PROSES PENGOLAHAN AIR LIMBAH PADA INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH CEMARA KOTA MEDAN LAPORAN Ditulis untuk Menyelesaikan Matakuliah Tugas Akhir Semester VI Pendidikan Program Diploma III oleh: DEDEK PRAYOGA RIKKY HARIANTO HUTAPEA NIM. 1105022080 NIM. 1105022126 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Tuhan Yang Maha Esa karena hanya dengan izin dan ridho-nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir yang berjudul PROSES PENGOLAHAN AIR LIMBAH PADA INSTALAI PENGOLAHAN AIR LIMBAH CEMARA KOTA MEDAN. Dalam penulisan laporan ini peulis banyak mandapatkan bantuan dan bimbingan dari Bapak Dohar Sinabutar, S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis menghanturkan banyak terima kasih atas waktu yang telah diluangkan untuk memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis sehingga penulisan Laporan Tugas akhir ini dapat selesai dengan baik. Selanjutnya penulis juga mengucapkan banyak terimakasih kepada: 1. Bapak M. Syahrudin, S.T.,M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Ir. Samsudin Silaen, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Medan; 3. Bapak Sutrisno Rembeng, S.S.T.,M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil; 4. Bapak Sudarto, M.T., selaku Kepala Progaram Studi Teknik Sipil; 5. Bapak Dohar Sinabutar, S.T.,M.T., selaku Dosen Pembimbing Laporan Tugas Akhir; 6. Bapak Luthfi Ahmad, ST, selaku Kabag. Pengolahan Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara Kota Medan; 7. Seluruh Dosen dan Pegawai Jurusan Teknik Sipil politeknik Negeri Medan; 8. Kedua Orangtua tercinta, serta seluruh keluarga yang telah memberikan banyak bantuan baik berupa moral dan material; 9. Teman-teman Jurusan Teknik Sipil khususnya Kelas SI-VI D; 10. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu namanya, penulis ucapkan terima kasih.
Penulis menyadari bahwa mungkin didalam laporan ini masih banyak terdapat kesalahan dan jauh dari kesempurnaan hal ini tidak terlepas dari keterbatasan kemampuan penulis sebagai manusia dengan segala kekurangan dan kekhilafan untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritikan yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan ini. Akhir kata semoga Allah Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan taufik dan hidayah-nya kepada kita semua dan kami berharap semoga laporan Tugas Akhir ini memberikan manfaat bagi kita semua. Medan, Agustus 2014 Hormat kami penulis, DEDEK PRAYOGA RIKKY HARIANTO HUTAPEA NIM. 1105022080 NIM. 1105022126
ABSTRAK Permasalahan tentang lingkungan hidup akan terus muncul sebagai akibat dari kegiatan manusia yang kurang memikirkan dampak dari suatu kegiatan terhadap lingkungan salah satunya adalah mengenai permasalahan air limbah domestik, Air limbah domestik adalah air limbah yang berasal dari usaha atau kegiatan permukiman, rumah makan, perkantoran, perniagaan, apartemen dan asrama. Beberapa bentuk dari limbah domestik berupa tinja, air seni, limbah kamar mandi, dan juga sisa kegiatan dapur rumah tangga. Salah satu upaya untuk mengatasi permasalahan air limbah ini adalah dengan membangun Instalasi Pengolahan Air Limbah. Laporan Tugas Akhir ini membahas mengenai proses pengolahan air limbah domestik pada Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara yang bertujuan untuk mengetahui bagaimana proses pengolahan dan unit-unit pengolahan air limbah domestik di Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara. Pengumpulan data dilakukan dengan cara melakukan pengamatan tentang proses-proses pengolahan air limbah yang dilakukan di Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara dan melakukan wawancara kepada petugas. Salah satu manfaat dari penulisan Laporan Tugas Akhir ini adalah mengetahui proses pengolahan air limbah domestik yang diproses secara terpadu di Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara. Dari hasil pengamatan diperoleh informasi mengenai unit-unit pengolahan air limbah dan proses yang dilakukan mulai dari Inlet,Screw Pumps, Coarse Screen, Fine Screen, Grit Chamber, Grit Collector, Splitter Box, UASB Reactor, Aerated Pond, Facultative Pond, Sludge Drying Beds dan Gas Holder Tank. Juga terdapat unit utama dalam proses pengolahan air limbah yang dilakukan di Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara yaitu unit Reaktor (UASB). Perlu dilakukannya sosialisasi kepada masyarakat tentang pentingnya pengolahan air limbah domestik terhadap lingkungan dan penambahan sarana dan prasarana air limbah, sehingga akan menambah pelanggan pengolahan air limbah dengan demikian masyarakat dapat ikut serta dalam menjaga kelestarian lingkungan. Kata Kunci: Instalasi Pengolahan Air Limbah, Air Limbah Domestik, Unit Pengolahan. vi
DAFTAR ISI Hal. LEMBAR PERSETUJUAN ii LEMBAR PENGESAHAN. iii KATA PENGANTAR. iv ABSTRAK.... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xii DAFTAR LAMPIRAN xiii BAB I.PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pemilihan Judul. 1 B. Topik Pembahasan.. 2 C. Tujuan Pembahasan. 3 D. Manfaat... 3 E. Teknik Pengumpulan dan Pengolahan Data... 4 1. Teknik Pengumpulan Data 4 2. Teknik Pengolahan Data 4 F. Jadwal Persiapan, Pelaksanaan, dan Penulisan Laporan tugas Akhir. 5 G. Sistematika Laporan 6 BAB II.TINJAUAN UMUM MENGENAI PERUSAHAAN A. Sejarah Singkat PDAM Tirtanadi... 7 B. Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara Kota Medan.. 9 C. Struktur Organisasi Pegawai IPAL Cemara Kota Medan... 11 D. Logo Perusahaan.. 13 E. Tujuan PDAM Tirtanadi.. 14 F. Visi dan Misi PDAM Tirtanadi 14
BAB III. TINJAUAN KEPUSTAKAAN A. Definisi Air Limbah Domestik. 16 B. Sumber Air Limbah.. 16 1. Air Lmbah Rumah Tangga (Domestik). 16 2. Air Limbah Industri... 17 C. Karakteristik Air Limbah. 18 1. Karakteristik Kimia Air Limbah 18 2. Karakteristik Fisik Air Limbah.. 23 3. Karakteristik Biologi Air Limbah.. 24 D. Pengolahan Air Limbah 25 1. Keuntungan dan Kerugian Sistem Pengolahan.. 25 2. Proses Pengolahan Air Limbah.. 27 3. Pengolahan Air Limbah di IPAL 29 E. Tujuan Pengolahan Air Limbah 58 F. Dampak Pencemaran Air Limbah. 58 G. Manfaat Pengolahan Air Limbah. 61 H. Permasalahan Pengelolaan Air Limbah 62 I. Baku Mutu Air Limbah Domesti.. 63 BAB IV. PROSES PENGOLAHAN AIR LIMBAH A. Pengaliran Air Limbah dari Pelanggan. 64 1. Lubang Pemeriksaan (Manhole)... 66 2. Lift Pump Station 67 B. Tahapan Proses Pengolahan.. 68 1. Pengolahan Pendahuluan (Preliminary Treatment) 69 2. Pengolahan Primer (Primery Treatment) 70 3. Pengolahan Sekunder (Secondary Treatment) 71 4. Pengolahan Akhir 73 C. Pemeriksaan Kualitas Air Limbah dan Sumur Pantau. 75
D. Unit-unit Pengolahan Air Limbah 76 1. Inlet. 77 2. Screw Pumps Unit... 77 3. Screen Unit. 78 4. Grit Chamber Unit. 79 5. Splitter Box. 80 6. UASB Reactor Unit 80 7. Gas Holder Tank. 81 8. Sludge Drying Beds. 82 9. Skimming Tank 83 10. Aerated and Facultative Pond. 83 11. Outlet... 84 12. Pipa By Pass 85 BAB V. PENUTUP A. Simpulan 86 B. Saran.. 87 DAFTAR KEPUSTAKAAN LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar 1. Struktur Organisasi Karyawan... 12 Gambar 2. Logo Perusahaan 13 Gambar 3. Komposisi Air Limbah Domestik.. 17 Gambar 4. Skematik Gambar Saringan Sampah.. 31 Gambar 5. Skematik Grit Chamber. 32 Gambar 6. Skema Bak Persegi Panjang Tipe Aliran Horijontal.. 34 Gambar 7. Skema Tipikal Bak Pengendap Pertama Tipe Aliran Radial dan Aliran ke Atas. 35 Gambar 8. Prinsip Pengolahan Biologis Secara Aerob dan Anaerob.. 38 Gambar 9. Skema Kolam Aerasi Fakultatif. 44 Gambar 10. Skema Aerated Lagoon Flow Through.. 45 Gambar 11. Skema Proses Lumpur Aktif Aerasi Berlanjut (Extended Aeration). 47 Gambar 12. Kolam Extended Aeration Menggunakan Tangki Pengendap Terpisah 47 Gambar 13. Oxidation Ditch.. 49 Gambar 14. Proses Ekologi di Dalam Kolam Fakultatif. 50 Gambar 15. Diagram Alir Proses Pengolahan Air Limbah Dengan RBC.. 52 Gambar 16. Skema Tangki Biofilter 53 Gambar 17. Pilihan Proses Pengolahan Lumpur 54 Gambar 18. Skema Anaerobic Sludge Digester. 56 Gambar 19. Kriteria Sludge Drying Bed. 57 Gambar 20. Perpipaan Air Limbah 64 Gambar 21. Mobil Flushing.. 65 Gambar 22. Lubang pemeriksaan.. 66 Gambar 23. Proses Pengolahan Air Limbah.. 68 Gambar 24. Screw Pumps. 69 Gambar 25. Fine Screen dan Bar screen.. 70 Gambar 26. Bangunan Grit Chamber x
Gambar 27. Reaktor UASB.. 72 Gambar 28. Unit Sludge Drying Beds 73 Gambar 29. Alur Pengolahan Air Limbah Domestik. 76 Gambar 30. Lubang Pemeriksaan Pada Inlet... 77 Gambar 31. Screw Pumps Unit.. 78 Gambar 32. Saringan Kasar dan Saringan Halus 79 Gambar 38. Grit Chamber Unit.. 79 Gambar 34. Splitter Box. 80 Gambar 35. Reaktor UASB 81 Gambar 36. Gas Holder Tank. 81 Gambar 37. Unit Sludge Drying Beds. 82 Gambar 38. Skimming Tank... 83 Gambar 39. Unit Aerated dan Facultative Pond. 84 Gambar 40. Outlet 85 xi
DARTAR TABEL Hal. Tabel 1. Jadwal Penulisan Laporan Tugas Akhir... 5 Tabel 2. Persyaratan Teknis Saringan... 31 Tabel 3. Desain Kriteria Grit Chamber 33 Tabel 4. Desain Kriteria Untuk Masing Masing Tipikal Bak Pengendap Pertama... 34 Tabel 5. Perbedaan Karakteristik Berdasarkan Jenis Kolam Aerasi.. 43 Tabel 6. Desain Kriteria untuk Pengeraman Anaerobik 56 Tabel 7. Baku Mutu Air Limbah Domestik.. 63 Tabel 8. Ketinggian dan Debit Air Pada Saluran Pembuangan 74 xii
DARTAR TABEL Hal. Tabel 1. Jadwal Penulisan Laporan Tugas Akhir... 5 Tabel 2. Persyaratan Teknis Saringan... 31 Tabel 3. Desain Kriteria Grit Chamber 33 Tabel 4. Desain Kriteria Untuk Masing Masing Tipikal Bak Pengendap Pertama... 34 Tabel 5. Perbedaan Karakteristik Berdasarkan Jenis Kolam Aerasi.. 43 Tabel 6. Desain Kriteria untuk Pengeraman Anaerobik 56 Tabel 7. Baku Mutu Air Limbah Domestik.. 63 Tabel 8. Ketinggian dan Debit Air Pada Saluran Pembuangan 74 xii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pemilihan Judul Permasalahan tentang lingkungan hidup akan terus muncul sebagai akibat dari kegiatan manusia yang kurang memikirkan dampak dari suatu kegiatan terhadap lingkungan salah satunya adalah mengenai permasalahan air limbah. Air limbah ialah air bersih yang telah terkontaminasi sehingga memiliki kualitas yang berbeda dari air yang belum terkontaminasi dalam parameter tertentu dan berpotensi besar dalam membahayakan kesehatan makhluk hidup. Air adalah salah satu unsur yang sangat penting bagi lingkungan hidup, lingkungan dapat dikatakan baik jika unsur-unsur yang menyusun lingkungan tersebut tetap terpelihara dengan baik. Terjadinya pencemaran air oleh limbah cair dapat mengakibatkan gangguan lingkungan dan kesehatan, limbah cair juga dapat menjadi media penyebaran berbagai penyakit terutama kolera, tipus, disentri, dan menjadi tempat berkembang-biaknya mikroorganisme patogen. Tidak hanya limbah cair industri besar yang dapat menjadi polutan, limbah cair domestik juga memiliki potensi sebagai pencemar jika tidak dikelola sebagaimana mestinya dan langsung dibuang begitu saja. Limbah cair domestik adalah air bekas yang tidak dapat dipergunakan lagi untuk tujuan semula baik yang mengandung kotoran manusia (tinja) atau dari aktifitas dapur, kamar mandi dan cuci. (Robert J. Kodoatie, 2008: 196). Oleh karena itu, sebelum dibuang ke selokan atau badan air lain (sungai, danau, dan laut) limbah cair industri maupun domestik perlu dikelola dahulu untuk mengurangi kadar Biochemical Oxygen Demand (BOD), Suspended Solid (SS), dan Organisme Patogen yang terkandung dalam air limbah tersebut, sehingga memenuhi baku mutu limbah cair dan tidak menyebabkan pencemaran terhadap lingkungan. Ketentuan mengenai kualitas air buangan limbah di Indonesia telah diatur oleh Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup No.3 Tahun 2010 tentang baku mutu limbah cair. 1
Kota besar yang padat akan penduduk pengolahan limbah cair domestik menjadi hal yang sangat penting untuk mewujudkan suatu lingkungan yang bersih dan sehat, tidak hanya di permukiman umum dalam membangun suatu kompleks perumahan juga harus direncanakan suatu sistem pengolahan air limbah domestik yang dihasilkan dari kompleks perumahan tersebut. Pengolahan limbah cair tersebut dapat dilakukan dengan Sistem Pengolahan Setempat (On Site Sistem) atau dengan Sistem Pengolahan Terpusat (Off Site System). Kota Medan sendiri sudah terdapat upaya untuk melakukan pengolahan air limbah domestik salah satunya adalah dengan dibangunnya Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara yang merupakan suatu Sistem Pengolahan Terpusat (Off Site System) dibawah naungan PDAM Tirtanadi. Dengan pengolahan tersebut diharapkan dapat mengurangi pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh air limbah domestik. Berdasarkan dengan uraian di atas maka penulis tertarik untuk membuat laporan Tugas Akhir dengan judul PROSES PENGOLAHAN AIR LIMBAH PADA INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH CEMARA KOTA MEDAN. B. Pembatasan Masalah Mengingat luasnya permasalahan yang akan dihadapi dalam proses pengolahan air limbah tersebut serta keterbatasan waktu penyusunan Tugas Akhir ini, maka perlu kiranya dilakukan suatu pembatasan masalah yang akan bertujuan untuk menghidari kerancuan serta penyimpangan dari topik pembahasan atau permasalahan yang dikemukakan dalam Laporan Tugas Akhir ini, sehingga apa yang dikemukakan tidak menyimpang dari tujuan awal. Walaupun demikian hal tersebut tidak berarti akan memperkecil arti dan pokok-pokok permasalahan yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini. Adapun permasalahan dalam penelitian ini dibatasi pada proses pengolahan air limbah, unit-unit yang digunakan dan manfaat yang diperoleh dari proses pengolahan air limbah. 2
C. Topik Pembahasan Berdasarkan pembatasan masalah yang telah diuraikan di atas maka topik pembahasan atau permasalahan yang akan dibahas dalam Laporan Tugas Akhir ini adalah: 1. Bagaimana Proses pengolahan air limbah domestik pada Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara? 2. Unit-unit pengolahan apa saja yang ada di Instalasi Pengolahan Air limbah Cemara? 3. Manfaat apa yang didapatkan dari proses pengolahan air limbah tersebut? D. Tujuan Pembahasan Susuai dengan topik pembahasan diatas maka tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini adalah: 1. Untuk mengetahui bagaimana proses pengolahan air limbah domestik di Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara; 2. Untuk mengetahui unit-unit pengolahan air limbah domestik di Instalasi Pengolahan Air limbah Cemara; 3. Untuk mengetahui manfaat dilakukannya pengolahan air limbah domestik yang dilakukan pada Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara. E. Manfaat Dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini diharapkan memberikan manfaat, antara lain: 1. Agar dapat mengetahui bagaimana proses pengolahan air limbah domestik yang diproses secara terpadu di Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara; 2. Mengetahui manfaat pengolahan air limbah domestik terhadap lingkungan; 3. Untuk menambah wawasan penulis tentang pentingnya pengolahan limbah untuk menjaga kelestarian lingkungan. 3
4. Sebagai bahan bacaan yang dapat memberikan informasi dan pengetahuan tentang pengolahan air limbah kepada pembaca yang berminat. 5. Sebagai referensi jika kelak ada yang ingin melakukan kegiatan yang sama. F. Teknik Pengumpulan dan Pengolahan Data 1. Teknik pengumpulan data: a. Mengadakan studi pendahuluan; b. Mengadakan studi kepustakaan; c. Menggunakan alat observasi seperti wawancara dan menggunakan kamera untuk melakukan dokumentasi; d. Presedur pengumpulan data yang penulis lakukan di lapangan adalah sebagai berikut: 1) Observasi kelapangan yaitu melakukan pengamatan mengenai proses-proses pengolahan limbah; 2) Melakukan wawancara kepada petugas tentang proses pengolahan dan tahapan-tahapan proses pengolahan air limbah; 3) Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing, mengenai data yang telah dikumpulkan apakah sudah lengkap atau belum. 2. Teknik pengolahan data: Dalam Tugas Akhir ini penulis akan memaparkan tentang bagaimana proses pengolahan air limbah domestik mulai dari sumber air limbah yang berasal dari rumah tangga sampai ke proses pengolahan air limbah hingga memenuhi baku mutu limbah cair sehingga dapat dialirkan ke badan air lain (sungai, danau dan laut) dan menjelaskan unit-unit apa saja yang berperan dalam yang proses pengolahan air limbah domestik di Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara serta manfaat dari dilakukannya pengolahan terhadap air limbah tersebut. 4
G. Jadwal persiapan, pelaksanaan dan penulisan Laporan Tugas Akhir Tabel 1. Jadwal Penulisan Laporan Tugas Akhir NO KEGIATAN A. PERSIAPAN 1 Survey Objek TA, Mendapatkan topik/judul TA 2 Mendapatkan dosen pembimbing TA dari jurusan Teknik Sipil 3 Bimbingan penulisan Proposal TA 4 Mendapatkan tempat pengambilan data 5 Bimbingan untuk pelaksanaan TA dari dosen pembimbing TA B. Pelaksanaan 6 Bimbingan untuk pengumpulan data 7 Pengumpulan data dari lapangan 8 Bimbingan dan pengolahan data 9 Pengolahan data C. Pelaporan 10 Bimbingan utuk penulisan Bab I 11 Penulisan Bab I (Pendahuluan) 12 koreksi dan perbaikan penulisan 13 Bimbingan untuk penulisan Bab II 14 Penulisan Bab II (Tinjauan Umum) 15 koreksi dan perbaikan penulisan 16 Bimbingan untuk penulisan Bab III 17 Penulisan Bab III (Tinjauan Kepustakaan) 18 koreksi dan perbaikan penulisan 19 Bimbingan untuk penulisan Bab IV 20 Penulisan Bab IV (Perhitungan) 21 koreksi dan perbaikan penulisan 22 Bimbingan untuk penulisan Bab V 23 Penulisan Bab V (Simpulan dan Saran) 24 koreksi dan perbaikan penulisan 25 Bimbingan tahap akhir (Penyempurnaan Laporan Tugas Akhir) 26 Penyempurnaan Lapiran Tugas Akhir Minggu ke 1 2 3 4 5 5
H. Sistematika Laporan Adapun sistematika laporan Tugas Akhir adalah sebagai berikut: BAB I Pendahuluan terdiri dari: Latar belakang pemilihan judul, Topik pembahasan, Tujuan pembahasan, Manfaat, Teknik pengumpulan dan pengolahan data, Jadwal persiapan, pelaksanaan dan penulisan Laporan Tugas Akhir dan Sistematika laporan. BAB II Tinjauan umum mengenai perusahaan terdiri dari: Sejarah singkat berdirinya PDAM Tirtanadi, Instalasi pengolahan air limbah cemara kota Medan, Struktur organisasi pegawai IPAL Cemara kota Medan, Logo perusahaan, Tujuan PDAM Tirtanadi, Visi dan misi PDAM Tirtanadi. BAB III Tinjauan kepustakaan terdiri dari: Definisi air limbah domestik, Sumber air limbah, Karakteristik air limbah, Pengolahan air limbah, Tujuan pengolahan air limbah, Dampak pencemaran air limbah, Manfaat pengolahan air limbah. Permasalahan pengelolaan air lmbah, Baku mutu air limbah domestik. BAB IV Proses pengolahan air limbah terdiri dari: Pengaliran air limbah dari pelanggan, Tahapan proses pengolahan, Unit-unit pengolahan air limbah. BAB V Penutup: Berisikan simpulan dan saran mengenai proses pengolahan air limbah di Instalasi Pengolahan Air Limbah Cemara. 6