TSS = , diambil TSS = 10000) = 7, m3/hari (utk Q.ave) = 3, m3/hari (utk Q.min) = 7, m3/hari (utk Q.maks) = 1, m3/hari (utk Qp) BODin * Qin = 0, mg/hari (utk Q.ave) = 0, mg/hari (utk Q.min) = 0, mg/hari (utk Q.maks) = 0, mg/hari (utk Qp) Qair = Qin-Qw = 4, m3/hari (utk Q.ave) = 2, m3/hari (utk Q.min) = 4, m3/hari (utk Q.maks) = 6, m3/hari (utk Qp) BODair * Qair = 2,0222 mg/hari (utk Q.ave) = 1,0111 mg/hari (utk Q.min) = 2,0222 mg/hari (utk Q.maks) = 3,0333 mg/hari (utk Qp)

48 6. MENGATUR TATA LETAK (LAYOUT) 1. Geometri lokasi BPAL 2. Topografi lokasi 3. Kondisi tanah dan pondasi 4. Lokasi saluran pengumpul air limbah 5. Lokasi pembuangan air hasil pengolahan 6. Gradien hidrolis lokasi 7. Jenis-jenis proses 8. Efisiensi pengolahan proses 9. Akses transportasi 10. Aksesibilitas untuk pekerja 11. Reliabilitas dan ekonomi operational 12. Estetika 13. Lingkungan 14. Ketersediaan lahan untuk perluasan bangunan di masa yang akan datang

49 7. MENGEVALUASI PROFIL HIDROLIS (Plant Hydraulics) Perhitungan hidrolis ini dilakukan untuk debit rata-rata dan/atau debit puncak Perhitungan hidrolis ini diperlukan untuk menghitung dimensi saluran penghubung unit dan untuk menetapkan level masing-masing unit BPAB pada lahan yang disediakan dengan cara menghitung kehilangan tekanan (headloss) akibat aliran Pertimbangan umum : 1. Ekualisasi pemisahan aliran dari setiap unit 2. Pengadaan bypass terhadap pengolahan tahap II untuk menghindari kehilangan biomassa pada saat aliran puncak 3. Meminimalisasi jumlah perubahan arah aliran air limbah dalam saluran

50 Tabel Headloss tipikal unit-unit BPAL Unit Pengolah Range Headloss, ft Bar Screen Kolam Pasir Aerated Velocity Controlled Sedimentasi Pertama 1,5-3,0 Tanki Aerasi 0,-2,0 Trickling Filter Low-rate 10,0-20,0 High-rate, media batuan 6,0-16,0 High-rate, media plastik 16,0-40,0 Sedimentasi Kedua 1,5-3,0 Filtrasi 10,0-16,0 Adsorpsi Karbon 10,0-20,0 Tanki Kontak Chlorinasi 0,7-6,0 Catatan : ft x m

51 TUGAS Tugas 1 (2,5%): Perhitungan mass balance dan rencana tahap-tahap dalam BPAL (Tugas kelompok; hanya Q &A) Tugas 2 (10%): Laporan penjelasan secara singkat dengan dilengkapi contoh perhitungan masing-masing unit bangungan BPAL (Tugas kelompok dengan presentasi singkat, Q & A dimulai minggu 6) Tugas 3 (2,5%): Summary dan problem solving BPAL (Tugas individu)

52 Pembagian Kelompok 1.Sumur Pengumpul, pompa, bar screen, alat pengukur debit 2.Grit chamber, aerated grit chamber, BP 1 3.Bangunan aerobik tersuspensi 4.Bangunan aerobik terlekat 5.Bangunan anaerobik tersuspensi 6.Bangunan anaerobik terlekat 7.Bangunan anoksik 8.Clarifier dan sludge thickener 9.Bangunan pengolahan lumpur

53 Tugas Perencanaan (25%) (Submission: End of Week 17) Test 1 (25%) Materi Minggu 1 sampai dengan Materi BPAL aerobik tersuspensi Test 2 (35%) Materi BPAL aerobik tersuspensi sampai dengan Materi Pengolahan Lumpur

54