Laporan PBPAB dowload

PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAH AIR BUANGAN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Salah satu konsekuensi dari ledakan jumlah penduduk adalah semakin

besarnya volume air limbah domestik yang harus diolah dan dibuang ke badan air.

Air limbah, terutama yang mengandung ekskreta manusia dapat mengandung

patogen yang berbahaya dan oleh karena itu harus dikelola dan diolah dengan

baik. Kurangnya pengelolaan dan pembuangan air limbah yang memadai dapat

menyebabkan morbiditas dan angka kematian yang tinggi.

Air limbah di kota Karsa cipta secara garis besar dibagi menjadi tiga yaitu

air limbah industri dan air limbah domestik yakni yang berasal dari buangan

rumah tangga dan yang ketiga yakni air limbah dari perkantoran dan pertokoan

(daerah komersial). Saat ini, selain pencemaran akibat limbah industri,

pencemaran akibat limbah domestik pun telah menunjukkan tingkat yang cukup

serius. Di Karsa cipta, karena masih minimnya fasilitas pengolahan air buangan

kota (sewerage system) mengakibatkan tercemarnya badan sungai oleh air limbah

domestik, bahkan badan sungai yang diperuntukan sebagai bahan baku air minum

pun telah tercemar.

Sedangkan di Kecamatan Ponty city, karena keterbatasan dana dan

kompetisi dengan sektor pembangunan yang lain, pengelolaan air limbah biasanya

menempati prioritas yang rendah. Kalaupun ada usaha pengelolaan air limbah,

tidak didukung dengan teknologi dan sarana yang menunjang serta tidak

direncanakan dengan baik. Sehingga air limbah menjadi permasalahan yang

serius di daerah ini. Untuk itu diperlukan perencanaan untuk pengelolaan air

limbah di Kecamatan Ponty city ini.

1.2 Permasalahan Air Buangan di Kecamatan Ponty city

Pertambahan jumlah penduduk yang sangat cepat juga terjadi di

Kecamatan Ponty city. Bertambahnya jumlah penduduk ini menimbulkan

berbagai permasalahan. Salah satu permasalahan yang timbul akibat

TEKNIK LINGKUNGAN 1


bertambahnya jumlah penduduk adalah bertambahnya jumlah air buangan yang

dihasilkan oleh penduduk.

Selain akibat bertambahnya jumlah penduduk, permasalahan yang ada

sampai saat ini adalah laju perkembangan pembangunan/perdagangan di

Kecamatan Ponty city sehingga berdampak pada limbah (effluent) yang dihasilkan

pada setiap jenis kegiatan tersebut. Semakin lajunya perkembangan

pembangunan/perdagangan menyebabkan limbah yang dihasilkan akan semakin

beragam. Hal ini mengharuskan dibuatnya sistem pengelolaan limbah yang lebih

baik lagi.

Sedangkan pada kenyataannya di Kecamatan Ponty city belum ada

pengelolaan limbah secara terpusat, teknologi pengelolaan air limbah rumah

tangga individual (On Site treatment), ataupun pengolahan semi komunal yang

mengakibatkan pelaksanaan pengelolaan limbah di daerah ini tidak terlaksana

dengan baik.

1.3 Rumusan Masalah Air Buangan di Kecamatan Ponty city

Sistem pembuangan air limbah yang umum digunakan masyarakat di

Kecamatan Ponty city yakni air limbah yang berasal dari toilet dialirkan ke dalam

tangki septik dan air limpasan dari tangki septik diresapkan ke dalam tanah atau

dibuang ke saluran umum. Sedangkan air limbah non toilet yakni yang berasal

dari mandi, cuci serta buangan dapur dibuang langsung ke saluran umum.

Untuk mengatasi masalah air limbah tersebut akan dilakukan suatu kajian

untuk merancang bangunan pengolahan air limbah di Kecamatan Ponty city

dengan cara menghitung produksi air buangan, menghitung variasi air buangan

dan menentukan karakteristik air buangan.

1.4 Tujuan Perancangan Bangunan Air Buangan

Tujuan utama dari perancangan bangunan pengolahan air limbah adalah

1. Untuk mencegah penyebaran penyakit yang bisa menular melalui air

limbah;

2. Untuk mencegah kerusakan lingkungan serta;

TEKNIK LINGKUNGAN 2


3. Untuk mengurangi konsentrasi zat-zat pencemar seperti BOD5, TSS, N

dan P, fecal coliform, dan yang lainnya dalam air limbah sebelum

dibuang ke badan air penerima.

Untuk mencapai tujuan tersebut, banyak konsep dan teknologi yang

tersedia. Pemilihan sistem pengelolaan air limbah tergantung dari kondisi

lingkungan lokal, situasi sosial-ekonomi, persepsi dan budaya masyarakat serta

teknologi pengolahan air limbah yang tersedia.

1.5 Keluaran (output) Perancangan Bangunan Air Buangan

Dengan adanya bangunan pengolahan air buangan ini akan dihasilkan

keluaran (output) yang sesuai dengan standar baku mutu air buangan sehingga

tidak mencemari badan air penerima serta terciptanya sanitasi lingkungan yang

bersih dan sehat di Kecamatan Ponty city.

TEKNIK LINGKUNGAN 3


BAB II

ANALISIS AIR BUANGAN DAN KECAMATAN PONTY CITY

2.1 Karakteristik Fisik Kecamatan Ponty city

Kecamatan Ponty City Utara merupakan salah satu kecamatan yang ada di

Karsa cipta dengan luas wilayah mencapai 37,22 km2. Penyebaran penduduk di

Kecamatan Ponty City Utara terlihat belum merata dimana kecamatan memiliki

kepadatan penduduk terpadat yaitu Kecamatan Ponty city dengan kepadatan

penduduk sebesar 2.909 jiwa/km2 (Badan Pusat Statistik Kota Karsa cipta 2008).

Dilihat dari tekstur tanahnya, sebagian besar wilayah Kecamatan Ponty

city memiliki tekstur tanah bergambut dan halus. Selanjutnya, dilihat menurut

penyebaran luas lereng, sebagian besar wilayah Kecamatan Ponty city masuk

dalam luas lereng 0 – 2 persen. Jenis tanah yang banyak terdapat di daerah ini

adalah jenis latosol dan aluvial dan hanya sebagian kecil jenis podsol.

Rata-rata curah hujan di Kecamatan Ponty city cukup tinggi, yaitu sekitar

178 mm dengan rata-rata jumlah hari hujan per bulan sebanyak 7 hari. Curah

hujan yang tinggi ini dikarenakan wilayah Kecamatan Ponty city secara umum

yang berdekatan dengan garis ekuator sehingga beriklim tropis dengan salah satu

cirinya adalah curah hujan yang tinggi dan mengakibatkan sering terjadinya banjir

di daerah ini.

2.2 Sumber, Debit dan Karakteristik Air Buangan di Kecamatan Ponty

city

Limbah pencemaran yang akan diolah di Kecamatan Ponty city berupa

limbah domestik yang berasal dari pemukiman penduduk, pasar, sekolah, toserba,

bengkel, rumah makan, dll. Data jumlah sumber pencemaran di Kecamatan Ponty

city serta hasil perhitungan produksi air limbah dapat dilihat pada tabel berikut.

TEKNIK LINGKUNGAN 4


Tabel 2.1. Perhitungan Volume Air Buangan

Sumber air Limbah Unit Debit air limbahkomplek 1, 5 jiwa/rumah 25 rumah 120 15000Pasar/Ruko 3 buah 32 96Kantor A 450 orang 40 18000Kantor B 600 orang 40 24000kantor C 350 orang 40 14000kantor D 500 orang 40 20000SD b 1500orang 32 48000perguruan tinggi 1 1000 orang 64 64000SD A 1500 orang 32 48000Hotel 400 bed 120 48000SMP b 1250 orang 40 50000perguruan tinggi 2 1500 0rang 32 48000rumah sakit 500 bed 340 1836000SMA a 1000 orang 64 64000komplek 2, 5 jiwa/rumah 34 rumah 120 20000komplek 3,5 jiwa/rumah 70 rumah 120 42000jumlah 2359096PF untuk rumah tunggal 2.5PF x debit aliran rumah 192500PF untuk pusat perdagangan kecil 3PF x debit pusat perdagangan 288jumlah 2551884

30 l/s0.03 m3/s

Sumber : Hasil Analisis

Dapat dilihat pada tabel diatas bahwa total volume air limbah yang

dihasilkan dan akan diolah di daerah Ponty city Dalam sebesar 0,03 m3/det.

Untuk menentukan besarnya limbah yang dihasilkan pada setiap jenis kegiatan

menggunakan tabel-tabel pada lampiran 1. Sedangkan perhitungan untuk

menentukan debit air limbah dapat dilihat pada lampiran 2.

Karakteristik limbah domestik yang dihasilkan oleh kegiatan-kegiatan

yang ada di Ponty city Dalam berupa unsur-unsur seperti BOD, N, P, TSS yang

nantinya akan diolah pada instalasi air buangan. Rumus yang digunakan untuk

menentukan besarnya beban pencemaran domestik yaitu :

TEKNIK LINGKUNGAN 5


PBP = α x Q x c ................................................................ (1)

Dimana : PBP = Perhitungan beban pencemaran

α = Koefisien transfer beban (0,3 – 0,8)

Q = Debit air buangan (m3/detik)

C = Konsentrasi zat pencemar (mg/L)

Perhitungan untuk menentukan besarnya beban pencemaran domestik

dapat dilihat pada lampiran 3. Hasil perhitungan beban pencemaran domestik

dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 2.2 Perhitungan Beban Pencemaran Domestik

BOD (mg/det)

TSS Lemak & minyak

(mg/det)

N (mg/det

)P (mg/det)

(mg/det)

1800 1800 360 720 180.00000


Pada tabel diatas dapat dilihat bahwa beban pencemaran domestik yang

paling besar di Ponty city Dalam terdapat pada BOD dan TSS yaitu sebesar 1800

mg/detik. Berikut ini akan ditampilkan grafik yang menggambarkan variasi harian

air buangan domestik beserta variasi beban pencemarannya.

TEKNIK LINGKUNGAN 6


0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

DebitBOD

waktu(jam)

Grafik 1.Variasi Harian Air Buangan Domestik dan BOD

0 5 10 15 20 250.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

DebitTSS

Grafik 2.Variasi Harian Air Buangan Domestik dan TSS

TEKNIK LINGKUNGAN 7


0 5 10 15 20 250.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

0.040

0.045

DebitP

Grafik 3.Variasi Harian Air Buangan Domestik dan P

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

0.040

0.045

DebitN

Grafik 4.Variasi Harian Air Buangan Domestik dan N

TEKNIK LINGKUNGAN 8


Produksi air limbah bervariasi menurut waktu seperti yang ditunjukkan

pada grafik diatas. Agar bangunan pengolahan air buangan dapat mengolah air

buangan tanpa mengalami tekanan (distress) maka perlu dilakukan perataan

(equalization/balancing) beban air buangan. Perataan yang akan dilakukan berupa

perataan debit dengan cara menahan air limbah di dalam tangki (equalization

tank) sebelum memasuki BPAB. Data debit air buangan di kecamatan Ponty city

akan disajikan pada tabel berikut.

TEKNIK LINGKUNGAN 9


Tabel 2.3 Variasi Debit Air Buangan

Waktu Debit

Jam (m3/detik)0 0.0201 0.0272 0.0333 0.0364 0.0385 0.0406 0.0327 0.0348 0.0389 0.036

10 0.03411 0.03012 0.02813 0.03114 0.03415 0.03616 0.03817 0.04218 0.03819 0.03620 0.03421 0.03122 0.02823 0.025

Rata-rata 0.033Sumber : Hasil analisis

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa air buangan di Kecamatan Ponty city

memiliki debit rata-rata sebesar 0,033 m3/detik. Dan pertama kalinya beban aliran

melewati rata-rata terjadi pada jam ketiga yaitu sebesar 0,036 m3/detik. Sehingga

untuk menghitung dimensi bak equalisasi dimulai dari jam ketiga.

TEKNIK LINGKUNGAN 10


Tabel 2.4 Hasil Perhitungan Dimensi Bak Equalisasi

Waktu Debit Vbar in Vbar out dS/dt Σ dS/dtjam m3/detik m3 m3 m3 m3

3 0.03600 129.60 119.809985

9.790 9.790

4 0.03800 136.80 119.809985

16.990 26.780

5 0.04000 144.00 119.809985

24.190 50.970

6 0.03173 114.24 119.809985

-5.570 45.400

7 0.03400 122.40 119.809985

2.590 47.990

8 0.03800 136.80 119.809985

16.990 64.980

9 0.03600 129.60 119.809985

9.790 74.770

10 0.03400 122.40 119.809985

2.590 77.360

11 0.03000 108.00 119.809985

-11.810 65.550

12 0.02800 100.80 119.809985

-19.010 46.540

13 0.03100 111.60 119.809985

-8.210 38.330

14 0.03400 122.40 119.809985

2.590 40.920

15 0.03600 129.60 119.809985

9.790 50.710

16 0.03800 136.80 119.809985

16.990 67.700

17 0.04200 151.20 119.809985

31.390 99.090

18 0.03800 136.80 119.809985

16.990 116.080

19 0.03600 129.60 119.809985

9.790 125.870

20 0.03400 122.40 119.809985

2.590 128.460

21 0.03100 111.60 119.809985

-8.210 120.250

22 0.02800 100.80 119.809985

-19.010 101.240

23 0.02500 90.00 119.809985

-29.810 71.430

0 0.02000 72.00 119.80998 -47.810 23.620



5

1 0.02700 97.20 119.809985

-22.610 1.010

2 0.03300 118.80 119.809985

-1.010 0.000

Sumber : Hasil Perhitungan

Dari tabel hasil perhitungan di atas, nilai kapasitas maksimum terdapat

pada jam ke 20 yaitu sebesar 128.460 m3 sehingga didapatkan kapasitas

equalization tank/basin yang telah ditambahkan 25% tinggi jagaan yaitu:

128.460+ (25% x 128.460) = 160.575 m3. Dari hasil perhitungan dapat diketahui

bahwa kapasitas equalization tank/basin untuk perataan debit air buangan di

Kecamatan Ponty city adalah 160.575 m3.

2.3 Standar Kualitas Air Buangan (effluent standar)

Berdasarkan PP No. 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan

Pengendalian Pencemaran Air (lihat pada lampiran 1), kualitas air buangan

effluent tidak boleh melebihi kadar maksimum. Oleh karena itu parameter standar

kualitas air buangan effluent dari BPAB tidak boleh melebihi dari standar baku

mutu yang ditetapkan. Berdasarkan PP No. 82 Tahun 2001, kadar maksimal

parameter BOD adalah sebesar 3 mg/l, kadar maksimal COD adalah 25 mg/l,

kadar maksimal TSS adalah sebesar 50 mg/l, kadar maksimal N adalah sebesar

0,06 mg/l, serta kadar maksimal P adalah sebesar 0,2 mg/l. Kadar tersebut

merupakan batas baku mutu air kelas 2, dimana air dapat digunakan untuk

prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan ,air untuk

mengairi pertanaman, dan atau peruntukkan lain yang mempersyaratkan mutu air

yang sama dengan kegunaan tersebut.

2.4 Badan Air Penerima

Sungai landak merupakan badan air penerima air buangan effluent dari

BPAB. Sungai Landak memiliki lebar 8 m, kedalaman 5 m, serta debit 15



m3/detik. Karakteristik Sungai Landak yaitu airnya berwarna kecoklatan,

kandungan TSS cukup tinggi. Kualitas air Sungai Landak akan diberikan pada

tabel berikut.

Tabel 2.4 Kualitas air Ponty city

ParameterTDSTSSBODCOD

Amonium (NH3)

Sumber : Data Sekunder

BAB III

ANALISA DISAIN PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAH AIR

BUANGAN

3.1 Parameter Air Buangan yang Harus Diolah

Berdasarkan PP No. 82 Tahun 2001 parameter kualitas air buangan

Kecamatan Ponty city belum memenuhi standar baku mutu effluent. Oleh karena

itu sebelum dibuang ke badan air, air buangan perlu dilakukan pengolahan untuk

menurunkan parameter kualitas air. Penurunan konsentrasi parameter tersebut

harus mencapai efisiensi pengolahan sehingga sesuai dengan standar baku mutu

effluent. Besarnya efisiensi dinyatakan dalam bentuk prosentase (%), dengan

rumus sebagai berikut :

Co - Ci

Ef = x 100% …………………………… (2)

Co

Dimana : Ef = efisiensi proses penurunan parameter (%)

Co = kosentrasi parameter saat masuk ke proses

Ci = konsentrasi parameter saat keluar dari proses.



Konsentrasi parameter yang dihasilkan, standar baku mutu effluent

berdasarkan PP No. 82 Tahun 2001, serta efisiensi pengolahan yang harus dicapai

dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut:

Tabel 3.1 Efisiensi Pengolahan Zat-Zat Pencemar

Parameter Konsentrasi (mg/L)Standar effluent (mg/L) Efisiensi

pengolahan(PP No. 82 Tahun 2001)BOD 60 3 95.0%

N 24 0.06 99.8%P 12 0.2 98.3%

TSS 60 50 16.7%Sumber : Hasil Analisis

3.2 Alternatif-alternatif Pengolahan Pendahuluan

Tahap pengolahan ini melibatkan proses fisik yang bertujuan untuk

menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dalam aliran air limbah. Beberapa

proses pengolahan yang berlangsung pada tahap ini ialah screen and grit removal,

equalization and storage, serta oil separation. Namun, pemisahan minyak pada

pengolahan awal ini tidak dilakukan karena pada umumnya rumah penduduk di

Kecamatan Ponty city sudah memisahkan air limbahnya dari minyak tersebut.

Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air

buangan, diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang

mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu.

Penyaringan (screening) merupakan cara yang efisien dan murah untuk

menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Bahan tersuspensi yang

mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan.

Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan

mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di dalam bak pengendap.

Screening berupa batangan paralel, rods atau wires grating, saringan kabel

atau piringan yang dapat menyaring yang bukaannya dapat ditemukan dalam



berbagai bentuk tetapi pada umumnya bukaan berbentuk bulat atau persegi

panjang. Screen yang terdiri dari batangan yang disusun paralel disebut sebagai

Bar Racks/Bar Screen. Bar Screen dapat menyisihkan 60 – 70 % volume partikel

yang dapat disaring pada 1 - 4 inch (25 – 100 mm) screen. Dengan menggunakan

bar screen pada proses awal pengolahan maka sampah-sampah kasar seperti kayu,

daun-daun, plastik, kain-kain bekas dapat ditahan. Terdiri dari batangan dengan

jarak antar spasi 5/8 inch atau lebih.

Kriteria disain bar screen yang akan digunakan sebagai berikut:

- Pembersihan secara manual

- Bentuk bulat dengan faktor Kirscmer = 1,79

- Lebar batang 4 - 8 mm

- Jarak antar batang 25 - 50 mm

- Kemiringan ban ( dari horisontal ) 45o – 60o

- Headloss max saat clogging 800 mm

- Headloss yang diijinkan 150 mm

Disain yang akan digunakan sebagai berikut:

- β = 1,79 (bentuk bulat)

- Lebar batang 5 mm (ω)

- Jarak antar batang 25 mm (b)

- Kemiringan bar 60o

- Lebar saluran = 0,688 (L)

Selain menggunakan screening pada pengolahan pendahuluan, juga

menggunakan grit chamber yang berfungsi untuk mengendapkan tanah kasar,



pasir dan partikel kasar dari air buangan dengan kecepatan pengendapan atau

specific gravity lebih besar daripada partikel organik agar tidak mengganggu

proses pengolahan utama.

Kriteria disain grit chamber sebagai berikut :

Kecepatan di saluran (Vh) 0,15 – 0,3 m/detik;

Waktu detensi (td) 20 – 60 detik;

Dilakukan pengontrolan kecepatan agar tidak terjadi pengendapan SS

organik;

Pencucian grit untuk membersihkan SS organik bila point 4 tidak tercapai;

Overflow rate = 900 x rata-rata kecepatan mengendap partikel terkecil

yang akan disisihkan;

Across sama dengan debit aliran (tidak termasuk ruang pengumpul pasir

dan freeboard);

Tinggi grit (hgrit) = 10 – 20 cm.

Selain grit chamber, digunakan juga bak pra-sedimentasi (bak pengendap

pertama) dan tangki aliran rata-rata (TAR). Fungsi dari bak pengendap pertama

adalah untuk menurunkan kadar solid yang terdapat dalam air buangan dengan

cara mengendapkannya secara gravitasi.

Kriteria design bak pengendap pertama sebagai berikut:

- Waktu detensi (td) = 1,5 – 2,5 jam ; tipikal 2 jam

- Over flow rate

pada aliran rata-rata ( 32 – 49 ) m3/m2 hari

pada aliran maksimum ( 80 – 120 ) m3/m2 hari

- Beban pelimpah (weir loading) = ( 125 – 500 ) m3/m2 hari

- Kedlaman bak (3 – 5)m

Sumber: Metcalf Eddy, 1979

- Perbandingan panjang dan lebar ( 3 – 5 ) : 1

- Kemiringan dasar / slope ( S ) : 1 – 2 %

- Efisien penyisihan SS : ( 50 – 75) %

- Efisien penyisian BOD : ( 25 – 40 ) %



Fungsi dari tangki aliran rata-rata adalah untuk mengatasi fluktuasi aliran,

fluktuasi beban BOD dalam air buangan menjadi rata-rata.

Kriteria design

- Talud : 3:1

- Kedalaman minimum ( 1,5 - 2 ) meter

- Free board 1 meter

Design

- Talud : 3 : 1

- Kedalaman minimum = 2 m

- Free board 1 m

- System TAR yang digunakan yaitu in line, artinya TAR berada dalam sistem

ini pencampuran mass loading dapat dijamin lebih baik

3.3 Alternatif-alternatif Pengolahan Kedua (utama)

Pada dasarnya, pengolahan tahap kedua ini masih memiliki tujuan yang

sama dengan pengolahan awal. Letak perbedaannya ialah pada proses yang

berlangsung yaitu pengolahan tahap kedua dirancang untuk menghilangkan zat-

zat pencemar dari air limbah yang tidak dapat dihilangkan dengan proses fisik

biasa.

Proses-proses yang terjadi pada pengolahan tahap pertama ialah

neutralization, chemical addition and coagulation, flotation, sedimentation,

filtration, activated sludge, anaerobic lagoon, tricking filter, aerated lagoon,

stabilization basin, rotating biological contactor, serta anaerobic contactor and

filter.

Pengolahan yang akan digunakan untuk mengolah air buangan di

Kecamatan Ponty city menggunakan activated sludge untuk menurunkan

kandungan BOD dan phosphor. Unit ini dipilih karena tingkat pengolahan lebih

baik, fleksibilitas operasional lebih tinggi, koagulan (kapur) yang digunakan lebih

murah. Di dalam reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme tumbuh dan



berkembang dalam keadaan tersuspensi. Proses lumpur aktif (activated sludge)

yang banyak dikenal berlangsung dalam reaktor jenis ini. Proses lumpur aktif

(activated sludge) terus berkembang dengan berbagai modifikasinya, antara lain:

oxidation ditch dan kontak-stabilisasi. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif

konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa kelebihan, yaitu efisiensi

penurunan BOD dapat mencapai 85% - 90% (dibandingkan 80% - 85%) dan

lumpur yang dihasilkan lebih sedikit. Selain efisiensi yang lebih tinggi (90% -

95%), kontak stabilisasi mempunyai kelebihan yang lain, yaitu waktu detensi

hidrolis total lebih pendek (4 - 6 jam). Efisiensi pengolahan lumpur aktif

(activated sludge) ini sangat sesuai dengan besarnya beban BOD yang akan diolah

yaitu sekitar 95% sehingga unit proses ini dipilih sebagai pengolahan (utama) air

buangan di Kecamatan Ponty city. Proses kontak-stabilisasi dapat pula

menyisihkan BOD tersuspensi melalui proses absorbsi di dalam tangki kontak

sehingga tidak diperlukan penyisihan BOD tersuspensi dengan pengolahan

pendahuluan.

Kriteria desain lumpur aktif (activated sludge) adalah sebagai berikut:

Volatile Suspended Solid (VSS) yang akan masuk reaktor diabaikan

Ratio Food/ Mikroorganisme (F/M) = (0,2 - 0,6) kg BODs/kg MLVSS;

Volumetric Loading = 0,8 – 2,0 kg BODs/m3;

Mean all Residance time = 5 – 15 hari;

Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (MLVSS) = 3000 – 6000 mg/l;

V/Q Waktu detensi (td) = 4 – 9 jam;

Ratio resirkulasi (R) = 0,25 – 1,0;

Kedalaman tangki aerator = 3 – 5 jam;

Free Board = 0,3 – 0,6 m;

Konsentrasi O2 = 1 – 2 mg/l;

Volume Udara = 0,5 – 2 ft3/gall;

Kandungan BOD5 dan TSS dalam effluent 20 mg/l

3.4 Alternatif-alternatif Pengolahan Ketiga



Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk

menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-

logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun dengan membubuhkan

bahan kimia tertentu yang diperlukan. Penyisihan bahan-bahan tersebut pada

prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan-bahan tersebut, yaitu dari

tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan (flokulasi-koagulasi), baik

dengan atau tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil

reaksi oksidasi.

Proses-proses yang terlibat dalam pengolahan air limbah tahap ketiga ialah

coagulation and sedimentation, filtration, carbon adsorption, ion exchange,

membrane separation, serta thickening gravity or flotation.

Pengolahan lanjutan yang akan digunakan setelah activated sludge adalah

sedimentasi. Pengendapan bahan tersuspensi yang tak mudah larut dilakukan

dengan membubuhkan elektrolit yang mempunyai muatan yang berlawanan

dengan muatan koloidnya agar terjadi netralisasi muatan koloid tersebut, sehingga

akhirnya dapat diendapkan. Penyisihan logam berat dan senyawa fosfor dilakukan

dengan membubuhkan larutan alkali (air kapur misalnya) sehingga terbentuk

endapan hidroksida logam-logam tersebut atau endapan hidroksiapatit. Endapan

logam tersebut akan lebih stabil jika pH air > 10,5 dan untuk hidroksiapatit pada

pH > 9,5. Khusus untuk krom heksavalen, sebelum diendapkan sebagai krom

hidroksida [Cr(OH)3], terlebih dahulu direduksi menjadi krom trivalent dengan

membubuhkan reduktor (FeSO4, SO2, atau Na2S2O5).

3.5 Alternatif-alternatif Pengolahan Lanjutan (optional)

Dari rangkaian pengolahan air buangan akan menghasilkan limbah baru

yang berupa lumpur. Lumpur yang terbentuk sebagai hasil ketiga tahap

pengolahan sebelumnya kemudian diolah kembali melalui proses digestion or wet

combustion, pressure filtration, vacuum filtration, centrifugation, lagooning or

drying bed, incineration, atau landfill.

Penanganan lumpur ini dilakukan melalui proses dewatering, yaitu proses

penyisihan sejumlah air dari lumpur dengan tujuan untuk mengurangi volume



lumpur dengan cara pengeringan. Metode dewatering yang digunakan adalah

menggunakan unit sludge drying bed, yaitu bangunan untuk penampungan lumpur

yang akan diproses secara alamiah dengan pengeringan menggunakan sinar

matahari. Pada unit ini, dewatering terjadi karena evaporasi dan drain (peresapan).

Pada musim kemarau, untuk mencapai kadar solid 30 - 40 % diperlukan waktu 2 -

4 minggu. Unit sludge drying bed terdiri dari :

Bak/bed yang ukurannya disesuaikan.

Pasir dengan tebal 15 – 25 cm.

Kerikil dengan tebal 15 – 30 cm.

Drain, di bawah kerikil untuk menampung resapan air dari lumpur.

Luas sludge drying bed dapat dihitung dengan persamaan berikut:

A = K (0,01 R + 1,0)…………………………………….(3)

Dimana:

A = luas per kapita, ft2/kap.

K = faktor yang tergantung pada tipe digestion

K = 1,0 untuk anaerobik digestion

K = 1,6 untuk aerobik digestion

R = hujan tahunan, in.

Hasil lumpur yang telah diolah dapat diaplikasikan sebagai pupuk organik

dan dijual di pasaran atau pertanian dan perkebunan.



3.6 Pemilihan Alternatif

Berikut merupakan diagram alir unit-unit pengolahan air buangan di Kecamatan Ponty city :

Inffluent Effluent

Keterangan:

Aliran Air Buangan

Aliran Lumpur

Gambar 3.1. Diagaram Alir Unit Pengolahan Air Buangan Kecamatan Ponty city


Sreening Grit Chambe

r

Activated Sludge

Sludge Drying Bed

Pupuk

Bak Pengendapan

Equalisasi


BAB IV

PERHITUNGAN DAN PERANCANGAN BANGUNAN AIR BUANGAN

4.1 Perhitungan Alternatif Terpilih Pengolahan Pendahuluan

4.1.1 SUMP WELL

Fungsi dari Sump Well adalah untuk menampung air buangan dari

saluran induk sebelum dilakukan pemompaan.

Perencanaan saluran pengumpul tergantung pada sistem pemompaan yang

berkaitan dengan adanya fluktuasi air buangan dan waktu detensi atau lamanya

air buangan berada dalam sumur tersebut.

Kriteria design (Porter. H. W waste water system engineering, 1978)

- Waktu detensi ≤ 10 menit agar tidak terjdi pengendapan dan dekomposisi

air buangan

- Panjang sumur disesuaikan dengan ruang pompa yang dibutuhkan

- Lebar sumur tergntung dengan kedalaman/ketinggian air buangan

- Tinggi muka air pa dumur pengumpul harus beada dbawah ujung pipa

induk air bungn agar tidak terjadi alir balik

Design

Direncanakan waktu detensi = 5 menit

Direncanakan lebar sump well = 7 m

Perhitungan

- Volume bak = Qmin x td

= 0,02 ×5 ×60

= 6 m3

- Kedalaman muka air minimum berdasarkan perhitungan perhitugan

screew pump, H1 = 0,553 m

- Panjangbak= vA

= 6

7 ×0,553=1.55 m



- Kedalaman muka air pada saat maksimum

o H 2=VA

= 0,042× 5×60

7×1.55=1.66 m

- Kedalaman muka air pada saat rata-rata

o H 3=VA

= 0,033 ×5×60

7×1.55=0.92m

4.1.2 Screw Pump

Adapun fungsi dari screw pump adalah untuk menaikkan air buangan

dari sumur pengumpul ke unit pengolahan selanjutnya.

Digunakan screw pump dengan pertimbangan:

- Mampu untuk memompa cairan dengan kapasitas yang berfluktuasi

berdasarkan tinggi muka air pada inletnya. Dengan demikian tidak

diperlukan sistem pemompaan secara berangkai seperti halnya bila

menggunakan pompa sentrifugal untuk mengatasi adanya fluktuasia debit

- Mampu menaikkan / mengankat cairan sampai ketinggian 9 m

Kriteria Design

- Kapasitas maksimum (Q) = 265 m3/menit

- Head total maksimum = 9 m

- Sudut kemirigan Screw = = (22 – 39)o

- Putaran Screw (n) = (20-100) rpm

- Efisiensi pompa ( η ) = ( 70 – 78 ) %

Sumber: toishima pump MFG Co LTD. Screw Pump, Japan

Ukuran pompa yang digunakan disesuaikan dengan debit air buangan pada

keadaan maksimum untuk setiap periode design



Design

Digunakan screw pump φ 900 mm sebanyak 2 buah ( 1 operasi, 1 cadangan)

Kapasitas pompa = 9,72 m3/menit

Banyak putaran screw = 54 rpm

H2 = 5,2 m

Sudut kemiringan = 35o

Efisiensi pompa = 70 %

Perhitungan:Qmax = 0,042 m3/detik = 2,52 m3/menitKapasitas pompa = 9,72 m3/menitKapasitas pompa diperoleh dari tabel karakteristik pump dan dapat dilihat pada lampiran 3.

Taraf muka air pada saluran pengumpul

h1=34

× D× cos∝

¿ 34

×900 × cos35

¿552,92 mm ≈ 0,553 m

Taraf muka air maksimum pada bagian outlet screw pump

dH=D4

=9004

=225 mm=0,225 m

Tinggi muka air minimum = 17,5 %× h1= 17,5 %× 0,553 m= 0,096 m

Total head (H)H = H 2+dH −H 1

= 5,2+0,225−0,096= 5,32 m

Daya pompa = 0,163 ×τ ×Q × H

η

= 0,163 ×0,99725 × 9,72×5,32

0,7



= 12,02 kW

4.1.3 SALURAN PEMBAWA

Fungsi : Menyalurkan air dari screw pump ke bars screen dan

untuk menyalurkan air buangan dari satu unit pengolahan ke unit

pengolahan selanjutnya.

Data : Q maksimum : 0,042 m3/detik

Q rata_rata : 0,033 m3/detik

Q minimum : 0,020 m3/detik

DESIGN

Direncanakan kecepatan pada saat debit maksimum 0,6 m/detik

Slope saluran : 0,001 m/m

n manning : 0,013

PERHITUNGAN

Rumus Manning : V=1n

R23 S

12

Pada saat debit maksimum (0,042 m3/detik)

R= byb+2 y

b = 2y

A = b . y

= 2y . y

= 2y2

A = QV

=0,0420,6

=0,070

A = 2y2

0,070 = 2y2

y2 = 0,035

y = √0,035

= 0,187 m



b = 2y

= 2 ×0,187

= 0,374 m

Jadi lebar saluran = 0,374 m

Tinggi muka air pada saat maksimum = 0,187 m

Pada saat debit minimum (0,020 m3/detik)

V=1n

R23 S

12

Qmin=b x Y 1 x 1n ( b x Y 1

b+2Y 1)

23 x0,001

12

0,02=0,688 xY 1 x 1

0,013 ( 0,374 ×Y 1

0,374+2Y 1)

23 x 0,001

12

0,02× 0,013

0,374 × ( 0,001 )1/2×Y 1

=( 0,374 ×Y 1

0,374 ×2Y 1)

2/3

0,0212Y 1

=( 0,374 ×Y 1

0,374+2Y 1)

2/3

( 0,0212Y 1 )

3 /2

=0,374 ×Y 1

0,374+2Y 1

0,003Y 1

3/2 =0,374 × Y 1

0,374+2Y 1

Setelah dilakukan perkalian silang, diperoleh persamaan :

0,374 Y 15 /2−0,006 Y 1−0,080=0

Dengan cara trial dan error, diperoleh Y1 = 0,25717 m

Check kecepetan pada saat minimum

vmin = 0,02

0,374 ×0,25717=0,208 m /detik

Jadi kedalaman air pada saat minimum

Free Board = 20% dari Qmaks

QFB ¿0,2 ×0,042=0,0084 m3/detik



QA

=1n

R2 /3 S1/2

Q=A ×1n

R2 /3 S1/2

Q=b ×Y 2 × 1n ( b×Y 2

b+2Y 2)

2/3

× 0,0011/2

0,0084=0,374× Y 2 × 1

0,013 ( 0,374× Y 2

0,374+2Y 2)

23 ×0,001

12

0,0084 ×0,013

0,374 × ( 0,001 )1/2×Y 2

=( 0,374 ×Y 2

0,374 ×2 Y 2)

2 /3

0,009Y 2

=( 0,374×Y 2

0,374+2Y 2)

2/3

( 0,009Y 2 )

3 /2

=0,374 ×Y 2

0,374+2Y 2

0,0008Y 2

3/2 =0,374 × Y 2

0,374+2 Y 2

Setelah dilakukan perkalian silang, diperoleh persamaan :

0,374 Y 25 /2−0,0016 Y 2−0,084=0

Dengan cara trial dan error diperoleh Y2 = 0,0953 m

Jadi tinggi saluran = tinggi muka air pada saat maksimum + tinggi free

board

= 0,87 + 0,0953

= 0,282 m

Jadi, tinggi saluran = 0,282 m

4.1.4 BARS SCREEN

Berfungsi untuk menyaring benda-benda kasar yang terbawa

dalam aliran seperti plastik, kayu, kertas, dll. Screening juga ditujukan

untuk menjaga agar tidak terjadi kerusakan pada pompa, value, peralatan

sludge removal dan unit pengolahan selanjutnya.

KRITERIA DESIGN



- Pembersihan secara manual

- Bentuk bulat dengan faktor Kirscmer = 1,79

- Lebar batang 4 - 8 mm

- Jarak antar batang 25 - 50 mm

- Kemiringan ban ( dari horisontal ) 45o – 60o

- Headloss max saat clogging 800 mm

- Headloss yang diijinkan 150 mm

DESIGN

- β = 1,79 (bentuk bulat)

- Lebar batang 5 mm (ω)

- Jarak antar batang 25 mm (b)

- Kemiringan bar 60o

- Lebar saluran = 0,688 (L)

Perhitungan

L=n× ω+(n+1 )b

0,374=n × 0,005+(n+1 ) 0,025

0,374=0,005 n+0,025 n+0,025

0,374=0,03 n

n=11.7

Jadi jumlah batang 12 buah

Jumlah bukaan

o S=12+1=13 buah

Lebar bukaan total

¿=13 x 0,025=0,325 m

Panjang kisi terendam

- Pada saat maksimum

Yt1=Y 1

sin 60o

= 0,187

sin 60o=0,216 m

- Pada saat minimum



Yt 2=Y 2

sin 60o

= 0,25717

sin 60o=0,297 m

Kecepatan melalui bars screen


V=Qmax

A= 0,042

0,325 × 0.216=0,599 m /detik

- Pada saat minimum

V=Qmin

A= 0,02

0,325 × 0,216=0,207 m /detik

Veocity head

- Pada saat maksmum

hv= V 2

2 g=

(0,599 )2

2× 9,81=0,018

- Pada saat minimum

hv= V 2

2 g=

(0,207 )2

2× 9,81=0,002

Head loss


hl=β(ωb )

43 hv ×sin 60o

¿1,79( 0,0050,025 )

4 /3

×0,018 ×0,866

¿3,3 ∙10−3 m

¿3,3 mm

- Pada saat minimum

hl=β(ωb )

43 hv sin 60

¿1,79( 0,0050,025 )

4 /3

×0,002 ×0,866

¿4,0 ∙ 10−4 m

¿0.4 mm



Ketinggian muka air setelah melewati bars screen

Y1 = Y2 + HL

Y2 = Y1 x HL

Y2 = tinggi muka air setelah bars

Y1 = tinggi muka air sebelum bars

H2 = head loss


Y 2=Y 1−HL

¿0,187−0,0033

¿0,184 m

Check kecepatan : v=QA

= 0,0420,184 ×0374

=0,611m /detik

- Pada saat minimum

Y 2=Y 1−HL

¿0,25717−0,0004

¿0,2526

Check kecepatan = v=QA

= 0,0200,2526 × 0,374

=0,208 m /detik

4.1.5 COMMINUTOR

Berfungsi untuk memotong benda-benda padat menjadi

berukuran yang sama besarnya (homogen ).

Hal ini dimaksudkan agar :

Tidak mempengaruhi proses selanjutnya, misalnya pemompaan

Partikel diskrit tidak mengendap pada grit chamber

Penentuan jenis dan ukuran comminutor berdasarkan pada debit maksimum air

buangan.

Tabel 2.2 Ukuran dan kapasitas comminutor

No Ukuran MotorKapasitas (mgd)

Controlled Dischange Free Discharge7 B 1/4 0 - 0,35 0 - 0,3

10 A 1/2 0,17 - 1,1 0,17 - 0,8215 M 3/4 0,4 - 2,3 0,4 - 1,4



25 M 1 1/2 1,0 - 6,0 1,0 - 3,625 A 1 1/2 1,0 - 11,0 1,0 - 6,536 A 2 1,5 - 25,0 1,6 - 9,654 A Desain ditentukan oleh jenis pekerjaan

Sumber : Elwyn. E. Seelye, “Design“, John Willey Sons, Inc. New York, London,

Sydney

Diketahui : debit maksimum = 0,042 m3/detik = 0.324 mgd

Jenis comminutor yang akan digunakan adalah controlled discharge type no

36A dengan ukuran motor 2 dan kapasitas pengolahan 1,5 – 25 mgd tau

0,0657 – 1,095 m3/det.

4.1.6 GRIT CHAMBER dan ALAT UKUR PARSHALL FLUME

Fungsi Grit Chamber : Memisahkan pasir atau kerikil yang

terbawa dalam air dengan kecepatan pengendapan atau specific gravity

lebih besar daripada partikel organik agar tidak mengganggu proses

pengolahan berikutnya.

Pemisahan pasir/grit ini bertujuan untuk :

- Melindungi peralatan mekanik dan pompa dari abrasi

- Mencegah terjadinya clogging pada pipa

- Mencegah efek penyemenan pad dasar dari sludge digester dan bak

pengendap pertama

- Mengurangi akumulasi dari material inert pada bak aerasi dan sludge digester

Kriteria Design

- Diameter pasir > 0,2 mm

- Kecepatan horizontal (VH) = 0,5 – 1 feet/s atau 0,15 – 0,3 m/det

- Kecepatan pengendapan untuk partikel ϕ 0,2 mm = 51 inci/mnt

- Over flow rate = 900 x Vs gallon/ft2/day

- Waktu detens 20 – 60 dtk



Sumber : Elwyn. E. Seelye, “Design“, John Willey Sons, Inc. New York,

London, Sydney

DESIGN

- Direncanakan 3 buah bak grit chamber (2 bak beroperasi, 1 cadangan )

- Kecepatan horizontal 0,3 m/dtk atau 1 fps

- Digunakan alat ukur parshall flume yang berfungsi untuk mengatasi

kecepatan horizontal yang tidak konstan akibat adanya fluktuasi yang

menyebabkan kedalaman air buangan pada pengendapan pasir yang

berubah-rubah dengan mengatur kedalaman air pada bak pengendap pasir

(grit chamber)

PERHITUNGAN :

Q maks = 0,042 m3/detik

Q rata2 = 0,033 m3/detik

Q min = 0,020 m3/detik

Q max untuk 1 bak=Qmax2

=0,0422

=0,021m3

detik=0,742

ft3

detik

Q min untuk 1bak=Qmin2

=0,0202

=0,010m3

detik=0.353

ft3

detik

Persamaan yang digunakan pada alat ukur Parshall Flume

Q=4,1 w Hd32

d+z=1,1 Hd

d=1,1( Q4,1 w )

23 −z

Hd=( Q4,1 w )

23

Q minQmax

=[1,1 (Q min /4,1 w )

23−z ]

[1,1 (Q max / 4,1 w )23−z ]

− d mindmax


GD

UD

DD

AD

AD

WD

BD

FD

Pharsall FlumeGrit Chamber

Z


Gambar 4.1 Sketsa alat ukur Pashall Flume

Ukuran Pashall Flume yang digunakan

w = 1 ft = 0,3048 m

A = 4 ft = 1,372 m

1/3 A = 3 ft = 0,9144 m

B = 4 ft = 1,343 m

C = 2 ft = 0,6096 m

D = 2 ft = 0,845 m

E = 3 ft = 0,9144 m

F = 2 ft = 0,6096 m

G = 3 ft = 0,9144 m

K = 3 inchi = 0,0762 m



N = 9 inchi = 0,229 m

Q minQmax

=[1,1 (Q min /4,1 w )

23−z ]

[1,1 (Q max / 4,1 w )23−z ]

2,122,51

=[1,1 (2,12/4,1 w )

23 −z ]

[1,1 (2,51/4,1 w )23 −z ]

0,844= 0,71−z0,795−z

0,67−0,844 z=0,71−z

0,156 z=0,04

z=0,256 ft

d m aks=1,1(Q maks4,1 w )

23−z

¿1,1( 2,514,1 ×1 )

23 −0,256=0,540 ft

d min=1,1 (Q min4,1 w )

23−z

¿1,1( 2,124,1 ×1 )

23 −0,256=0,456 ft

Lebar saluran grid chamber

v = 0,3 m/s = 1 ft/s



b= Q minv ×d min

= Q maxv ×d max

b= 2,121× 0,456

= 2,511 × 0,540

b=4,64=4,64

b=4,64 ft=1,41m

Luas penampang (Ac)

Ac max ¿ 0,0210,3

=0,07 m2

Ac min¿ 0,010,3

=0,033 m2

Over flow rate = 900 x Vc x 900 x 57

= 48600 gall/day/ft2

= 0,07 fps

= 0,02135 m3/detik

Luas permukaan (As)

As= Qmaks¿ flow rate

= 0,0210,02135

=1m2

Panjang bak ( L )

L= Asb

= 11,41

=0,70 m

- Kedalaman muka air pada saat Q max

dmax = 0,540 ft = 0,16 m

- Kedalaman muka air pada saat Q min

dmin = 0,33 ft = 0,1 m

Volume bak

V = P x L x D

= 2,34 x 10,70 x 0,16

= 1m3

Check waktu detensi



td=VQ

= 10,021

=47,61detik ……….OK !

Free bord

FB = E – dmax – z

FB=0,9144−0,16− (0,256 ×0,3084 )

FB=0,67≈ 0,7 m

Tinggi bak grit chamber (dihitung dari permukaa ruang pasir)

T = dmax + FB

T=0,16+0,7

T=0,86 m

Ruang pasir

Qrat untuk 1 bak = 0,034

2=0,017m3/detik

= 0.60 ft3/detik

= 16,59 L/detik

= 4,38 gallon/detik

= 0,37mgd

Akumulasi rata-rata grit = 6 ft/million gallon

Volume pasir per hari = 6 × 0,37=2,22 ft3

Asumsi tinggi pasir = 12

ft=6 inchi=0,1524 m

Volume ruang pasir = P x L x T

= 1,94 x 1,11 x 0,1524

= 0,328 m3 = 17,65 ft3

Pengambilan pasir= volruan g pasirvol pasir per hari

=11,582,22

=5,21

∴ Pengambilan pasir dilakukan 5 hari sekali



4.1.7 BAK PENGENDAP PERTAMA

Berfungsi untuk menurunkan kadar solid yang terdapat dalam air

buangan dengan cara mengendapkannya secara gravitasi.

KRITERIA DESIGN

- Waktu detensi (td) = 1,5 – 2,5 jam ; tipikal 2 jam

- Over flow rate

pada aliran rata-rata ( 32 – 49 ) m3/m2 hari

pada aliran maksimum ( 80 – 120 ) m3/m2 hari

- Beban pelimpah (weir loading) = ( 125 – 500 ) m3/m2 hari

- Kedalaman bak (2 – 5)m

Sumber: Metcalf Eddy, 1979

- Perbandingan panjang dan lebar ( 3 – 5 ) : 1

- Kemiringan dasar / slope ( S ) : 1 – 2 %

- Efisien penyisihan SS : ( 50 – 75) %

- Efisien penyisian BOD : ( 25 – 40 ) %

PERHITUNGAN

Debit maksimum = 0,042 m2/detik

Pada debit maksimum diambil over flow rate = 80 m3/m2. hari

= 0,556 m3/m2. jam

= 9,259 . 10-4 m3/m2.

detik

Waktu detensi : 1,5 jam

Bak dibuat 3 buah ( 2 beroperasi, 1 cadangan )

q=Q max2

=0,0422

=0,021m3/detik

Volume bak pengendap = Qmax x td

= 0,021 m3/detik ×1,5 ×60 × 60

= 113,4 m3



luas bak= qV 0

= 0,021

9,259 .10−4=22,68 m2

Kedalaman bak= volumeA

=113,422,68

=5m………OK ‼

Perbandingan panjang dan lebar bak 4:1

P : L = 4 : 1

A = P x L = 4L2

22,68 = 4L2

L2 = 5.67

L = 2,38 m

P = 4L = AL

=22,682,38

=9,5 m

Panjang bak yang dihitung pada kenyataannya merupakan panjang zone

pengendapannya.

Panjang bak sebenarnya :

P=2 x (1 sd

1,5)kedalam bak+zone pengendapan

P=2 × (1 )5+9,5

P = 19,5 m

Dimensi bak pengendap : L = 2,38 m

: P = 19,5 m

: A = 46,41 m2

Kedalaman bak (d )=VA

=113,446,41

=2,5 m …………OK ‼

Free board direncanakan = 1 m

Pada saat Qmin

Volume=0,022

×1,5 ×60 × 60

= 54 m3

Kedalaman=VA

= 5446,41

=1.2 m

Sistem Outlet

Saluran pelimpah



Beban pelimpah direncanakan 400 m3/m.hari = 4,63.10-3 m3/m.detik

Aliran maksimum untuk 1 bak = 0,021 m3/detik

Panjang saluran yang dibutuhkan

L= Qbeban pelimpah

= 0,021

4,63 . 10−3=4.56 m

Lebar bak = 2,38 m

Jumlah pelimpah yang dibutuhkan = 4,562,38

=1,9 ≈ 2 pelimpah

Direncanakan lebar saluran pelimpah = 0,5 m

Direncanakan tinggi saluran pelimpah = 0,3 m

Kehilangan tekanan (head loss) pada saluran pelimpah dinyatakan

dengan persamaan:

h0=¿¿ ( Fair dan Geyer )

0,3=¿¿

0,09=hL

2+0,003292,4525 hL

hL2−0,221 hL+0,00329=0

hL=0,205 m

Jadi head loss yang terjadi pada saluran pelimpah :

hL = 0,3 – 0,205

= 0,095 m

Alat ukur

Alat ukur yang digunakan ialah V notch standar 900 dengan jarak 20 cm

dari pusat ke pusat sehingga setiap meter ambang pelimpah terdapat 5

buah V notch.

Jumlah total V notch = 5 x 4,56

= 22,8 ≈ 23

Debit tiap V notch pada saat Q rata-rata

qv=

0,0342

23=7,4.1 0−4m3/detik



Aliran melalui V notch dihitung :

Q= 815

Cd x√2 g x tanθ2

x h52

Dimana : Q = aliran per V notch ( m3/s )

Cd = koefisien of discharge ( 0,584 )

H = tinggi muka air di notch ( m )ϴ = sudut V notch ( 900 )

7,4. 10−4= 815

×0,584 ×√2× 9,81 × tan902

x H 5 /2

7,4. 10−4=1,38 × H 5 /2

H=0,015 m=1,5 cm

Jadi tinggi muka air pada V notch pada saat aliran rata-rata ialah 1,5 cm

Debit tiap V notch pada saat alira maksimum

q=0,02123

=9,2. 10−4 m3/detik

Dengan cara yang sama diperoleh:

H = 0,003 m = 0,3 cm

Jadi tinggi muka air pada V notch saat aliran maksimum adalah 0,3

cm

Penyisihan Ss

Diperkirakan pada bak pengendap pertama ini terjadi penyisihan ss

sebesar 70%

Penyisihan BOD

Akibat adanya waktu detensi selama 1,5 jam akan terjadi pengurangan

konsentrasi BOD yang besarnya tergantung dari over flow rate yang

digunakan dalam design

Tabel 2.3 Removal BOD berdasarkan over flow rate

BOD Removal ( % ) Over Flow Rate ( m3/m2/det )20 0,0010424 0,00025



27 0,0007130 0,0005732 0,0004734 0,0003836 0,0002537 0,00018

Sumber: Waste Water Engineering, fair, geyer & Olun: volume 2

Dari data tabel terlihat bahwa dengan over flow rate 9,259 x 10-4 m3/det

akan terjadi pengurangan BOD sebesar 22,5 %.

4.1.8 TANGKI ALIRAN RATA-RATA

Berfungsi untuk mengatasi fluktuasi aliran, fluktuasi beban BOD

dalam air buangan menjadi rata-rata.

KRITERIA DESIGN

- Talud : 3:1

- Kedalaman minimum ( 1,5 - 2 ) meter

- Free board 1 meter

DESIGN

- Talud : 3 : 1

- Kedalaman minimum = 2 m

- Free board 1 m

- System TAR yang digunakan yaitu in line, artinya TAR berada dalam

sistem ini pencampuran mass loading dapat dijamin lebih baik

PERHITUNGAN

Berdasarkan gambar volume komulatif dan kecepatan pengendapan

diperoleh volume bak 6400 m3

Direncanakan permukaan tangki berbentuk bujur sangkar

Volume limas total=13

x luas alas x tinggi



¿ 13

x (2 a)2 x t

¿ 43

a2 t

Talut 3 : 1

t : a = 1 : 3

maka a = 3t

Jadi volumelimas total = 4/3 ( 3t )2

Jika tinggi limas yang dipancung = 2 m

Maka sisi alasnya = 3 x 2 x 2 = 12 m

Volume limas yang dipancung = 13

×122 ×2=96 m3

Volume limas terpancung = volume TAR

Volume TAR = volume limas total – volume limas dipancung

6400 = 12t3 – 96

t = 8,2 m a = 3t = 24,6 m

Maka panjang sisi tangki = 2a = 49,2 m

Kedalaman = 8,2 – 2 = 6,2

Free board = 1 m

Tabel 2.4. Data debit dan konsentrasi BOD per jam

JamDebit Volume Kumulatif

AliranBOD yg masuk TAR

BOD Mass Loading

(m3/det) (m3) (mg/L) (Kg/jam)

0 - 1 0.020 72 244.29 > 17.591 - 2 0.027 169 256.17 > 24.902 - 3 0.033 288 258.97 > 30.773 - 4 0.036 418 261.00 > 33.834 - 5 0.038 554 262.26 > 35.885 - 6 0.040 698 261.19 > 37.616 - 7 0.032 813 260.72 > 29.787 - 8 0.034 935 261.69 > 32.038 - 9 0.038 1072 260.23 > 35.60

9 -10

0.0361201 258.94 > 33.56



10 -

11

0.0341324 259.65 > 31.78

11 -

12

0.0301432 264.79 > 28.60

12 -

13

0.0281533 263.13 > 26.52

13 -

14

0.0311644 261.69 > 29.20

14 -

15

0.0341767 262.63 > 32.15

15 -

16

0.0361896 262.55 > 34.03

16 -

17

0.0382033 260.92 > 35.69

17 -

18

0.0422184 260.73 > 39.42

18 -

19

0.0382321 261.86 > 35.82

19 -

20

0.0362451 263.37 > 34.13

20 -

21

0.0342573 265.97 > 32.55

21 -

22

0.0312685 265.38 > 29.62

22 -

23

0.0282785 261.34 > 26.34

23 -

24

0.0252875 244.64 > 22.02


Perhitungan BOD Moss loading

1. Volume tiap periode waktu dihitung dengan cara

volume=q ×3600detjam

× 1 jam

Contoh : pada jam 4 - 5

q = 0,038 m3/detik

v = 0,038 x 3600 x 1 = 136,8 m

2. BOD moss loading sebelum diekualisasi

BOD moss loading=q ×CBOD ×3600 dtk

jam×

1k g1000 mg




CBOD = 262,26 mg/L

BOD moss loading = 0,038 x 262,26 x 3,6

= 35,87 kg/jam

3. Volume bak pada tiap akhir perioda

V SC=Vsp+Vi−Vo

Vsc = volume sekarang

Vsp = volume sebelumnya

Vi = volume masuk

Vo = volume keluar x volume rata-rata


Vsc = 0 + 554 – 418 = 136 m3

4. Konsentrasi aliran yag meninggalkan bak

yo=V 1 × X 1+V SP× X sp

V i+V SP

Contoh: pada jam 4 - 5

y0=262,26 ×35,87+0

262,26+0

y0=262,26 mg/L

5. BOD moss loading yang akan diekualisasi

BODmoss loading=y0 ×q× 3600

1000


BOD moss loading = 262,26 ×0,0 34 × 3600

1000=35,87

kg/jam

Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel-tabel berikut:

Tabel 2.5 Perhitungan volume kumulatif dan BOD Moss Loading



JamDebit

BODRemoval BOD di BP

1BOD sisa yang masuk

TAR

(m3/det) (mg/L) (mg/L) (mg/L)0 - 1 0.020 315.22 70.92 244.291 - 2 0.027 330.54 74.37 256.172 - 3 0.033 334.16 75.19 258.973 - 4 0.036 336.78 75.77 261.004 - 5 0.038 338.40 76.14 262.265 - 6 0.040 337.02 75.83 261.196 - 7 0.032 336.42 75.69 260.727 - 8 0.034 337.67 75.98 261.698 - 9 0.038 335.79 75.55 260.239 - 10 0.036 334.12 75.18 258.94

10 - 11 0.034 335.03 75.38 259.6511 - 12 0.030 341.67 76.88 264.7912 - 13 0.028 339.53 76.39 263.1313 - 14 0.031 337.67 75.98 261.6914 - 15 0.034 338.88 76.25 262.6315 - 16 0.036 338.78 76.22 262.5516 - 17 0.038 336.67 75.75 260.9217 - 18 0.042 336.43 75.70 260.7318 - 19 0.038 337.89 76.02 261.8619 - 20 0.036 339.84 76.46 263.3720 - 21 0.034 343.19 77.22 265.9721 - 22 0.031 342.43 77.05 265.3822 - 23 0.028 337.21 75.87 261.3423 - 24 0.025 315.67 71.03 244.64

Sumber: Hasil Analisis

Dari tabel dapat dilihat bahwa nilai BODmass loading tidak ada yang melebihi

nilai BOD yang masuk ke dalam tangki aliran rata-rata (TAR). Oleh karena itu,

pada sistem pengolahan ini tidak perlu ditambahkan tangki ekualisasi.

4.2 Perhitungan Alternatif Terpilih Pengolahan Kedua (utama)

Pengolahan biologis atau disebut pengolahan tingkat dua (sekunder)

adalah proses pengoloahan yang menerapkan aktivitas biologis. Pada dasarnya

pengolahan ini digunakan untuk menghilagkan substansi organik biodegradable

pada air. Pada pengolahan tingkat dua kadang-kadang terjadi pengolahan secara



kimiawi yang bertujuan untuk mengurangi/menghilagkan kontaminan yang tidak

dapat terurai dengan cara penambahan bahan kimia atau melalui reaksi kimia.

Lumpur yang dihasilkan dari pengolahan tingkat satu dan tingkat dua

diolah dalam unit pengolahan lumpur yang bertujuan untuk:

- Mereduksi volume lumpur

- Mengontrol proses pembusukan

- Menstabilkan kondisi lumpur

- Memanfaatkan lumpur untuk keperluan lain.

PROSES PENGOLAHAN YANG DIGUNAKAN

Unit-unit proses pengolahan yang digunakan dapat dilihat dari diagram alir

dibawah ini:

4.2.1 ACTIVATED SLUDGE

Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba

tersuspensi. Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang

mengoksidasi material organic menjadi CO2 dan H2O, NH4. Dan sel biomassa

baru. Proses ini menggunakan udara yang disalurkan melalui pompa blower

(diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan

mengendap di tangki penjernihan. Kemampuan bakteri dalam membentuk flok


Promary Treatment

Activated Sludge

Clarifier

Desinfeksi

Thickener

Digester

Dewatering

Final Disfosal


menentukan keberhasilan pengolahan limbah secara biologi, karena akan

memudahkan pemisahan partikel dan air limbah.

Activated sludge berfungsi untuk mengolah air buangan melalui proses aerobik

dengan bantuan mikroorganisme.

Kriteria design Volatile Suspended Solid (VSS) yang masuk reaktor diabaikan

Ratio food / mikroorganisme (F/M) = (0,2 – 0,6) Kg BOD5 / Kg MLVSS

Volumetric Loading : (0,8 – 2,0) Kg.BOD5/m3

Mean all Residence time : (5 – 15) hari

Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (MLVSS) = (3000 – 6000) mg/L

V/Q = waktu detensi = td = (4 – 8) jam

Ratio resirkulasi = R = 0,25 – 1,0

Kedalaman tangki aerator = (3 – 5) m

Free Board : (0,3 – 0,6)

Konsentrasi O2 = (1 – 2) mg/L

Volume udara : (0,5 – 2) ft3/gall

Kandungan BOD5 dan TSS dalam effluent < 20 mg/L

PerhitunganKonsentrasi BOD terlarut dalam effluent

a. Bagian yang terurai dari effluent biological solids.Asumsi effluent mengandung 22 mg/L biological solids dan terbiodegradable 65%BOD ultimate = 0,65 x 22 x 1,42 = 20,3 mg/LBOD dalam effluent SS = 20,3 x 0,68 = 13,8 mg/L

b. Effluent diharapkan mengandung BOD5 sebesar 20 mg/LEffluent BOD5 = influent BOD5 terlarut + BODs dalam effluent SS

20 = S + 13,8S = 6,2 mg/L

Jadi influent mengandung 6,2 mg/L BOD5 terlarut

1. Effluent TSS dan BODs dari Primary Treatment

Q = 0,033 m3/det = 2851,2 m3/hari



BOD5 (removal 22,5%) =641,52 kg/hari

= 641,522851,2

x 1000 = 225 mg/l

TSS (Removal 70%) = 1995,2 kg/hari

= 1995,22851,2

x 1000 = 700 mg/l

2. Kuantitas lumpur yang dibuang tiap hari

Y abs = Y

1+kd . dc

dimana Y abs = observed Yield

Y = koefisien kecepatan pertumbuhan m.o

Kd = koefisien delay m.o (waktu -1)

dc = mean cell residence time (hari)

Yobs = 0,5

1+0,06 .10=0,3125 hari−1

Mass Volatile Woste (TVSS)

Px= Yobs (So . S) Q

dimana So = konsentrasi substrat Inf. ivent air buangan (mg/l)

S = Konsentrasi substrat effluent a.b (mg/l)

Q = debit a.b

Px = 0,3125 (700−6,2 ) 2851,2 m3/hari

1000 gr /kg

Px= 618 kg/hari

Asumsi MLUSS/MLSS = 0,8

Masa lumpur untuk Suspended Solid (TSS)

Px(S) = 6180,8

= 772,5 kg/hari



3. BODs yang masuk reactor = 225 mg/l

TSS = 7200 mg/l

Q = 0,033 m3/dtk = 2851.2 m3/hari

Influent bak aerasi ditingkatkan 5 - 10 % untuk mengatasi penetapan yang

tidak pasti.

Jadi BODs = 236,25 mg/l

TSS = 735 mg/l

Q = 0,034mg/l = 2837,6

4. Efisiensi reaktor 236,25−6,2

236,25= x 100% = 97,73%

Efisiensi pengolahan seluruhnya = 236,25−20

236,25 x 100% = 92,67%

5. Volume Reaktor

V = Q. dc .Y (So−S)

X (1+kd .dc )

Dimana dc = mean cell residence time 10 hari

Y = Yield pertumbuhan

So = konsentrasi BODs influen

S = konsentrasi MLUSS dalam bak aerasi

kd = koefisien endogenasi decay

V = 2837,6

m3

h arix10 hari x0,5 x (236,25−6,2)

3500(1+0,06 x 10)=582,8 m3

Direncanakan 4 bakaerasi

Volume 1 bak = 291 m3

p : l = 4 : 1

kedalaman bak = 4,5 m

A = 65 m2

4 L2 = 65 m2



L2 = 16,25 m

L = 4 m

p = 4L = 16m

Free board = 0,5 m

6. Return Sludge Rate

MLSS ( Q + Qr ) = Tss dalam sludge x Qr

4500 (Q + Qr) = 10000.Qr

4500Q + 4500Qr = 10000Qr

4500Q = (10000 – 4500)Qr

Qr

Q=4500

5500=0,81

Qr = Q x 0,81

Qr = 0,034 x 0,81

Qr = 0,2754 m3/detik

7. Cek waktu Periode Aerasi

periode aerasi=VQ

=582,80,034

×1

3600=4,7 jam

8. Cek Food / Mikroorganisme ; F/M = U

u=Q0 ( S0−S )

Vx

u=2837,6 (236,25−6,2 )

582,8 ×3500

= 0,32 / hari …….OK!!

9. Cek organik loading ¿S0 x Q

V

= 236,25× 2837,6

582,8 ×1000

= 1,15 kg BOD5 / m3 / hari……….OK !

10. Massa BODs ultimate yang dimanfaatkan



¿Q ( S0−S ) (103 g/kg )−1

0,68

¿2837,6 (236,25−6,2 )

0,68 × 1000

¿959,98 kg /hari

11. Kebutuhan udara teoritis

¿Q ( S0−S )

BODs /BODL

−1,42 Pa

= 2777,8 – (1,42 x 919)

= 1472,84 kg/hari

Kebutuhan udara

O2 dalam udara = 23,2%

Berat jenis udara = 1,201 kg/m3

Kebutuhan udara = 1472,84

0,23 ×1,201=5331,9 m3/hari

Efisiensi diffuser = 8%

Kebutuhan udara = 5331,9

0,08=66649,1 m3/hari

Udara yang disediakan = 150% udara teoritis

Total design udara = 66649,1 x 1,5

= 99973,7 m3/hari

= 1666,2 m3/menit (untuk 4 bak)

= 416,5 m3/menit (untuk 1 bak)

12. Volume udara yang disupply/kg BODs yang dihilangkan

¿66649,1

m3

h ari×1000

grkg

(236,52−6,2 ) grm3 × 2837,6

= 102.10 m3/kg

Volume supply udara/m3 air buangan yang diolah

¿ 66649,102837,6

=23,48 m3/m3



Volume supply udara (m3/hari)/m3 volume tangki aerasi

¿ 66649,10582,8

=114,36 m3/m3 hari

13. Design system diffused aerator

Jenis aerator yang digunakan diffuser tube

Dimensi tube = 600 x 75 mm

Discharge = 0,21 m3udara standar/menit/tube (7,4 cfm)

Total jumlah diffuser tube/bak aerator = 102,10

0,21=486,2 ≈ 486 tube

Dalam lebar bak aerasi dibuat 10 baris diffuser tube

Jumlah diffuser tube/baris = 48610

=48,6

4 knee joint dan swing joint vertical hanger pipe / baris

Maka jumlah diffuser tube/hanger pipe = 48,6

4=12,15 ≈ 12 tube

14. Head loss dalam pipa dan diffuser

Faktor friksi untuk pipa pembawa udara :

f =0,029 × D0,027

Q 0,140

D dalam mm

Q dalam m3/menit

Head loss dalam pipa :hL=fLD

∙ h v

hL=9,82 ×10−8 f¿Q2

P D 5

Dimana:

hL = head loss, mm H2O

T = temperatur dalam0K

= T0 (P/P0)0,283

L = panjang equivalen, m

T0 = temperature udara ambient, 0K

P0 = tekanan barometric ambient, atm

P = tekanan supply udara, atm


Total losses dalam pipa 20,4967 mmLosses dalam filter udara 55 mmLosses dalam silencers (centrifugal) 30 mmLosses dalam perlengkapan pipa = 10% 3 mmSubmergence (kedalaman air diatas diffuser) 4000 mmDiffuser Losses, fine bubble diffuser tube 350 mmClogging yang diizinkan masih terjadi dalam kondisi darurat 880,2 mmTotal 5338,697 mm

5,34 m17,52 ft


hv = velocity head, mm H2O

Q = aliran udara, m3/mnt

D = diameter pipa, m

T=T 0( PP0 )

0,283

T=303( 1,560,95 )

0,283

= 348,66 oK

Tabel 3.1. Head loss dalam pipaf Air flow Velocity L hL

(cm) (m3/min) (m/min) (m) (mm)0 - a Horizontal diffuser header 10 2,73 347,58 1,3 0,024 0,5000a - a' Hanger pipe 26 tube 10 5,46 695,19 4,5 0,021 6,2412a' - b Pipe Header untuk 1 hp 20 5,46 173,80 2,4 0,022 0,1060b - c Pipe Header untuk 2 hp 20 10,92 347,59 2,4 0,020 0,3826c - d Pipe Header untuk 3 hp 20 16,38 521,39 2,4 0,018 0,8108d - e Pipe Header untuk 4 hp 20 21,84 695,19 2,4 0,018 1,3812e - f 50 43,68 222,46 7 0,016 0,1527f - g 50 87,36 444,92 7 0,015 0,5511g - h 50 131,04 667,38 7 0,014 1,1677h - i 50 174,72 889,84 7 0,013 1,9894i - j 50 218,4 1112,30 7 0,013 3,0070j - k Pipa utama dari kompresor untuk 2 bak aerasi 65 436,8 1316,33 10 0,012 4,2070

Jalur Keterangan f

Total 20,4967

15. Design blower

Diketahui 1 atm standar = 10,34 m air

Absolute supply pressure = (5,34 + 10,34) / 10,34

= 1,52 atm

16. Power yang dibutuhkan

ρw=W ∙ R ∙T 0

8,41 e [( PP0

)0,283

−1]TEKNIK LINGKUNGAN 53


Dimana : ρw = kebutuhan power untuk masing-masing blower kW

W = flow dari udara, kg/det

R = konstanta gas, 8,314 kJ/K mole 0K

8,41 = konstanta untuk udara, kg/ k mole

T0 = temperature inlte, 0K

P0 = tekanan inlet absolute, atm

P = absolute outlet pressure, atm

e = efisiensi mesin (70-80) %

jika diasumsikan efisiensi mesin 75%, maka:

ρw=102,10

m3

menit×1,201

kgm3 × 8,314

kJKmole

×303 K.o

8,41kg

K mole

×0,75 × 60detikmenit

[( 1,510,95 )

0,283

−1]

= 149,08 kW

= 202,69 Hp

4.3 Perhitungan Alternatif Terpilih Pengolahan Ketiga

4.3.1 Bak Pengendap ke - II

Bak pengendap kedua berfungsi untuk mengendapkan zat padat yang

terdapat pada air buangan yang sudah melalui pengolahan biologis

Kriteria design

Over flow rate = 16 - 32 m3/m2hari

Loading = (3 - 6) kg/m3/jam

Kedalaman = (3,5 - 5) m

Weir loading = (125 - 500) m3/m2hari

Φ bak = (3 - 60) m

Kemiringan dasar saluran = 60 mm/m

Waktu detensi = 2 - 4 jam

Sumber : Met Calf dan Eddy, 1985

Perhitungan

1. Direncanakan dibuat 2 bak sedimentasi



Q yang masuk pada bak sedimentasi = Qav

= 0,034 m3/detik

Aliran untuk 1 bak = 0,017 m3/detik

Waktu detensi direncanakan 2,5 jam

Volume bak = Q x td

= 0,017 x 2,5 x 3600

= 153 m3

Direncanakan over flow rate = 32 m3/m2.hari

A = q

V 0

=( 0,01732 )× 86400

A = 45,9m2

Daiameter bak = d = ( 4× 45.9π )

12 = 7,64 m

Tinggi bak = Volume

A= 153

14

π .7,642=3,33 m

Free board = 0,5 m

Total kedalaman = 3,86 m

2. Sistem Inlet

Digunakan centre feed yaitu air buangan dialirkan melalui bagian

tengah bak dengan menggunakan pipa cast iron f 400 mm

v=QA

= 0,01714

π ∙ (0,4 )2=0,13m /detik

3. Ruang lumpur

Asumsi konsentrasi lumpur yang diresirkulasi = 10000 mg/L

Qr

Q=0,81

Qr = 0,81 x 0,1407 = 0,027 m3/detik

Berat MLVSS yang dialirkan ke Activated Sludge

= 27 L/detik x 10000 mg/L

= 270000 mg/detik



= 270 gr/detik

TSS yang dihasilkan dalam bak aerasi = 1148,75 kg/hari

= 13,29 gr/detik

TSS pada effluent Activated Sludge = 270 + 13,29

= 283,29 gr/detik

Ratio MLVSS / MLSS = 0,8

Q yang dialirkan ke Thickener

Qwaste = TSSL/XR ;

dimana XR = Konsentrasi lumpur yang diresirkulasi = 10000 mg/L

TSSL = TSS dalam effluent Bak Pengendap II

TSSl = TSS yang dikehendaki sebesar 15 mg/L

TSSl = 15 mg/L x Ql

= 15 mg/L x 0,034 x 103L/d = 510 mg/detik

= 60 kg/hari

TSSL = TSS - TSSQ

= 283,29 – 60

= 223,9 kg/hari

Qwaste =

223,9kg

hari

10kg

m3

=22,3m3

hari=0,25 L/d

Untuk 1 bak = 1,12/4 = 0,0625 L/d

Berat SS untuk masing-masing bak = 3 gr/detik

= 260 kg/hari

(kadar SS = 4%)


1,5

Y

0,5


Berat Lumpur = 100

4×260=6500 Kg

Berat jenis Lumpur = 1,03 kg/L

Volume lumpur = 18007,5 = 18 m3

Volume ruang lumpur didesain dengan bentuk kerucut terpancung

Dinding ruang lumpur dibuat miring (vertical : horizontal = 2 : 1)

Alas = (0,5 – 1,5) m

Atas = (1,5 – 1,5) m

X = 1,52

–0,52

X/Y = ½

Y = 2 ×(1,52

–0,52

)

Tinggi prisma terpancing = 2 x (1,52

−0,52

)

= 1 m

Volume ruang lumpur = 13

(1,53−0,53 )

= 1,08 m3

Periode pengambilan lumpur = 1,08 / 18

= 0,06 hari = 1,44 jam

4. Sistem Effluent

Digunakan alat ukur Vnotch 90o

Panjang effluent weir plate = d = d = x 7,64 = 24 m

Jarak antara Vnotch, dari pusat ke pusat = 40 cm

Jumlah pelimpah = 24

0,40=60 ≈ 60



Debit pelimpah = q0 = 0,2114

60

= 3,52 x 10-3 m3/detik

Tinggi muka air pada pelimpah = h0 = [ q1,4 ]

25

= [ 3,5 ∙ 1−31,4 ]

25

= 0,094 m

= 9,4 cm

Saluran pengumpul supernatant

Bentuk segi empat

L = 1 m

v = 0,6 m/detik

Weir loading = 30000 gall/hari.ft2

Panjang saluran = 2r = 87,92 m

Q = 0,8457 m3/detik4

= 0,2114 m3/detik

Across = 0,2114 / 0,5

= 0,35 m2

Tinggi saluran = 0,35

1=0,35 m

4.3.2 Sludge Thickener

Berfungsi untuk mengurangi kadar air pada lumpur sehingga dapat

mengurangi volume lumpur yang akan diolah.

Kriteria design

Lumpur berasal dari unit primary treatment dan secondary treatment dengan

kadar lumpur = (4 - 9) %

Surface loading = (400 - 900) gallon per day/ft2

Solid loading = (8 - 16) lb/ft2hari

Tinggi sludge thickener = (10 - 15) ft



Sludge volume ratio = (0,5 - 2,0)

Perhitungan :

1. Berat solid dari BP I = 6088,32 kg/hari

Berat solid dari BP II = 1148,75 kg/hari

Total SS yang masuk = 6088,32 kg/hari + 1148,75 kg/hari

= 7237,07 kg/hari

Konsentrasi solid = 5%

Berat lumpur dari BP I = 100

5×6088,32=121766,4 kg/hari

Berat lumpur dari BP II = 100

5×1148,75=22975 kg/hari

Total = 121766,4 + 22975

= 144741,4 kg/hari

2. Luas permukaan thickener = Berat SS

Solid Loading

Solid loading = 16 lb/ft2/day = 78,12 kg/m2.day

A =

7237,07kg

h ari

78,12kg

m2 ∙hari

=92,64 m2

f bak = [ 4 Aπ ]

12

= [ 4× 92,64π ]

12

= 10,86 m

Dibuat 2 buah bak

Luas tiap bak = 46,32 m2

f tiap bak = 7,68 m

Kedalaman bak direncanakan = 3,5 m

Volume bak = A x H

= 14

π 7,682×3,5

= 162,05 m3



Free board = 0,6 m

3. Kadar solid campuran = 7237,07

144741,4× 100 %=5 %

Kadar air = 95%

Pada BP I

Konsentrasi solid = 6088 × 106 mg

h ari

0,142.103 ×86400

= 496,21 mg/L

Fixed matter = 0,4 x 496,21 = 198,48 mg/L

Volatile matter = 0,6 x 496,21 = 297,77 mg/L

Pada BP II

Konsentrasi solid = 7237,07 x 106

0,114 . 103 ×86400

= 734,75 mg/L

Fixed matter = 0,7 x 734,75

= 514,325 mg/L

Volatile matter = 0,3 x 734,75

= 220,425 mg/L

Kadar fixed matter = [ 514,325+198,48496,21+734,75 ]×100 %

= 57,90%

Kadar volatile matter = (100 – 57,90)% = 42,1%

Brt jnis solid campuran = (0,579 x 1,3) + (0,421 x 2,5) = 1,8052

Brt jnis lumpur campuran = (0,05 x 1,8052) + (0,95 x 1) = 1,04

Volume lumpur yang masuk = 144741,4

1,04×

11000

=139,17 m3/hari

Volume SS yang masuk = 7237,07

1,75=4135,47 L/hari

= 4,13 m3/hari

Volume air yang masuk = 139,17 – 4,13

= 135,04 m3/hari

Kadar lumpur effluent direncanakan mengandung 8% solid dan 92% air



Berat jenis lumpur = (0,08 x 1,75) + (1 x 0,92) =1,06

Berat lumpur yang keluar = 100

8×7237,07

= 90463,375 kg/hari

Volume lumpur yang keluar

V = 90463,375

1,06=85342,81 L/hari = 85,34 m3/hari

Volume air = 101,62

Volume air yang keluar = 135,04 – 101,62

= 33,42 mg/L

4.3.3 Sludge Digester

Berfungsi untuk:

- Menguraikan zat organik yang volatile

- Mereduksi volume lumpur

- Menguraikan zat-zat beracun yang terdapat dalam lumpur

Kriteria design

Detention time = (10 – 20) hari

Gas yang dihasilkan = (0,75 – 1,12) m3/kg

Kemampuan menurunkan VSS = (40 – 50) %

Solid Loading = (2,4 – 6,4) kg/m3. Hari

Sumber : Syed.R.Kasim

Perhitungan:

1. Berat lumpur dari thickener = 90463,375 kg/hari

Volume lumpur dari thickener = 85,34 m3/hari

Jumlah air yang masuk = 67,7 m3/hari

2. Dalam tangki terjadi reduksi volatile matter = 50%

VM reduksi = 42,1% x 0,5 = 21,05%

VM sisa = 21,05%

Fixed matter tidak mengalami reduksi



FMout ¿57,90 %

(57,90 %+21,05 % )=73,34 %

VMout ¿21,05 %

(57,90+21,05)=26,66 %

3. Kadar air effluent = 90%

Kadar sisa effluent = 10%

Berat jenis Solid = (0,7334 x 2,5) + (1,3 x 0,2666) = 2,2

Berat jenis lumpur = (1 x 0,9) + (0,1 x 2,2) = 1,12

4. Berat lumpur effluent = 10010

×7237,07

= 72370,7 kg/hari

Volume lumpur yang keluar = 72370,7 / 1,12

= 64616,69 L/hari

= 64,62 m3/hari

5. Effisiensi digester

E=(VM

FM )∈−( VMFM )out

( VMFM )∈¿×100 %¿

E=( 42,157,90 )−( 26,66

73,34 )( 42,157,90 )

× 100 %

E = 50%

6. Kapasitas Digester

B=0,08 (2−fVM ) Wt

1−WM

Dimana : B = kapasitas digester (ft3)

F = digester VM dalam waktu t = 50%

VM = %VM = 42,1%

W = Berat solid yang dimasukkan (lb/hari)

t = waktu detensi (hari)



WM = kadar air rata-rata dalam digester

= (92+90)/2 = 91%

B=0,008 (2−0,5 × 0,421 ) (7237,07 /0,454 )×15 hari

1−0,91

B = 38034,47 ft3

B = 1077,02 m3

Tabel Volume Tangki Sludge Digester

16 20 24 28 32

20 2,5 5,28 6,54 7,8 9,05 10,3125 3,12 8,36 10,33 12,2 14,26 16,2230 3,74 12,19 15,02 17,86 20,67 23,535 4,37 16,79 20,04 34,49 27,74 32,0840 5 22,3 27,23 32,26 37,29 42,2845 5,62 28,42 34,78 41,14 47,5 53,8650 6,25 35,4 53,36 51,12 59,6 66,92

Diameter tangki (ft) Depth Bottom Line (ft)Side wall depth of water (ft)

Volume digester (x 1000 ft3

Sumber: Parker, 1975

Dari tabel diperoleh untuk volume digester = 1358,5 m3

Kedalaman bak = 7m

Diameter bak = 50ft = 15,24 m

Kedalaman kerucut = 6,25ft = 1,91 m

Volume bak sebenarnya = volume silinder + volume kerucut

= (H x ¼ d2) + (1/3 x ¼d2t)

=

(7× ¼× 3,14 ×15,242)+(13

×¼ ×3,14 × 15,242 ×1,91)

= 1393 m3



Digester heating

Panas yang dibutuhkan = HR = Q.Cp.(T2 - T1)

Dimana HR : Panas yang dibutuhkan (J/hari)

Q : Berat sludge (kg/hari)

Cp : spesifik heat lumpur (4200 J/kgoC)

T2 : Temperatur digester (oC)

T1 : Temperatur thickener sludge (oC)

HR = 90463,375 kg/hari x 4200 J/kgoC x (30 – 20)OC

= 0,38 x 1010 J/hari

= 6780808,84 BTV/hari

Panas yang hilang , HL = UAt(T2 – T1)

Dimana HL : Heat Loss (J/jam)/(BTV/hari)

U : Koefisien heat transfer (J/detik.m2. oC)

A : Area dimana heat loss terjadi (m2)

T2 : digester operating temperature

T1 : temperature

Temperatur diatas permukaan tanah = 75oF

Temperatur diluar tangki di bawah tanah = 50oF

Harga t : atap = 0,24

Tanah = 0,25

Bawah tanah = 0,18

Lantai = 0,12 m2

Luas dasar = ¼ d2

= ¼ 15,242

= 182,32 m2

Luas dinding bagian atas = x 15,24 x 2/3 x 7

= 223,31 m2

Luas dinding bagian bawah = x 15,24 x 1/3 x 7

= 111,65 m2



Luas atap = ¼ x 15,392 = 186,09 m2 (tebal dinding = 0,5)

Kehilangan panas :

Atap = 0,24 x (186,09 / 0,3048) x (100 – 75) = 3663,18 BTU/jam

Dinding bawah = 0,18 x (111,65 / 0,30482) x (100 – 75) = 5408,23

BTU/jam

Dinding atas = 0,35 x (223,31 / 0,30482) x (100 – 75) = 21032,96

BTU/jam

Dasar = 0,12 x (182,32 / 0,30482) x (100 – 75) = 5887,62 BTU/jam

Total = 35991,99 BTU/jam

Panas yang dihasilkan

1 lb volatile solid menghasilkan 12 ft3 gas

1 ft3 gas = 700 BTU

VM yang dihasilkan = 0,5 x 0,421 = 0,2105

Berat solid = 7237,07 kg/hari

= 15954,84 lb/hari

Panas yang dihasilkan = 0,183 x 12 x 700 x 15954,84

= 24525780,05 BTU/hari

Kebutuhan panas total = kehilangan panas + kebutuhan panas

= (35991,99 x 24) + 6780808,84

= 7644616,6 BTU/hari

Sisa panas = panas yang dihasilkan – kebutuhan panas total

= 24525780,05 – 7644616,6

= 16881163,45 BTU/hari

= 24115,94 ft3/hari

Dimensi tangki gas

Produk gas = 24115,94 ft3/hari

Direncanakan 6 tangki

Kapasitas tangki gas = 30%

= 30% x (24115,94/6)

= 1205,797 ft3



h = 10 ft = 3,048 m

A = 120,58 ft2

f = 13,87 ft = 4,2 m

4.4 Perhitungan Alternatif Terpilih Pengolahan Lanjutan (optional)

4.4.1 Sludge drying bed

Berfungsi untuk mengurangi kadar air dalam lumpur

Kriteria design

Perioda pengeringan (10 - 15) hari

Tebal lumpur (8 - 12) inchi

Media bed : Tebal pasir = (8 - 12)’’

ES = 0,3 - 0,75 m

UC = 4

Tebal kerikil = 1 ft

Φ = ½ - 1 inch

Perhitungan

Direncanakan 6 buah sludge drying bed (5 beroperasi, 1 cadangan)

Perioda pengeringan = 10 hari

Tebal lumpur = 12” = 30 cm

Tebal pasir = 12” = 30 cm

Volume lumpur dari digester = 81,45 m3/hari

Lumpur yang masuk = 81,45 x 10 hari = 814,5 m3

Luas permukaan untuk masing – masing sludge drying bed

As = V /2

T=814,5 /5

0,6=271,5 m2

Direncanakan : P : L = 3 : 1 maka P = 3L

As = 3L2

L = √ 271,53

L = 9,5 m

P = 3L = 28,5 m



4.4.2 Desinfeksi

Berfungsi untuk :

Mereduksi bakteri pathogen khususnya golongan coli di dalam effluent hasil

pengolahan air buangan sebelum dibuang kebadan penerima.

Mengurangi konsentrasi ammonia yang terdapat dalam air buangan

Kriteria design

Dosis kaporit (3 - 10) mg/l

Kadar CaCOCl2 = 60%

Pembubuhan dilakukan dengan menggunakan bak mom dengan kapasitas

pembubuhan 500 cc/menit

Waktu kontak 15 - 45 menit

BJ kaporit = 0,8 - 0,88 kg/L

Menggunakan bak khlorinasi

Kecepatan pada saluran bak klorinasi

= (2 - 4,5) m/jam

= 0,038 m/detik

= 0,075 ml

Perhitungan

1. Asumsi dosis yang digunakan = 10 mg/L

Kebutuhan kaporit = 10060

×10mgL

× 0,034m3

detik

= 566,6 mg/detik

= 0,5666 gr/detik

= 33,96 gr/menit

= 48,95 kg/hari

2. Kapasitas pembubuhan = 1000 cc/menit

Kadar kaporit dalam larutan =

kebutuh an kaporitkapasitas pembubu h an × specific gravity

= 33,96

1000× 0,85



= 4%

3. Perioda pengisian direncanakan = 24 jam

Kapasitas bak mom = 1000 x 24 x 60

= 1440000 cc = 1,44 m3

Ukuran bak mom = P = 2 m

L = 1,2 m

t = 0,6 + 0,2

= 0,8 m (free board)

4. Volume kaporit / hari = 48,95 kg /hari

0,85

= 0,057 m3

Volume air pelarut = ( 84,2415,76 )× 0 , 057

= 0,30 m3

Volume kaporit + volume air pelarut = 0,057 + 0,30

= 0,357 m3

5. Dimensi bak khlorinasi

Asumsi kecepatan dalam saluran (VL) = 0,06 m/detik

td = 20 menit

Volume bak = Q x td

= 0,034 x 20 x 60

= 40,8 m3

Panjang total saluran = V x td

= 0,06 x 20 x 60

= 72 m

Direncanakan lebar saluran = 2 m

Luas penampang saluran = Qav

V L

=0,0 340,06

=0,56m2

Kedalaman efektif = 0,56 / 2

= 0,28 m



Free board = 0,6 m

Kedalaman total = kedalaman efektif + free board

= 0,28 + 0,6

= 0,88 m

Volume bak sebenarnya = 2 x 0,88 x 72

= 126,72 m3

Cek td = 126,72

0.0 34 ×60=62,11≈ 62menit

Direncanakan jumlah saluran = 5 buah

Jumlah belokan = 5 – 1 = 4 buah

Panjang bak = L

72 = ((L – 2) + 2 )4 + (L – 1)

72 = 4L – 8 + 8 + L – 1

72 = 5L – 1

73 = 5L

L = 14,6 m

6. Jari-jari hidrolik (R)

A = 0,88 ×2

2+(2 ×0,88)=0 , 46

n = 0,015

S = 0,0152× 0,0 62

0,8 843

=1,109 ∙106

m/m

H = S x L

= 1,109.10-6 x 14,6

= 1,62.105 m

7. Kehilangan tekanan dalam bak (h)

Vbelokan = 3 x Vlurus

= 3 x 0,06

= 0,18 m/d

h=mV 2

2 g+(m−1 )

V b2

2 g+

n2 V L2 L

R43



h=50,0 62

2 ∙9,81+4 ×

0,182

2∙ 9,81+ 0,0152 ×0,0 62×72

0,5343

h=0,007659 m

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan.

Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari perencanaan ini adalah

sebagai berikut :

1. Bangunan pengolahan air limbah yang direncanakan di Kecamatan

Pontianak Selatan dapat menurunkan konsentrasi zat-zat pencemar yang

berupa TSS, BOD5, minyak dan lemak serta phospor.

2. Konsep dan Teknologi yang digunakan dalam pengolahan air limbah di

Kecamatan Pontianak Selatan disesuaikan dengan parameter pencemar

yang akan diolah supaya lebih efisien.



5.2. Saran.

Akan lebih baik apabila disediakan teknologi alternatif pengolahan air

buangan apabila sistem pengolahan yang pertama kurang berfungsi optimal

dikarenakan semua data merupakan data sekunder dan asumsi penyusun

laporan.


Documents

Laporan PBPAB dowload