Optimasi Limpasan Air Limbah Ke Kali Surabaya (Segmen Sepanjang Jagir) Dengan Programma Dinamis

Transkripsi

1 Optimasi Limpasan Air Limbah Ke Kali Surabaya (Segmen Sepanjang Jagir) Dengan Programma Dinamis Thesis Oleh: Alfan Purnomo ( ) Pembimbing: Dr. Ir. Nieke Karnaningroem, MSc.

2 Latar Belakang Kali Surabaya sebagai sumber air baku PDAM Kualitas air sungai harus memenuhi baku mutu yang berlaku Kelas 1 (PP 82 Th 2001) Kelas B (SK Gub Jatim No. 413 Th 1987) Optimasi Limpasan Air Limbah ke Kali Surabaya Berbagai sumber air limbah membuang limbahnya ke Kali Surabaya Terdapat PDAM Ngagel di Segmen Jagir yang mengambil air sungai sebagai air baku

3 Tujuan & Manfaat Tujuan: Mengidentifikasi daya tampung Kali Surabaya. Optimasi limpasan air limbah yang dibuang ke Kali Surabaya. Manfaat: Sebagai acuan dalam menentukan pembuangan limbah ke Kali Surabaya. Sebagai upaya dalam menjaga kualitas air Kali Surabaya.

4 Ruang Lingkup Penelitian Lokasi studi merupakan Kali Surabaya dengan segmen Sepanjang Jagir. Parameter yang diukur dalam penelitian ini yaitu DO, suhu, BOD, dan COD. Variabel yang digunakan pada penelitian ini antara lain: Baku mutu sungai berdasarkan PP 82 Tahun 2001: Kelas I, Kelas II dan Kelas III. Segmen sungai: Sepanjang Gunung Sari dan Gunung Sari Jagir. Debit sungai: debit maksimum dan debit minimum. Optimasi yang dilakukan adalah optimasi konsentrasi zat pencemar organik (BOD dan COD) yang mampu ditampung oleh sungai berdasarkan kemampuan sungai. Lokasi titik sampling dalam penelitian ini mendekati lokasi titik sampling dari Perum Jasa Tirta (PJT).

5 Kali Surabaya East Java Indonesia East Java Luas DAS : km 2 (25% Jatim) Populasi (2003) : 15.5 juta (43% Jatim) Curah hujan : 2,000 mm/ tahun Potensi air : 12 miliar m3/tahun Panjang sungai : 320 km Brantas River Basin Kelud & Semeru

6 Gambaran Kondisi Lokasi Penelitian Domestik PDAM Ngagel Pintu Air Gunung Sari SEPANJANG JAGIR Industri

7 Daya Tampung Daya tampung beban pencemaran air adalah kemampuan air pada suatu sumber air, untuk menerima masukan beban pencemaran tanpa mengakibatkan air tersebut menjadi cemar (Kep MenLH No.110 tahun 2003) Terdapat 2 metode yang dianjurkan dalam penentuan daya tampung di dalam Kep MenLH No.110 tahun 2003 yaitu : Neraca Massa Streeter Phelps

8 Programma Dinamis Programma Dinamis merupakan sebuah pemecahan masalah dengan cara menguraikan solusi menjadi tahapan sedemikian sehingga solusi dari persoalan dapat dipandang dari serangkaian keputusan yang saling berkaitan Suatu problem diselesaikan secara bertahap dalam tahap tahap (stage) sehingga disebut sebagai Multistage programming

9 Pendekatan Programma Dinamis Programma Dinamis Maju Tahap 1 Tahap 2.. Tahap n f 1 (s 1,x 1 ) f 2 (s 2,x 2 )... f n (s n,x n ) Programma Dinamis Mundur Tahap n. Tahap 2 Tahap 1 f n (s n,x n )... f 2 (s 2,x 2 ) f 1 (s 1,x 1 )

10

11 Kerangka Penelitian (1) Optimasi Limpasan Air Limbah Ke Kali Surabaya (Segmen Sepanjang Jagir) Dengan Programma Dinamis Tinjauan Pustaka Persiapan Penelitian A o Alat Sampling Kualitas Air o Penentuan Titik Sampling o Bahan Kimia untuk analisa parameter

12 Kerangka Penelitian (2) A Pengumpulan Data Data Primer: Data konsentrasi parameter: COD, BOD, DO, dan Temperatur Debit sungai Data Sekunder: Data limpasan air limbah Data kualitas air Pengolahan Data Prediksi dengan Metoda Fuzzy Linear dan Regresi Linear Pengolahan Data Optimasi dengan Metoda Programma Dinamis Analisa dan Pembahasan Kesimpulan dan Saran

13 Pengumpulan Data Pembagian Segmen Kali Surabaya (Sepanjang Jagir) SEPANJANG GUNUNG SARI JAGIR SEGMEN 1 SEGMEN 2

14 Lokasi Titik Sampling Titik Sampling Keterangan: 1. Sepanjang 2. Gunung Sari 3. Jagir

15 Pengumpulan Data Setiap Segmen Limbah Domestik Kualitas Air Sungai Limbah Industri

16 START INPUT DATA Prediksi kualitas air sungai Fuzzy Linear Ya MSE 0 Korelasi Data Sekunder Tidak Tidak Regresi Linear MSE 0 Korelasi Algoritma Penelitian Programma Dinamis Ya Konsentrasi BOD yang dapat dibuang ke Sungai Konsentrasi COD yang dapat dibuang ke Sungai END

17 Diagram Alur Optimasi Baku Mutu Sungai Kelas I Debit Rendah DO Kecil Optimasi Limpasan Air limbah Baku Mutu Sungai Kelas II Debit Sedang DO Sedang BOD air limbah yang dapat dibuang Baku Mutu Sungai Kelas III Debit Besar DO Tinggi

18 Pengolahan Data, Analisa dan Pembahasan Dalam prediksi kualitas, digunakan program komputer pada setiap metoda. Metoda Fuzzy Linear MATLAB 7 Metoda Regresi Linear MINITAB 14 Hal yang akan dianalisa dan dibahas yaitu : Prediksi kualitas air Kali Surabaya Optimasi limpasan air limbah ke Kali Surabaya

19 Batasan-batasan Programma Dinamis Batasan kualitas air sungai didasarkan pada PP 82 Tahun 2001 Parameter yang digunakan sebagai acuan adalah BOD Variabel yang digunakan adalah Debit dan DO

20

21 Pengumpulan Data Sekunder Lokasi Tahun Sepanjang 2006 BOD (mg/l) COD (mg/l) DO (mg/l) Baku mutu min maks 2,8 8,4 Baku mutu min maks 7,4 42,3 Debit (m 3 /detik) Baku mutu min maks min maks 0,2 4,3 10,8 130, ,9 22,8 10,8 49 1,7 4,2 8,6 78,6 Gunungsari ,7 7,6 5,9 60,4 2,2 4,2 11,5 142, ,8 11,5 10,9 50,8 1,6 3,7 11,5 81,5 Jagir ,3 11 8,8 56 0,8 3,1 0,29 92, ,3 8,5 48,7 1,1 2,9 1,92 54,5

22 Pengumpulan Data Primer Lokasi Sampling Parameter Satuan Baku mutu* Periode Sampling Sepanjang DO mg/l 6 4,1 2,88 2,85 2,88 BOD mg/l 2 17, ,5 19,63 COD mg/l 10 28,48 42,42 38,38 33,33 Suhu o C Dev ,5 Gunung Sari DO mg/l 6 4,15 2,8 2,68 3,3 BOD mg/l 2 18,33 25,25 17,38 18,13 COD mg/l 10 26,6 33,24 32,26 24,18 Suhu o C Dev , Jagir DO mg/l 6 4,7 2,85 2,68 3,4 BOD mg/l 2 17,13 24,88 13,75 18,63 COD mg/l 10 26,6 36,3 32,26 32,26 Suhu o C Dev ,5 29,5

23 Daya Dukung Sungai Daya Dukung = Debit Sungai x Baku Mutu Segmen Daya Dukung Beban Sungai Sepanjang - Gunung Sari 6.808, , , ,4 Gunung Sari - Jagir , ,

24 Daya Tampung Sungai Daya tampung sungai telah terlampaui apabila defisit oksigen yang terjadi di sungai (D c ) lebih besar daripada defisit oksigen pada titik kritis (D all ) Segmen Dall Dc Sepanjang - Gunung Sari 1,58 3,93-5,87 Gunung Sari - Jagir 1,52 3,75-5,14

25 Kondisi Kali Surabaya Segmen Sepanjang Gunung Sari Segmen Gunung Sari Jagir Daya Dukung & Daya Tampung Tercemar

26 Plotting Time Series Data Segmen Sepanjang Gunung Sari BOD (mg/l) DO (mg/l) Debit (m3/detik) Time Series Time Plot Time Series of BOD Series Plot (mg/l) Time of Plot DO of Series (mg/l) Debit Plot (m3/detik) of COD (mg/l) COD (mg/l) Index Index Index Index

27 Plotting Time Series Data Segmen Gunung Sari - Jagir Index BOD Time Series Plot of BOD Index DO Time Series Plot of DO Index Debit Time Series Plot of Debit Index COD Time Series Plot of COD

28 Prediksi Metoda Fuzzy Linear (Sepanjang Gunung Sari) Fungsi Input Output Variabel DO Debit BOD COD Nama Himpunan Fuzzy Rendah Semesta Pembicaraan (Unit) Domain (Unit) [0,2-1,75] Sedang [0,2-4,3] [1-3,5] Tinggi [2,75-4,3] Kecil [10,7-50] Sedang [10,7-142,7] [25-125] Besar [ ,7] Rendah [1,8-8] Sedang [1,8-22,8] [4-20] Tinggi [16-22,8] Rendah [5,9-30] Sedang [5,9-60,4] [17,5-52,5] Tinggi [40-80,8]

29 Prediksi Metoda Fuzzy Linear (Gunung Sari - Jagir) Fungsi Variabel Himpunan Fuzzy Input Output DO Debit BOD COD Rendah Semesta Pembicaraan (Unit) Domain (Unit) [0,8-2] Sedang [0,8-4,2] [1,25-3,75] Tinggi [3-4,2] Kecil [0,29-50] Sedang [0,29-142,7] [20-120] Besar [90-142,7] Rendah [1,8-6] Sedang [1,8-13,3] [4-12] Tinggi [10-13,3] Rendah [5,9-25,9] Sedang [5,9-60,4] [15-50] Tinggi [39,1-60,4]

30 Prediksi Metoda Regresi Linear (Sepanjang Gunung Sari)

31 Prediksi Metoda Regresi Linear (Gunung Sari - Jagir)

32 Perbandingan Metoda Fuzzy Linear dan Regresi Linear Nilai MSE Fuzzy Regresi BOD 35, ,1292 COD 285, ,2554 Segmen Gunung Sari - Jagir Segmen Sepanjang - Gunung Sari Nilai MSE Fuzzy Regresi BOD 8,78 7,69 COD 147,2 64,99

33 Grafik Hasil Prediksi dengan Metoda Fuzzy Linear dan Regresi Linear SEGMEN SEPANJANG GUNUNG SARI Time Series Plot Time of Series BOD, Prediksi Plot of COD, Fuzzy Prediksi BOD, Prediksi Fuzzy Reg. COD, BOD Prediksi Reg. COD Variable Variable BOD COD Prediksi Fuzzy BOD Prediksi Fuzzy COD Prediksi Reg. BOD Prediksi Reg. COD Data Data Index Index

34 Grafik Hasil Prediksi dengan Metoda Fuzzy Linear dan Regresi Linear SEGMEN GUNUNG SARI - JAGIR Time Series Plot of BOD, Time BOD Series prediksi Plot of Fuzzy, COD, BOD COD prediksi regresi Fuzzy, COD prediksi regresi Variable BOD BOD prediksi Fuzzy BOD prediksi regresi Variable COD COD prediksi Fuzzy COD prediksi regresi Data 8 Data Index Index

35 Alur Programma Dinamis TAHAP A TAHAP B Baku Mutu Sungai Kelas I Debit Rendah DO Kecil Optimasi Limpasan Air limbah Baku Mutu Sungai Kelas II Debit Sedang DO Sedang BOD air limbah yang dapat dibuang Baku Mutu Sungai Kelas III Debit Besar DO Tinggi Penentuan batasan dan konstanta penguraian zat organik Penentuan Konsentrasi Pencemar yang Dapat Dibuang

36 Konsentrasi BOD dan COD yang Dapat Dibuang *Baku Mutu Hasil Optimasi Terbesar Jenis Industri Minyak Goreng Pemotongan Hewan Segmen BOD COD BOD (mg/l) COD (mg/l) Sungai mg/l mg/l Tahu Minyak Goreng Pemotongan Hewan Tahu Sepanjang Gunung Sari Gunung Sari - Jagir Kelas I Kelas II Kelas III Kelas I Kelas II Kelas III 8,46 25,93 34,92 31,33 96,04 129,33 8,47 26,3 35,81 27,32 84,84 115,52

37 Kesimpulan 1 Daya tampung dari Kali Surabaya pada segmen Sepanjang Jagir sudah terlampaui Defisit oksigen Kali Surabaya segmen Sepanjang Gunung Sari pada kondisi BOD minimum dan DO maksimum (kondisi terbaik) dan pada kondisi BOD maksimum dan DO minimum (kondisi terkritis) adalah 3,93 5,87 mg/l sedangkan defisit oksigen pada titik kritis adalah 1,58 mg/l Pada segmen Gunung Sari Jagir, defisit oksigen yang terjadi pada kondisi BOD minimum dan DO maksimum (kondisi terbaik) dan pada kondisi BOD maksimum dan DO minimum (kondisi terkritis) adalah 3,75 5,14 mg/l sedangkan defisit oksigen pada titik kritis adalah 1,52 mg/l.

38 Kesimpulan 2a Konsentrasi BOD dari air limbah yang dapat dibuang ke Kali Surabaya yaitu: Jika sungai dikehendaki menjadi kelas I maka konsentrasi BOD dan COD terbesar dari air limbah yang dapat dibuang untuk segmen Sepanjang Gunung Sari adalah 8,46 mg/l dan 31,33 mg/l sedangkan pada segmen Gunung Sari Jagir adalah 8,47 mg/l dan 27,32 mg/l.

39 Kesimpulan 2b Jika sungai dikehendaki menjadi kelas II maka konsentrasi BOD dan COD terbesar dari air limbah yang dapat dibuang untuk segmen Sepanjang Gunung Sari adalah 25,93 mg/l dan 96,04 mg/l sedangkan pada segmen Gunung Sari Jagir adalah 26,3 mg/l dan 84,84 mg/l. Jika sungai dikehendaki menjadi kelas III maka konsentrasi BOD dan COD terbesar dari air limbah yang dapat dibuang untuk segmen Sepanjang Gunung Sari adalah 34,92 mg/l dan 129,33 mg/l sedangkan pada segmen Gunung Sari Jagir adalah 35,81 mg/l dan 115,52 mg/l.

40 Saran Penelitian Lanjutan Perlu dicoba mengkaji parameter zat konservatif jenis logam yang terkandung di dalam air Kali Surabaya. Perlu adanya kajian mengenai rencana pengelolaan air limbah di sekitar Kali Surabaya segmen Sepanjang Jagir dengan mengacu pada BOD air limbah yang dapat dibuang ke Kali Surabaya.

41

42 Pengumpulan Data Kualitas Air Sungai Data kualitas air sungai Kali Surabaya selama 1-2 tahun dari Perum Jasa Tirta Pengambilan sampel air sungai 1/3 L Titik 2 Titik 1 1/3 L 1/2 H 1/2 H SNI :2008

43 Pengumpulan Data Limbah Industri Menentukan industri yang berpotensi mencemari Kali Surabaya Data limpasan limbah industri didapatkan dari dinas terkait

44 Pengumpulan Data Limbah Domestik Pendataan jumlah rumah dan fasilitas umum: Rumah dan fasilitas umum dalam radius 0,5 km dari tepi sungai Kualitas limbah domestik didasarkan pada baku mutu limbah domestik (KepMen LH Nomor 112 Tahun 2003 )