Desain Alternatif Instalasi Pengolahan Air Limbah Pusat Pertokoan Dengan Proses Anaerobik, Aerobik Dan Kombinasi Aanaerobik Dan Aerobik Oleh : Ananta Praditya 3309100042 Pembimbing: Ir. M Razif, MM. NIP. 19530502 198103 1 004 JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2013
Latar Belakang BAB 1 PENDAHULUAN Meningkatnya pertumbuhan pembangunan pusat pertokoan Undang Undang 32 tahun 2009 Tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup. Tidak adanya standard teknologi untuk IPAL yang dapat dipergunakan untuk pusat pertokoan
Rumusan Masalah Bagaimana mendesain IPAL yang compact untuk alternatif secara aerobik, anaerobik dan kombinasi anaerobik-aerobik? Bagaimana Volume kegiatan (Bill Of Quantity) dan Rencana Anggaran Biaya dari ketiga desain IPAL Tersebut? Bagaimana kelebihan dan kekurangan dari ketiga alternatif IPAL tersebut?
Ruang Lingkup 1. Karakteristik dan debit air limbah diperhitungkan dari Pusat Pertokoan X di Surabaya 2. Perencanaan IPAL secara aerobik, anaerobik dan kombinasi anaerobik-aerobik 3. BOQ dan RAB ke tiga alternatif akan di hitung dari hasil DED IPAL pusat pertokoan dengan memakai metoda SNI dan harga satuan utuk kota surabaya 4. Debit air limbah akan di perhitungkan dari pemakaian air bersih
Manfaat Memberikan tipikal desain IPAL yang tepat baik dari segi teknis, ekonomis dan lingkungan Memberikan rekomendasi alternatif desain IPAL yang compact dan dapat dipakai untuk kebutuhan desain ipal pusat pertokoan di perkotaan dengan keterbatasan ruang dan lahan
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Karakteristik Air Limbah Domestik (PerMenLH 112 tahun 2003) Parameter Baku Mutu ph 6.0 9.0 BOD COD TSS 30 mg/l 50 mg/l 50 mg/l
Perbedaan Proses Anaerob dan Aerob Parameter Aerob Anaerob Kebutuhan energi Tinggi Rendah Tingkat pengolahan 60-90% 95% Produksi lumpur Tinggi Rendah Stabilitas proses terhadap Sedang sampai tinggi Rendah sampai sedang toksik dan perubahan beban Kebutuhan nutrien Tinggi untuk beberapa Rendah limbah industri Bau Tidak terlalu berpotensi menimbulkan bau Berpotensi menimbulkan bau Kebutuhan alkalinitas Rendah Tinggi untuk beberapa limbah industri Produksi biogas Tidak ada Ada (dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi) Start-up time 2 4 minggu 2 4 bulan
Rangkuman IPAL yang Di Kaji JENIS PROSES Lumpur aktif standart EFISIENSI PENGHILA NGAN BOD (%) 85-95 Step Aeration 85-95 Modified Aeration Contact Stabilization High Rate Aeration Pure Oxygen Process 60-70 80-70 75-90 85-95 Oxidation Ditch 75-95 KETERANGAN Digunakan untuk pengolahan hemat energi, memerlukan lahan yang luas digunakan untuk beban pengolahan yang besar untuk pengolahan dengan kualitas air olahan sedang Digunakan untuk pengolahan paket. Untuk mereduksi ekses lumpur. digunakan untuk mengolah paket, bak aerasi dan bak pengendap akhir merupakan satu paket. Memerlukan area yang kecil untuk pengolahan air limbah yang sulit di uraikan secara biologis. Luas area yang di butuhkan kecil, polutan yang sulit terurai konstruksinya mudah tapi memerlukan are yang luas IPAL UNTUK PUSAT PERTOKOAN COCOK ALASAN / TIDAK tidak ya ya ya ya tidak tidak Penggunaan lahan luas karena air limbah yang di olah berasal dari limbah domestik memerlukan lahan yang luas
JENIS PROSES EFISIENSI PENGHILA NGAN BOD (%) KETERANGAN IPAL UNTUK PUSAT PERTOKOAN COCOK / TIDAK ALASAN Trickling Filter 80-95 sering timbul lalat dan bau. Proses oprasinya mudah tidak memerlukan lahan yang luas Rotating Biological Contactor 80-95 konsumsi energi rendah, produksi lumpur kecil, Tidak memerlukan proses aerasi ya Contact Aeration Prosess 80-95 Memungkinkan untuk penghilangan nitrogen dan phosphor ya Biofilter Unaerobic 65-85 memerlukan waktu tinggal yang lama, lumpur yang dihasilkan kecil tidak waktu tinggal terlalu lama
JENIS PROSES Kolam Stabilisasi Bio Filter Upflow Bio Filter Anaerob-aerob EFISIENSI PENGHILA NGAN BOD (%) 60-80 80-90 80-90 Johkasou 80-95 Anaerobic Fixed Bed Reaktor 80-90 Upflow Anaerobic Sludge Bioreaktor 80-90 KETERANGAN memerlukan waktu tinggal yang cukup lama, dan area yang di butuhkan sangant luas mampu mengengurangi kandungnan E.coli.efisiensi penyaringan besar. Untuk pengolahan limbah dengan kapasitas tidak terlalu besar pengolahannya besar, biaya oprasi rendah, lumpurnyang di hasilkan sedikit. Untuk pengolahan beban BOD besar pengolah sederhana dan kompleks, ada penurunan kandungna nitrogen juga tidak membutuhkan energi yang tinggi, rendah nutrien dan prodksi lumpur lembah. mampu mengelolah air limbah dengan beban organik yang tinggi. IPAL UNTUK PUSAT PERTOKOAN COCO K / TIDAK tidak ya ya ya ya ya ALASAN memerlukan lahan yang luas untuk pengolahan
Karakteristik air limbah pusat pertokoan di kota surabaya Berdasarkan Penelitian Ratih Ruchmasari dalam penelitian "Desain Instalasi Pengolahan Limbah Pusat Grosir Wonokromo Surabaya" mengambil beberapa sampel dari 3 pusat perbelanjaan, berdasarkan sumber limbahna yang sama yaitu berasal dari toilet dan food court. data kualitas air limbah adalah sebagai berikut. N Nama Pusat BOD (mg/l) o Perbelanjaan 1 Jembatan Merah 236 Plaza 2 Pakuwon Trade 230 Center 3 Tunjungan Plaza 326 3 Rata - Rata 264
Pemilihan Desain IPAL Beberapa kriteria di pertimbangkan adalah : 1. Area IPAL sangat terbatas sehingga perlu dicari jenis IPAL yang compact yang dimungkinkan di letakan dibawah lahan parkir. 2. untuk mencegah bau yang bisa menggangu kenyamanan pusat pertokoan, maka perlu dicari jenis IPAL yang konstruksinya tertutup baik secara anaerobik, aerobik maupun kombinasi anaerobik-aerobik.
3. Biaya operasonalnya tidak terlalu mahal 4. Waktu tinggal untuk pengolahan tidak terlalu lama sehingga ukuran IPAL tidak terlalu luas. 5. Mampu mengatasi fluktuasi kuantitas dan kualitas air limbah dengan effisiensi pengolahan yang menghasilkan effluent yang memenuhi baku mutu limbah domestik. Berdasarkan pertimbangan di atas maka pilihan desain jatuh pada biofilter (anaerobik, aerobik dan kombinasi anaerobik-aerobik)
Contoh Media Biofilter
BAB 3 METODE PERENCANAAN
Metodologi Perencanaan
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perhitungan Debit Air Limbah Perhitungan Debit Air Limbah di dasarkan pada pemakaian kebutuhan air bersih. Berdaarkan hasil perhitungan di dapatkan debit air limbah sebesar 20 l/dt untuk pusat pertokoan XYZ di kota Surabaya dan di hitung juga untuk variasi debit 10 l/dt, 20 l/dt dan 30 l/dt 4.2 Perhitungan Biofilter 4.1.3. Perhitungan Bak Ekualisasi HRT = 5 jam (4-8 jam) Q = 20 L/dt= 1728 m3/hari Volume bak = (HRT/24)*Q = (5/24)*1728 = 360 m3 Tinggi = 6 m Luas Lahan = 60 m Lebar = (Vol/2)^0,5 = ( 360/2)^0,5 = 5 m Panjang = 2 x L = 2 x 5 = 10 m
Perhitungan Bak Pengendap Perhitungan Mass Balance Debit rata-rata(q avg ) = 20 liter / detik = 1728 m 3 /hari = 72 m 3 /jam COD = 300 mg/l = 0.0003 kg/l Lamanya air mengalir = 16 jam Debit Puncak (Q peak ) = Q average/lamanya air mengalir = 1728 m 3 /jam/16 jam/24 = 4.5 m 3 /jam Ratio BOD/COD = 0.9 BOD influen = 0.9 x COD influen = 0.9 x 300 mg/l = 270 mg/l SS set / COD ratio = 0.42 ( 0,35 0,45 ) Temperatur = 25 o C Hydraulic Retention Time (HRT) = 2 jam Desludging interval = 36 bulan COD removal = 25 %
COD influen = 300 mg/l Efisiensi COD Bak Pengendap Awal= 25 % COD efluen = COD influen (COD influen x % Efisiensi COD Bak Pengendap Awal)= 300 mg/l (300mg/l x 25% ) = 226.5 mg/l BOD influen = 270 mg/l Efisiensi BOD Bak Pengendap Awal = 26% BOD efluen = BOD influen (BOD influen x % Efisiensi BOD Bak Pengendap Awal) = 270 mg/l (270 mg/l x 26 %) = 200 mg/l Waktu Tinggal (td) Volume bak A Surface 2 jam = Debit x td = (1728m 3 /jam/24) x 2 jam = 144 m 3 Tinggi = 5 m ( ditentukan ) = Volume / tinggi = 144 m 3 / 5 m = 28.8 m 2
Hasil Dimensi Bak Pengendap Panjang : Lebar = 2 : 1 Lebar = (A surface /2)1/2 = (28.8m 2 /2)1/2 = 3.8 m Panjang = 2 x lebar = 2 x 3.8 m = 7.6 m Luas Lahan = p x l = 7.6 m x 3.8 m = 28.8 m 2 Cek td = ( p x l x t ) / debit = ( 7.6 m x 3.8 m x 5 ) / 72 = 2 jam
Perhitungan Dimensi Biofilter Anaerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Anaerobik
Hasil dan Pembahasan Biofilter Anaerobik
Hasil dan Pembahasan Biofilter Anaerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Hasil dan Pembahasan Biofilter Aerobik
Hasil dan Pembahasan Biofilter Aerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Perhitungan Dimensi Biofilter Aerobik
Hasil dan Pembahasan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik
Hasil dan Pembahasan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Anaerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan Perbedan biofilter anaerobik didasarkan dari hasil desain sebagai berikut : a. Untuk Debit 10 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 14,4 m 2 dan luas lahan biofilter adalah 13 m2. luas lahan total adalah 27,4 m 2 b. Untuk Debit 20 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 28,8 m 2 dan luas lahan biofilter adalah 26 m 2. luas lahan total adalah 54,8 m 2 c. Untuk Debit 30 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 43,2 m 2 dan luas lahan biofilter adalah 39 m 2. luas lahan total adalah 82,2 m 2
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Anaerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan 90 80 70 Biofilter Anaerobik 30; 82.2 Luas Lahan 60 50 40 30 20 10; 27.4 20; 54.8 10 0 Debit Air Limbah 0 5 10 15 20 25 30 35
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Anaerobik dengan variasi debit N o 1 Parameter Volume media (m3) Variasi Debit Biofilter Anaerobik 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt 38.4 78.3 117.4 2 Luas lahan (m2) 1.1 2.1 3.2 3 4 5 Tinggi tiap bed (m) Panjang tiap bed (m) Lebar tiap bed (m) 3 3 3 1.5 2.1 2.5 0.7 1 1.3 6 BOD out (mg/l) 13 13 13 7 Jumlah Bed 12 12 12
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Anaerobik dengan variasi debit 3.2 Biofilter Anaerobik 4 3 2.1 2.1 2.5 1.3 2 1.1 1.5 1 1 0 0.7 Luas Lahan (m2) Panjang (m) Lebar (m) 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt Berdasarkan tabel dan gafik diatas terlihat ada beberapa yang tidak megalami perubahan seperti BOD out, Tinggi dan Jumlah bed. Untuk BOD out tidak mengalami peningkatan karena kualitas air limbah yang masuk sama tiap variasi debit yaitu 300 mg/l. Untuk Jumlah Bed juga tidak mengalami perubahan karena yang berubah lebar dan panjang saja. Sedangkan yang mengalami perubahan terlihat peninggkatan yang konstan seperti luas lahan menjadi 2x setiap kenaikan 2x debit, panjang dan lebar juga mengalami kenaikan.
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Aerobik dengan dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan : a. Untuk Debit 10 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 14,4 m 2 dan luas lahan biofilter adalah 7 m 2. luas lahan total adalah 21,4 m 2 b. Untuk Debit 20 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 28,8 m 2 dan luas lahan biofilter adalah 13 m 2. luas lahan total adalah 41,8 m 2 c. Untuk Debit 30 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 43,2 m 2 dan luas lahan biofilter adalah 20 m 2. luas lahan total adalah 63,2 m 2
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Aerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan 70 Biofilter Aerobik 60 30; 63.2 50 Luas Lahan 40 30 20; 41.8 20 10; 21.4 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Debit Air Limbah
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Aerobik dengan variasi debit N o 1 Parameter Volume media (m3) Variasi Debit Biofilter Aerobik 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt 19.6 38.1 58.7 2 Luas lahan (m2) 0.6 1.3 1.9 3 4 5 Tinggi tiap bed (m) Panjang tiap bed (m) Lebar tiap bed (m) 3 3 3 1.1 1.6 2.0 0.6 0.8 1 6 BOD out (mg/l) 29 29 29 7 Jumlah Bed 10 10 10
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Biofilter Aerobik dengan variasi debit 1.9 2 2 1.5 1 0.5 0.6 1.3 1.1 1.6 0.6 0.8 1 0 Luas Lahan (m2) Panjang (m) Lebar (m) 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt Berdasarkan tabel dan gafik diatas terlihat ada beberapa yang tidak megalami perubahan seperti BOD out, Tinggi dan Jumlah bed. Untuk BOD out tidak mengalami peningkatan karena kualitas air limbah yang masuk sama tiap variasi debit yaitu 300 mg/l. Untuk Jumlah Bed juga tidak mengalami perubahan karena yang berubah lebar dan panjang saja. Sedangkan yang mengalami perubahan terlihat peninggkatan yang konstan seperti luas lahan menjadi 2x setiap kenaikan 2x debit, panjang dan lebar juga mengalami kenaikan.
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan Perbedan biofilter anaerobik didasarkan dari hasil desain sebagai berikut : Untuk Debit 10 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 14,4 m 2 dan luas lahan biofilter adalah 13 m2. luas lahan total adalah 27,4 m 2 Untuk Debit 20 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 28,8 m 2 dan luas lahan biofilter adalah 26 m 2. luas lahan total adalah 54,8 m 2 Untuk Debit 30 l/dt, Luas lahan yang digunakan adalah 43,2 m 2 dan luas lahan biofilter adalah 39 m 2. luas lahan total adalah 82,2 m 2
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit berdasarkan luas lahan yang digunakan 100 Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik 90 80 30; 88.2 Luas Lahan 70 60 50 40 20; 50.8 30 20 10; 26.4 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Debit Air Limbah
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit No 1 Parameter Volume media (m3) Variasi Debit Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik (bak Anaerobik) 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt 39.1 78.3 117.4 2 Luas lahan (m2) 3.2 6.4 9.6 3 4 5 Tinggi tiap bed (m) Panjang tiap bed (m) Lebar tiap bed (m) 3 3 3 2.5 3.6 4.4 1.3 1.8 2.2 6 BOD out (mg/l) 44 44 44 7 Jumlah Bed 4 4 4
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit N o 1 Parameter Volume media (m3) Variasi Debit Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik (bak Aerobik) 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt 5.6 11.2 16.8 2 Luas lahan (m2) 0.9 1.8 2.7 3 Tinggi tiap bed (m) 3 3 3 4 Panjang tiap bed (m) 1.4 1.9 2.3 5 Lebar tiap bed (m) 0.7 1 1.2 6 BOD out (mg/l) 16 16 16 7 Jumlah Bed 2 2 2
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit 1.9 2 2 1.5 1 0.5 0.6 1.3 1.1 1.6 0.6 0.8 1 0 Luas Lahan (m2) Panjang (m) Lebar (m) 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt 9.6 10 8 6.4 4.4 6 4 2 0 3.2 2.5 3.6 1.3 1.8 2.2 Luas Lahan (m2) Panjang (m) Lebar (m) 10 l/dt 20 l/dt 30 l/dt
Kelebihan dan Kekurangan masing masing biofilter dengan debit 20 l/dt Parameter Jenis IPAL Anaerobik Aerobik Kombinasi Volume 78,3 m3 39,1 m3 78,3 m3 dan 11,2 m2 Waktu Tinggal 24 jam 20 jam 36 jam BOD removal 96% 85% 94% COD removal 94% 87% 88% Jumlah bed 12 10 4 dan 2 BOD out 13 29 16 COD out 19 38 27 P x L x T 2,1 x 1 x 3 1,6 x 8 x 3 3,8 x 1,6 x 3 dan 1,9 x 1 x 3 Luas Lahan Biofilter 26 m2 13 m2 30 m2 Biaya Oprasional Rp 2.649.227.911 Rp 1.878.134.085 Rp. 2.662.299.357
Hasil dan Pembahasan Perbandingan Kombinasi Biofilter Anaerobik-Aerobik dengan variasi debit 38 40 30 20 10 0 13 19 29 16 27 95% 90% 85% 80% 75% 96% 84% 94% anaerobik aerobik kombinasi anaerobik aerobik BOD removal kombinasi BOD out COD out 100 50 78.3 26 39.1 89.1 13 30 0 Anaerobik Aerobik Kombinasi Volume (m3) Luas Lahan (m2)
KESIMPULAN
TERIMA KASIH