PERANCANGAN PABRIK PENGOLAHAN LIMBAH Oleh: KELOMPOK 2 M. Husain Kamaluddin 105100200111013 Rezal Dwi Permana Putra 105100201111015 Tri Priyo Utomo 105100201111005 Defanty Nurillamadhan 105100200111010 Septiyanti Herlin Maulidya 105100200111014 Dosen: Ir. Musthofa Lutfi., MP JURUSAN KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2013
A. Pengolahan Limbah Air limbah dapat berasal dari limbah domestik maupun industri. Pengolahan limbah cair ini dapat dilakukan secara fisika, kimia dan biologi (mikrobiologi). Tujuan utama pengolahan limbah cair adalah untuk mengurangi polutan organik dan anorganik dalam limbah cair ke level dimana mikroorganisme tidak dapat tumbuh dan senyawa toksik dapat dieliminir. Indikator pencemaran limbah cair dapat diukur dari Biochemical Oxygen Demand (BOD), jumlah relatif oksigen terlarut yang dikonsumsi oleh mikroorganisme untuk mengoksidasi materi organik dan anorganik dalam limbah cair. Makin tinggi oksigen yang digunakan,maka nilai BOD makin tinggi pula. Pengolahan limbah cair memerlukan beberapa tahapan : 1. Tahap primer 2. Tahap sekunder 3. Tahap tersier 1. Tahap primer Hanya menggunakan metode pemisahan secara fisika, dimana materi padat, organik dan anorganik dipisahkan dari limbah cair. Selanjutnya hasil dari tahap primer akan disalurkan ke tahap sekunder dimana terjadi reduksi kandungan polutan organik. 2. Tahap sekunder : Perlakuan limbah cair pada tahap kedua ini dilakukan dengan bantuan mikroorganisme dengan atau tanpa adanya oksigen untuk mereduksi kandungan bahan organik dalam limbah cair. a. Pengolahan limbah cair secara anaerobik Tahap ini digunakan untuk mendegrasi limbah cair yang mengandung polutan organik dalam jumlah besar. Pada tahap anaerobik ini akan terlibat berbagai spesies bakteri yang akan melakukan reaksi fermentasi dan pemecahan materi organik, seperti limbah selulosa dan serat lainnya yang berasal dari sisa makanan atau tanaman berserat. Tempat terjadinya proses anaerobik ini disebut dengan sludge digestor atau bioreactor. Enzim polisakarase, lipase, dan protease akan mendegradasi makromolekul menjadi produk akhir gas CH4 dan CO2 6
b. Pengolahan limbah cair secara aerobik Pada tahapan ini digunakan bakteri aerobik untuk limbah cair yang mengandung sejumlah kecil polutan organik. 3. Tahap tersier Tahap ini merupakan metode fisikokimia atau biologis dengan menggunakan suatu bioreaktor, pengendapan, filtrasi atau khlorinasi. Metode ini hampir sama dengan metode pemurnian air minum. Tujuan utama tahap ini adalah untuk mereduksi polutan anorganik, seperti fosfat, nitrit dan nitrat dari efluen tahap akhir. Tahap ini biasanya juga dilakukan dengan menggunakan radiasi ultraviolet dan ozone. Tabel 1. Baku mutu limbah cair bagi kawasan industri PARAMETER KADAR MAKSIMUM BEBAN PENCEMARAN (mg/l) MAKSIMUM (kg/hari.ha) BOD 5 50 4.3 COD 100 8.6 TSS 200 17.2 PH 6,0-9,0 Debit Limbah Cair Maksimum 1 L per detik per HA lahan kawasan yang terpakai 7
B. Desain sebuah unit pengolahan limbah UNIT PENGOLAHAN YANG DIPAKAI Mulai Limbah Screenning Grith Chamber Settling Tank Anaerob Ponds Two Stage High Rate Hybrid Reaktor Selesai 8
1. Screenning Screen berfungsi untuk memisahkan potonganpotongan kayu, plastik dsb. Biasanya terdiri atas batangan-batangan besi yg berbentuk lurus atau melengkung dan biasanya dipasang dg tingkat kemiringan 75-90 o thd horisontal. Debit = Q = 720 m 3 /jam Analisa Screenning Bentuk Screenning yang dipakai berbentuk kerucut Asumsi yang digunakan : Kecepatan = 10 m/jam 720 m 3 = V. A Kerucut 720 m 3 = 10 m/jam. A A = 72 m 2 Dimensi kerucut asumsi : r = 3 m A =. r. S 72 m 2 = 3.14 x 3 x s S = = 7.64 m Kecepatan laju aliran dari Screen V 1.A 1 = V 2.A 2 10 m/jam. (.r 2 ) = V 2. (.r 2 ) 10 m/jam. (3.14.3 2 ) = V 2. (3.14. 1 2 ) 282.6 m 2 /jam = V 2. 3.14. m 2 V 2 = 90 m/jam
2. Grith Chamber Grit Chamber adalah tempat yang berfungsi menghilangkan partikel anorganik untuk mencegah kerusakan pada pompa, dan untuk mencegah akumulasi di digesters lumpur. Grit Chambers tidak lain hanyalah seperti tangki sedimentasi, yang dirancang untuk memisahkan bahan anorganik yang mempunyai massa jenis yang berbeda. Dimana bahan anorganik yang mempunyai masa jenis yang besar akan mengendap di dasar Grit Chamber sedangkan yang massa jenisnya lebih ringan akan lolos ke proses berikutnya. Analisa Dimensi Grith Chamber yag digunakan ialah berbentuk Balok Q = V. A = V. (.r 2 ) = 90 m/jam x 3.14 = 282.6 m/jam Dimensi Grith Chamber Asumsi = t = 10 m L = 5 m Volume Balok Q = p x l x t 282.6 =p x 5 x 10 P = 5.65 m Jadi Dimensi Grith Chamber Adalah Sebagai Berikut: t = 10 m L = 5 m P = 5.65 m
3. Settling Tank Settling Tank mengurangi kandungan padatan tersuspensi serta polutan tertanam dalam padatan tersuspensi [7] :5-9 Karena jumlah besar reagen yang diperlukan untuk mengolah air limbah domestik, awal koagulasi kimia dan flokulasi umumnya tidak digunakan. Tersisa padatan tersuspensi dikurangi dengan proses pada settling Tank. Analisa Dimensi Settling Tank yag digunakan ialah berbentuk Balok Q = V. A = V. (.r 2 ) = 90 m/jam x 3.14 = 282.6 m/jam Dimensi Settling Tank Asumsi = p = 10 m L = 5 m Volume Balok Q = p x l x t 282.6 =10 x 5 x t t = 5.65 m Jadi Dimensi Settling Tank Adalah Sebagai Berikut: P = 10 m L = 5 m t = 5.65 m
4. Anaerob Ponds Kolam Anaerob ini berfungsi untuk menurunkan BOD, dan COD serta Minyak dan Lemak dari Limbah Pabrik. Ciri Utama Kolam Anaerobik Adalah Permukaan Kolam Tertutup Oleh Jenis Khamir Sehingga Ketersedian Oksigen dan Cahaya Matahari Sangat Rendah Di Dalam Kolam Yang Mengefektifkan Kinerja Bakteri Anerob Dalam Mengurai Limbah. Analisa Anaerob Ponds Q = 282.6 m 3 /jam = 3391.2 m 3 /hari HRT = 6 hari OLR = 0.3 kg/m 3 /hari BOD = 1200 mg/l = 1.2 kg/ m 3 Volume = BOD. Debit OLR = 1.2 kg/m 3. 3391.2 m 3 /hari 0.3 kg/m 3 /hari = 4069.44 kg /hari 0.3 kg/m 3 /hari = 13564.8 m 3 Dimensi Anaerob Ponds Kedalaman = 6m Volume =. r 2. t
13564.8 = 3.14x r 2 x 6 13564.8 = 18.84 x r 2 720 = r 2 r = 26.83 m Jadi Dimensi dari Anaerob Ponds Kedalaman = 6 m r = 26.83 m BOD Removal = 80 % Sehingga = BOD. 80 % = 1200 mg/l x 80% = 960 mg/l BOD Tersisa = 1200 mg /L - 960 mg/l = 240 mg/l 13
5. Two Stage High Rate Hybrid Reaktor Desain reaktor hybrid menggabungkan sistem pengolahan dengan UASB dan upflow AF, gagasan untuk menggabungkan kelebihan masing-masing sistem pengolahan dalam satu tangki. Dengan demikian, konstruksi reaktor menggunakan 30% - 50% UASB pada bagian dari volume reaktor memproses flokulan dan atau pembentukan lumpur granular. Dengan presentase 50% - 70% dari reaktor diisi dengan Media plastik crossflow dan berperilaku sebagai filter anaerobik. Analisa Two Stage High Rate Hybrid Reaktor BOD C in = 240 mg/l = 0.24 kg/m 3 COD C in = 1.636 kg/m 3 Q = 282.6 m 3 /jam = 6782.4 m 3 /hari OLR = 10 kg/ COD m 3 /hari (Prameswarhi. 2008) OLR = C in. Q VR 10 kg/ m 3 /hari = VR = 1.636 kg/m 3. 6782.4 m 3 /hari VR 11096.0064 kg/hari 10 kg/ m 3 /hari VR = 1109.6 m 3 karena ada 2 reaktor, maka setiap reaktor volumenya adalah = 1109.6 m 3 2 = 554.8 m 3
Analisa Masing-masing Reaktor Vr =. r 2. t 554.8 = 3.14 x r 2 x 5 554.8 = 15.7 x r 2 r 2 = 35.34 m r = 5.94 m Jadi Dimensi dari Two Stage High Rate Hybrid Reaktor T = 5 m R = 5.94 m Analisa BOD Removal = 240 mg/l x 70% = 168 mg/l BOD yang Tersisa = 240 168 mg/l = 72 mg/l Dengan sisa BOD sebesar 72 mg/l merupakan hasil yang sangat baik dan sesuai dengan baku mutu limbah cair bagi kawasan industri yang telah ditetapkan pada peraturan pemerintah yang ada pada tabel 1. Sehingga proses treatment yang dilakukan telah mampu mengurangi kadar BOD dan dianggap layak untuk diterapkan. 15
1. GAMBAR DESAIN PENGOLAHAN AIR 16
2. SCREENNING 17
3. GRITH CHAMBER 18
4. SETTLING TANK 19
5. ANAEROB PONDS 20
6. TWO STAGE HIGH RATE HYBRID REAKTOR 21
22
18 Tank Air Reject 1 17 Multiple Media Filter 1 16 Multiple Media Filter 1 15A dan Two Stage High Rate Hybrid 2 15B Reaktor 14 Bag 1 13 Anaerob Ponds 1 12 Pipa Injeksi Basa 1 11 Pipa Injeksi Asam 1 10 Bak Penampung 1 9 Bag 1 8 Filter Pasir 1 7 Filter Carbon 1 6 Multiple Tank 1 5 Multiple Tank 1 4 Settling Tank 1 3 Grith Chamber 1 2 Screenning 1 1 Bak Penampung 1 No. Nama Unit KETEKNIKAN PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA Digambar Kelompok 2 Unit Pengolahan Air Limbah Gambaran Aliran Proses Pengolahan Limbah Skala 1:1 Diperiksa Dosen Waktu 1 November 2013 Gambar A4 23
DAFTAR PUSTAKA Prameswarhi, P. 2008. PENGARUH HRT DAN BEBAN COD TERHADAP PEMBENTUKAN GAS METHAN PADA PROSES ANAEROBIC DIGESTION MENGGUNAKAN LIMBAH PADAT TEPUNG TAPIOKA. ITS. Surabaya Sofyan. 2010. LIMBAH INDUSTRI TAPIOKA. Diakses pada tanggal 12 juni 2013. http://forum.upi.edu/index.php?topic=15662.0 24