PERENCANAAN PENGOLAHAN LIMBAH DOMESTIK MENGGUNAKAN METODE ANAEROBIC BAFFLED REACTOR (STUDI KASUS: PERUMAHAN ROYAL SUMATRA, MEDAN) TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat Untuk Memenuhi Ujian Sarjana Teknik Sipil BRAM PARADA SIMATUPANG 080404079 BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014
ABSTRAK Limbah Domestik merupakan jumlah pencemar terbesar yang masuk ke perairan yang berasal dari air bekas cucian, kamar mandi, dapur, dan buangan eksreta yang dipandang berbahaya karena dapat menjadi penyebaran penyakit.penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk merencanakan pengolahan limbah domestik secara komunal menggunakan metode ABR (anaerobic baffled reactor). Jika dirancang dengan baik, ABR dapat berfungsi mengendalikan potensi rembesan tinja ke sumber air tanah, dan menurunkan kandungan organik air limbah domestik sehingga air dapat digunakan untuk kebutuhan mahluk hidup. Batasan masalah yang ditinjau dari penulisan tugas akhir ini adalah perkiraan debit limbah dari kawasan perumahan Royal Sumatra, Serta tinjauan penurunan kandungan BOD air limbah domestik sesuai baku mutu. Metode penelitian yang digunakan yaitu metode pengumpulan dan analisa data. Data yang digunakan adalah data primer dan data sekunder kemudian dianalisa berdasarkan perbandingan data eksisting dan hasil metode ABR serta dievaluasi berdasarkan nilai BOD effluent saluran eksisting dengan nilai ABR. Untuk menentukan dimensi ABR yang tepat perlu ditinjau dari estimasi jumlah penduduk dan menghitung limbah domestik yang dihasilkan. Setelah dimensi didapatkan, hitung penurunan kandungan BOD air limbah. Penurunan BOD air limbah ditinjau dari faktor waste water strength, temperatur, jumlah chamber ABR, HRT (Hydraulic Retention Time), volume BOD loading. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa ABR cukup efektif menekan pencemaran lingkungan ditinjau dari penurunan kandungan BOD air limbah domestik hingga 70%. Desain ABR yang didapat dari hasil perhitungan bervariasi antara 10,5m x 2m x 1,8m hingga 18m x 2m x1,8m Kunci :limbah domestik, metode ABR, penurunan BOD
KATA PENGANTAR Puji syukur bagi Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Berkat, kasih, karunia yang telah Tuhan berikan kepada penulis, memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah: Pengolahan Limbah Domestik Menggunakan Metode Anaerobic Baffled Reactor (Studi kasus: Royal Sumatra, Medan) Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia Tarigan, M.Sc. selaku Dosen Pembimbing, yang telah banyak memberikan bimbingan yang sangat bernilai, masukan, dukungan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik. 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 5. Ibu Emma Patricia Bangun, ST. M.Eng dan Bapak Ivan Indrawan, ST, MT, selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini. 6. Ayahanda Drs. Badia Simatupang, MM dan Ibunda Rosaliana Silalahi tercinta, kakak saya Jurike Simatupang S.Pd., Aida Simatupang S.Sos., Omega Simatupang
S.E.Ak., Sari Simatupang S.Pd., Ivana Simatupang S.Pd. yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat. 7. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 8. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis. (Kak Lince, Kak Dina, Kak Dewi, Bang Zul, Bang Edi dan Bang Amin). 9. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008, 10. Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca. Medan, April 2014 Penulis, ( Bram Parada Simatupang) 08 0404 079 DAFTAR ISI
Halaman ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI...... iv DAFTAR TABEL... vii i DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR NOTASI...... xi DAFTAR LAMPIRAN... xii i BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 3 1.3 Pembatasan Masalah... 3 1.4 Tujuan... 4 1.5 Manfaat... 5 1.6 Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 7 2.1 Limbah... 7 2.2 Limbah Domestik... 7 2.3. Karakteristik Dan Komposisi Limbah Domestik... 9 2.4. Sistem Pengolahan Limbah Domestik... 13 2.4.1 Tangki Septik... 16 2.4.2 Anaerobic Filter... 18
2.4.3 Anaerobic Baffled Reactor... 19 2.4.4 Tangki Septik Bersekat Dengan Filter Dan Tanaman... 23 BAB III METODE PENELITIAN... 25 3.1. Waktu Penelitian... 25 3.2. Metode Pengumpulan Data... 25 3.3. Tahapan Penelitian... 25 3.4. Relevansi... 28 BAB IV PEMBAHASAN DAN ANALISA DATA... 32 4.1. Gambaran Umum Wilayah Perencanaan... 32 4.2. Uraian Proses Rancangan... 33 4.2.1 Kriteria ABR 1... 36 4.2.2 Kriteria ABR 2... 39 4.2.3 Kriteria ABR 3... 42 4.3. Dimensi ABR... 45 4.3.1. Dimensi ABR I Kluster Ruby... 46 4.3.2. Dimensi ABR II Kluster Diamond... 55 4.3.3. Dimensi ABR III Kluster Sapphire... 64 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 73 5.1 Kesimpulan... 73 5.2 Saran... 73 DAFTAR PUSTAKA... 74 LAMPIRAN... 76
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Rataan Aliran Limbah dari Daerah Pemukiman... 8 Tabel 2.2 Komposisi Fisik dan Kimia Tinja... 12 Tabel 2.3 Komposisi Air Limbah Dari Kamar Mandi dan WC... 12 Tabel 2.4 Perbandingan Proses Aerobik dan Anaerobik... 16 Tabel 2.5 Kelebihan dan Kekurangan ABR... 22 Tabel 2.6 Kriteria Desain ABR... 22 Tabel 2.7 Tipe Pembuatan Desain ABR... 23 Tabel 4.1 Gambaran Umum Stage-2 Royal Sumatra... 31 Tabel 4.2 Spesifikasi Kriteria Pengolahan ABR... 33 Tabel 4.3 Kriteria Desain Pengolahan ABR... 43 Tabel 4.4 Kriteria Perencanaan ABR... 43 Tabel 4.5 Dimensi Pengolahan ABR I Kluster Ruby... 52 Tabel 4.6 Dimensi Pengolahan ABR II Kluster Diamond... 61 Tabel 4.7 Dimensi Pengolahan ABR III Kluster Sapphire... 70 DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1.1 Peta Lokasi Penelitian... 4 Gambar 2.1 Pengelompokkan Kandungan Air Limbah... 9 Gambar 2.2 Pengolahan Individu Pada Lingkungan Terbatas... 14 Gambar 2.3 Pengolahan Limbah Secara Komunal... 14 Gambar 2.4 Skema Pengolahan Limbah Menggunakan Septic Tank... 16 Gambar 2.5 Anaerobic Filter... 18 Gambar 2.6 Anaerobic Baffled Reactor... 20 Gambar 3.1 Alur Pengolahan Limbah dengan Septic Tank... 28 Gambar 3.2 Detail Septic Tank... 28 Gambar 3.2 Skema Pengolahan Limbah Menggunakan ABR... 29 Gambar 3.2 Detail ABR... 29 Gambar 4.1 Peta Perumahan Royal Sumatra... 30 Gambar 4.2 Lokasi Pengolahan ABR I... 34 Gambar 4.3 Lokasi Pengolahan ABR II... 37 Gambar 4.4 Lokasi Pengolahan ABR III... 40 Gambar 4.5 HRT dengan Faktor Pengurangan COD -I... 44 Gambar 4.6 Rasio Pengurangan COD dengan Pengurangan BOD -I... 45 Gambar 4.7 Pengurangan Volume Lumpur Selama Penyimpanan-I... 46 Gambar 4.8 Hubungan Faktor BOD Remove dengan BOD influent-i... 49 Gambar 4.9 Grafik Faktor Temperatur-I... 50 Gambar 4.10 Grafik Hubungan Chamber dan BOD removal-i... 50 Gambar 4.11 Faktor HRT dalam Baffled Reactor-I... 51 Gambar 4.12 Faktor Volumetric BOD Loading-I... 51 Gambar 4.13 HRT dengan Faktor Pengurangan COD -II... 53 Gambar 4.14 Rasio Pengurangan COD dengan Pengurangan BOD -II... 54 Gambar 4.15 Pengurangan Volume Lumpur Selama Penyimpanan-II... 55
Gambar 4.16 Hubungan Faktor BOD Remove dengan BOD influent-ii... 58 Gambar 4.17 Grafik Faktor Temperatur-II... 59 Gambar 4.18 Grafik Hubungan Chamber dan BOD removal-ii... 59 Gambar 4.19 Faktor HRT dalam Baffled Reactor-II... 60 Gambar 4.20 Faktor Volumetric BOD Loading-II... 60 Gambar 4.21 HRT dengan Faktor Pengurangan COD -III... 62 Gambar 4.22 Rasio Pengurangan COD dengan Pengurangan BOD -III... 63 Gambar 4.23 Pengurangan Volume Lumpur Selama Penyimpanan-III... 64 Gambar 4.24 Hubungan Faktor BOD Remove dengan BOD influent-iii... 67 Gambar 4.25 Grafik Faktor Temperatur-III... 68 Gambar 4.26 Grafik Hubungan Chamber dan BOD removal-iii... 68 Gambar 4.27 Faktor HRT dalam Baffled Reactor-III... 69 Gambar 4.28 Faktor Volumetric BOD Loading-III... 69
DAFTAR ISTILAH ABR IPAL IPLT on site off site Up-flow Velocity Peak Flow Rate Effluent Influent UASB Tractive Force MCK PE HRT COD BOD TSS P Q Vs : Anaerobic Baffled Reactor : Instalasi Pengolahan Air Limbah : Instalasi Pengolahan Limbah Tinja : Pengolahan individual : Pengolahan komunal : Kecepatan aliran ke atas : Kecepatan aliran puncak : Nilai parameter limbah yang masuk ke pengolahan : Nilai parameter limbah hasil pengolahan : Upflow Anaerobic Sludge Blanket : Pembilasan sendiri : Mandi Cuci Kakus : Population Ekuivalen : Hydarulic Retention Times : Chemical Oxygen Demand : Biological Oxygen Demand : Total Suspended Solid : Jumlah penghuni perumahan : Debit limbah : Volume sludge BAB I