DISUSUN OLEH TIKA INDRIANI ( ) DOSEN PEMBIMBING WELLY HERUMURTI, ST, MSc.

Transkripsi

1 UJIAN LISAN TUGAS AKHIR 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 ( ) DOSEN PEMBIMBING WELLY HERUMURTI, ST, MSc. JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010

2 Latar Belakang Bagian terbesar (75%) dari air limbah domestik yang dihasilkan sehari-hari adalah grey water Kandungan organik grey water yang cukup rendah ( 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

3 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.

4 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.

5 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).

6 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

7 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.

8 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

9 ABR (lanjutan) Penggunaan ABR sebagai unit pengolahan low strength wastewater Tipe Reaktor ABR; 4 kompartemen ABR; 8 kompartemen ABR; pilot reactor ABR; 3 kompartemen ABR ABR ABR; pada suhu 25 o C Air Limbah Limbah domestik Soluble synthetic Limbah domestik Limbah perkotaan Synthetic greywater Synthetic greywater Synthetic greywater OLR Influen COD HRT (kg COD/m 3 Keterangan.hari) (mg COD/L) Removal 24,3 jam 0,47-0, % Purwanto, ;10 jam 1,5; 1,2 502±6,19; 501±7,19 90,0±1,05%; 90,7±0,4% Krishna, Kumar, dan Kumar jam 0, % Foxon et al., ,8-15 jam 2, % Garuti Dohanyos, dan Tilche, 1992* 84 jam 0, % Witthauer dan Stuckey, 1982* 48 jam 0, % Witthauer dan Stuckey, 1982* 84 jam 0, % Witthauer dan Stuckey, 1982* * dalam Barber dan Stuckey (1999)

10 Anaerobic Filter Anaerobic filter (AF) adalah reaktor biofilm jenis packedbed. 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: 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

11 HLR & OLR Hydraulic loading rate (HLR) merupakan kecepatan aliran (velocity) di dalam reaktor. Hydraulic Loading Rate ( m 3 / m 2. hari) Q A Organic loading rate (OLR) merupakan konsentrasi zat organik yang masuk bersama aliran ke dalam reaktor (kg scod/m³.hari). L org QS V n o

12 Metodologi Penelitian IDE TUGAS AKHIR Studi Efisiensi Paket Pengolahan Grey Water Model Kombinasi ABR-Anaerobic Filter STUDI LITERATUR PERSIAPAN ALAT DAN BAHAN UJI HYDRAULIC LOADING RATE REAKTOR Digunakan variasi debit sebagai berikut: 64,8 L/hari 51,84 L/hari 34,56 L/hari SEEDING DAN AKLIMATISASI BIOMASS ANALISIS AIR LIMBAH A B

13 Metodologi Penelitian (lanjutan) A B 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 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 ANALISIS PARAMETER COD, PV, TSS, Alkalinitas, dan ph ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN DAN SARAN PENYUSUNAN LAPORAN

14 Metodologi Penelitian (lanjutan) REAKTOR I REAKTOR II

15 Metodologi Penelitian (lanjutan) Rangkaian reaktor Selang Overflow 4 2 Sampel grey water yang digunakan 1 3 Lokasi Sampling Parameter Konsentrasi Kertajaya Indah PV 17,03-48,92 mg/l ph 6,91-7,42 5 Wisma Permai PV 26,67-31,22 mg/l ph 7,14-7,29 Gebang, ITS COD 41, mg/l PV 32,86-55,62 mg/l TSS 2-25 mg/l ph 7,33-7,8

16 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

17 Konsentrasi Warna (mg/l) Konsentrasi Warna (mg/l) Konsentrasi Warna (mg/l) Hasil Uji HLR (lanjutan) Waktu (jam) Td: 20,25 jam C: 32,348 mg/l Td: 33 jam C: 30,909 mg/l Debit: 64,8 L/hari Td perhitungan: 18,483 jam 10 5 Waktu (jam) 0 Debit: 51,84 L/hari Td perhitungan: 23,104 jam Waktu (jam) Debit: 34,56 jam Td perhitungan: 34,656 jam Td: 54,5 jam C: 29,605 mg/l

18 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 Konsentrasi PV influen 30 mg/l, OLR = 0,028 kg/m³.hari Konsentrasi PV influen 35 mg/l, OLR = 0,033 kg/m³.hari

19 ph Removal PV (%) OLR (kg/m3.hari) Hasil Uji OLR Reaktor I (lanjutan) ,8 7,6 OLR I OLR II OLR III 7, , Waktu Sampling Removal PV untuk OLR 1 6,8 Removal PV untuk OLR 2 Removal PV untuk OLR 3 OLR 2 (0,028 kg/m3.hari) 6,6 OLR 1 (0,019 kg/m3.hari) OLR 3 (0,033 kg/m3.hari) 6,4 Grafik Removal PV W aktu Sampling ph Influen Reaktor I ph Efluen Reaktor I Grafik Perubahan Nilai ph

20 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 Konsentrasi COD influen 100 mg/l, OLR = 0,089 kg/m³.hari Konsentrasi COD influen 150 mg/l, OLR = 0,133 kg/m³.hari

21 Removal PV (%) OLR (kg COD/m3.hari) Removal COD (%) OLR (kg COD/m3.hari) Hasil Uji OLR Reaktor II (lanjutan) 100 0, , , , , , Waktu Sampling Removal COD untuk OLR 1 40 Removal COD untuk OLR 2 Removal 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) 20 0,16 0,12 0,08 0,04 0,00 Grafik Removal COD Waktu Sampling -0,04 Removal PV untuk OLR 1 Removal PV untuk OLR 2 Removal 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

22 ph Alkalinitas (mg/l Konsentrasi TSS (mg/l) Hasil Uji OLR Reaktor II (lanjutan) ,6 15 OLR I OLR II OLR III 8,4 10 7, , Waktu Sampling 3,6 2,4 Influen TSS OLR 0,044 kg/m3.hari Influen TSS OLR 0,089 kg/m3.hari Influen TSS OLR 0,133 kg/m3.hari 1,2 Efluen TSS OLR 0,044 kg/m3.hari Efluen TSS OLR 0,089 kg/m3.hari 0 Efluen TSS OLR 0,133 kg/m3.hari Grafik Removal TSS Waktu Sampling ph Influen Reaktor II ph Efluen Reaktor II Alkalinitas Influen Reaktor II Alkalinitas Efluen Reaktor II Grafik Perubahan Nilai ph dan Alkalinitas

23 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.

24 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.

25 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.

26 Daftar Pustaka Barber, W. P., Stuckey, D.C The Use of The Anaerobic Baffled Reactor (ABR) for Wastewater Treatment: A Review. Water Research Vol. 33, No. 7, hal Krishna, G.V.T.G., Kumar, P., Kumar, P Treatment of Low-Strength Soluble Wastewater Using An Anaerobic Baffled Reactor (ABR). Journal of Environmental Management, 90 (2009), hal Purwanto, E Studi Anaerobic Baffled Reactor (ABR) untuk Mengolah Air Limbah Domestik dari Rumah Susun. Tugas Akhir, Teknik Lingkungan ITS. Sasse, L DEWATS; Decentralised Wastewater Treatment in Developing Countries. Delhi: BORDA

27 TERIMA KASIH