perhitungan kebutuhan oksigen aktual aerated lagoon

Laporan Khusus Kerja PraktikEvaluasi Kebutuhan Oksigen Aktual Aerated Lagoon

di Unit 3 WWTP #48 Badak LNG, Bontang

IV-1Ariella Inca / 3311100059Jurusan Teknik LingkunganInstitut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

BAB 4

PEMBAHASAN

4.1. Karakteristik Limbah Domestik Aerated Lagoon WWTP #48Limbah domestik yang masuk ke dalam WWTP #48 Badak LNG berasal dari

perumahan di Badak LNG, perkantoran di zona 3, sarana rekreasi, tempat beribadah, danlimbah non B3 cair Rumah Sakit. Berikut ini adalah karakteristik influen dan efluen limbahdomestik aerated lagoon WWTP #48 Badak LNG pada bulan Mei dan Juni.

Tabel 4.1. Karakteristik Influen dan Efluen Aerated LagoonBulan Mei WWTP #48 Badak LNG

Parameter Uji Unit Spesifikasi Inlet Header OutletpH - 6-9 7.58 6.84

BOD mg/L 100 75 6

COD mg/L 150 139 17

TSS mg/L 150 103 38

NH3N mg/L 10 8.99 4.06

Minyak & Lemak mg/L 10 8 6

Benda Terapung - Nihil Nihil Nihil

Debit m3/hari 2000 831

Tanggal pengambilan sampel : 08 Mei 2014

Jam pengambilan sampel : 13:00

Tanggal analisis : 08 Mei s.d. 18 Mei 2014

Sumber : Laboratory and Environment Control

Tabel 4.2. Karakteristik Influen dan Efluen Aerated LagoonBulan Juni WWTP #48 Badak LNG


BOD mg/L 100 22 4

COD mg/L 150 60 21

TSS mg/L 150 28 31




BAB 4

PEMBAHASAN





BOD mg/L 100 75 6

COD mg/L 150 139 17

TSS mg/L 150 103 38

NH3N mg/L 10 8.99 4.06










BOD mg/L 100 22 4

COD mg/L 150 60 21

TSS mg/L 150 28 31




BAB 4

PEMBAHASAN





BOD mg/L 100 75 6

COD mg/L 150 139 17

TSS mg/L 150 103 38

NH3N mg/L 10 8.99 4.06










BOD mg/L 100 22 4

COD mg/L 150 60 21

TSS mg/L 150 28 31




Parameter Uji Unit Spesifikasi Inlet Header OutletNH3N mg/L 10 1.72 1.85




Tanggal pengambilan sampel : 05 Juni 2014


Tanggal analisis : 05 Juni s.d. 10 Juni 2014


4.2. Perhitungan Evaluasi Kinerja Aerated Lagoon WWTP #48 Badak LNGPada unit 3 WWTP #48 Badak LNG proses pengolahan menggunakan communitor, 4

aerated lagoon yang masing-masing dilengkapi surface aerator, 1 buah maturing lagoon,serta desinfeksi (gambar 4.1.). Aerated lagoon merupakan modifikasi dari sistem tangkiaerasi namun tanpa adanya sludge recycle. Hal ini memudahkan dalam operasional karenaprinsip dasar dari reaktor ini adalah membiarkan mikroorganisme bekerja mendegradasi zatpencemar organik dengan memberi suplai oksigen sesuai dengan kebutuhan mikroorganismeuntuk melakukan proses tersebut. Berikut ini adalah pembahasan dari masing-masing unitpada unit 3.






























Gambar 4.1. Diagram Alir Aerated Lagoon

4.2.1. CommunitorCommunitor adalah alat pengolah air limbah secara fisik. Communitor digunakan

untuk menghancurkan atau mereduksi ukuran padatan yang tidak seragam menjadi bagian

KE PARIT

LAGOON LAGOON

LAGOON LAGOON

MATURINGLAGOON

RAWSEWAGE

InjeksiChlorine







KE PARIT

LAGOON LAGOON

LAGOON LAGOON

MATURINGLAGOON

RAWSEWAGE

InjeksiChlorine







KE PARIT

LAGOON LAGOON

LAGOON LAGOON

MATURINGLAGOON

RAWSEWAGE

InjeksiChlorine




yang lebih kecil. Communitor ini dilengkapi dengan pisau-pisau pemotong. Pada communitorini tidak terjadi degradasi konsentrasi air limbah.

Communitor pada WWTP #48 Badak LNG ini memiliki rotating drum yang berputaruntuk mendorong kotoran-kotoran untuk dihancurkan, karena akan terhimpit oleh rotatingdrum dan housing communitor. Communitor ini berputar pada putaran 35 RPM, digerakkanoleh sebuah motor penggerak dengan kekuatan 3 HP, menggunakan tenaga listrikbertegangan 380 Volt / 50 Hz.

Gambar 4.2. Communitor

4.2.2. Aerated LagoonPada unit 3 pengolahan limbah WWTP #48, secondary treatment yang digunakan

adalah aerated lagoon. Aerated lagoon merupakan unit pengolahan biologis dengan prinsipsuspended growth, dimana pada unit ini dilakukan aerasi pada air limbah untuk menjagapertumbuhan mikroorganisme pada air limbah. Secondary treatment ini diharapkan mampumeremoval konsentrasi limbah seoptimum mungkin.

Pada tiap lagoon dilengkapi dengan satu buah floating aerator, untuk memberikanpasokan udara ke lapisan atas cairan yang dihuni oleh bakteri-bakteri aerob, sehinggapopulasi bakteri-bakteri aerob ini dapat terjaga. Udara yang diperlukan pada proses lagoon

SPEED REDUCER

WASTE WATEROUTLET

WASTEWATERINLET

MOTOR PENGGERAK

ROTATING DRUM










SPEED REDUCER

WASTE WATEROUTLET

WASTEWATERINLET

MOTOR PENGGERAK

ROTATING DRUM










SPEED REDUCER

WASTE WATEROUTLET

WASTEWATERINLET

MOTOR PENGGERAK

ROTATING DRUM




ini berkisar antara 2,5 pound ~ 3 pound oksigen untuk setiap pound BOD. Aerator mekanisyang disediakan, masing-masing mampu memberikan oksigen sebesar 2,4 kg oksigen/kwh.Setiap aerator memiliki kekuatan 26,5 HP. (Utilities I Badak LNG)

Berikut adalah perhitungan kebutuhan oksigen aktual aerated lagoon.

4.2.2.1. Perhitungan Kebutuhan Oksigen Aktual Aerated Lagoon bulan Mei Q influen = 831 m3/hari BOD influen = 75 mg/l

COD influen = 139 mg/l

TSS influen = 103 mg/l

Suhu air = 30C

Suhu udara = 30C

Dimensi lagoon : Panjang permukaan = 24 m Lebar permukaan = 24 m Panjang dasar lagoon = 24 m Lebar dasar lagoon = 24 m H total = 3 m

Perhitungan :

1. Luas permukaan (A1) = 24 m x 24 m = 576 m2 x 2 = 1.152 m2

2. Luas dasar (A2) = 24 m x 24 m = 576 m2 x 2 = 1.152 m2

3. Volume lagoon = 1/3 x H x [A1 + A2 + ( 1 2 )]= 1/3 x 3 x [1.152 + 1.152+ (1.152 1.152 )]= 3.456 m3

4. Waktu detensi = QV

= 3.456 m3 / 831 m3/hari= 4,2 hari

5. Temperatur air limbah

Tw =









Suhu air = 30C

Suhu udara = 30C


Perhitungan :





= 3.456 m3 / 831 m3/hari= 4,2 hari


Tw =









Suhu air = 30C

Suhu udara = 30C


Perhitungan :





= 3.456 m3 / 831 m3/hari= 4,2 hari


Tw =




Dimana :

A = surface area (m2)f = faktor proporsional (tipikal = 0,50)Ta = suhu air (C)Tu = suhu udara (C)Maka :

Tw =. , ,

= 30C

6. Konsentrasi BOD efluen (S)Koreksi konstanta removal rateKt/K20 = T-20

K30 = K20 x T-20

= 2,5 x (1,06)30 20

= 4,5Maka BOD5 efluen

QVKSS

o

e

/11

1

831/456.35,411

75

Se

Se = 3,8 mg/L (secara teoritis)7. Konsentrasi TSS efluen sebelum diendapkan

Konsentrasi Lumpur biologisKoefisien kinetik Y = 0.65; kd = 0.07/hari; c = 4,2 hariX = Y (So S)

1 + kd c

= )2,4(07,01)8,375(65,0

= 36 mg/L VSS8. Kebutuhan oksigen (Ro)

Untuk menghitung kebutuhan oksigen dapat digunakan persamaan berikut ini.

Ro = xo Pf

SSQ42.1

)(




Dimana :


Tw =. , ,

= 30C


K30 = K20 x T-20

= 2,5 x (1,06)30 20


QVKSS

o

e

/11

1

831/456.35,411

75

Se



1 + kd c

= )2,4(07,01)8,375(65,0



Ro = xo Pf

SSQ42.1

)(




Dimana :


Tw =. , ,

= 30C


K30 = K20 x T-20

= 2,5 x (1,06)30 20


QVKSS

o

e

/11

1

831/456.35,411

75

Se



1 + kd c

= )2,4(07,01)8,375(65,0



Ro = xo Pf

SSQ42.1

)(




Dimana :

f = faktor konversi dari BOD ke COD = 0,5Px = massa lumpur yang dihasilkan dari lagun aerasi, dimana Px dihitung denganpersamaan berikut ini.Px = X x Q

= 36 mg/L x 831 m3/hari x 10^-6 mg/kg x 103 m3/L= 30 kg/hari

Sehingga nilai Ro diperoleh sebagai berikut.

Ro = 3042.1/Lm10 xkg/mg105,0

)8,375(83133-6 xx

= 75 kg O2/hari9. Rasio kebutuhan oksigen dengan penyisihan BOD

harimLxmg

xharikgO

removalBODOkebutuhan

/831/)8,375(

/Lm10 xkg/mg10/75

3

3-362

5

2

= 1,310. Perhitungan kebutuhan oksigen aktual

Diketahui bahwa DO saturasi (kelarutan O2) pada suhu T = 20C (Cs) adalah 9,08mg/l dan T = 30C (CSTH) adalah 7,54 mg/l (Metcalf dan Eddy, 2003)

Faktor koreksi kelarutan oksigen terhadap ketinggian (altitude) dapat dihitung denganpersamaan berikut.(Faktor Koreksi = C/CSTH)Konsentrasi oksigen saturasi pada 30C yang pasti di atas permukaan lautC = 7,54 mg/l x 0,94 (Fig 10-17, Metcalf dan Eddy, 2003)

= 7 mg/l

Kebutuhan oksigen aktual (AOTR)

=

20024.1)(

T

STH CCCs

Ro dengan = 0,85 ; = 1,0




Dimana :




Ro = 3042.1/Lm10 xkg/mg105,0

)8,375(83133-6 xx


harimLxmg

xharikgO


/831/)8,375(

/Lm10 xkg/mg10/75

3

3-362

5

2




= 7 mg/l


=

20024.1)(

T

STH CCCs

Ro dengan = 0,85 ; = 1,0




Dimana :




Ro = 3042.1/Lm10 xkg/mg105,0

)8,375(83133-6 xx


harimLxmg

xharikgO


/831/)8,375(

/Lm10 xkg/mg10/75

3

3-362

5

2




= 7 mg/l


=

20024.1)(

T

STH CCCs

Ro dengan = 0,85 ; = 1,0




=

2030024.1)754,71(85,0

08,9x

75

= 1.880 kg/hari

4.2.2.2. Perhitungan Kebutuhan Oksigen Aktual Aerated Lagoon bulan Juni Q influen =764 m3/hari BOD influen = 22 mg/l



Suhu air = 31C

Suhu udara = 30C


Perhitungan :



3. Volume lagoon = 1/3 x H x [A1 + A2 + ( 1 2 )]= 1/3 x 3 x [1.152 + 1.152 + (1.152 1.152 )]= 3.456 m3


= 3.456 m3 / 764 m3/hari= 4,5 hari


Tw =




=

2030024.1)754,71(85,0

08,9x

75

= 1.880 kg/hari




Suhu air = 31C

Suhu udara = 30C


Perhitungan :





= 3.456 m3 / 764 m3/hari= 4,5 hari


Tw =




=

2030024.1)754,71(85,0

08,9x

75

= 1.880 kg/hari




Suhu air = 31C

Suhu udara = 30C


Perhitungan :





= 3.456 m3 / 764 m3/hari= 4,5 hari


Tw =




Dimana :


Tw =. ,. ,

= 31C


K31 = K20 x T-20

= 2,5 x (1,06)31 20

= 4,7

Maka BOD5 efluen

QVKSS

o

e

/11

1

764/456.37,411

22

Se

Se = 1 mg/L (secara teoritis)7. Konsentrasi TSS efluen sebelum diendapkan


1 + kd c

= )5,4(07,01)122(65,0

= 10,4 mg/L VSS8. Kebutuhan oksigen (Ro)


Ro = xo Pf

SSQ42.1

)(




Dimana :


Tw =. ,. ,

= 31C


K31 = K20 x T-20

= 2,5 x (1,06)31 20

= 4,7

Maka BOD5 efluen

QVKSS

o

e

/11

1

764/456.37,411

22

Se



1 + kd c

= )5,4(07,01)122(65,0



Ro = xo Pf

SSQ42.1

)(




Dimana :


Tw =. ,. ,

= 31C


K31 = K20 x T-20

= 2,5 x (1,06)31 20

= 4,7

Maka BOD5 efluen

QVKSS

o

e

/11

1

764/456.37,411

22

Se



1 + kd c

= )5,4(07,01)122(65,0



Ro = xo Pf

SSQ42.1

)(




Dimana :


= 10,4 mg/L x 764 m3/hari x 10^-6 mg/kg x 103 m3/L= 8 kg/hari


Ro = 842.1/Lm10 xkg/mg105,0

)122(76433-6 xx


harimLxmg

xharikgO


/764/)122(

/Lm10 xkg/mg10/21

3

3-362

5

2


Diketahui bahwa DO saturasi (kelarutan O2) pada suhu T = 20C (Cs) adalah 9,08 mg/ldan T = 31C (CSTH) adalah 7,41 mg/l (Metcalf dan Eddy, 2003)

Faktor koreksi kelarutan oksigen terhadap ketinggian (altitude) dapat dihitung denganpersamaan berikut.(Faktor Koreksi = C/CSTH)Konsentrasi oksigen saturasi pada 31C yang pasti di atas permukaan lautC = 7,41 mg/l x 0,94 (Fig 10-17, Metcalf & Eddy)

= 6,9 mg/l


=

20024.1)(

T

STH CCCs

Ro dengan = 0,85 ; = 1,0




Dimana :




Ro = 842.1/Lm10 xkg/mg105,0

)122(76433-6 xx


harimLxmg

xharikgO


/764/)122(

/Lm10 xkg/mg10/21

3

3-362

5

2




= 6,9 mg/l


=

20024.1)(

T

STH CCCs

Ro dengan = 0,85 ; = 1,0




Dimana :




Ro = 842.1/Lm10 xkg/mg105,0

)122(76433-6 xx


harimLxmg

xharikgO


/764/)122(

/Lm10 xkg/mg10/21

3

3-362

5

2




= 6,9 mg/l


=

20024.1)(

T

STH CCCs

Ro dengan = 0,85 ; = 1,0




=

2031024.1)9,641,71(85,0

08,9x

21

= 710 kg/hari

4.2.3. Maturing LagoonMaturing lagoon pada WWTP #48 Badak LNG berukuran panjang 48 m, lebar 22 m,

dan kedalaman 1 meter. Maturing lagoon ini didesain untuk menaikkan efisiensi efluenakhir. Air limbah yang mengalir dari aerated lagoon masih mengandung sisa-sisa bahanpadat yang ikut terbawa aliran. Bahan-bahan ini akan mengalami proses fotosintesis dipermukaan kolam. Fotosintesis ini secara tidak langsung berperan dalam proses penurunankadar BOD karena menghasilkan oksigen yang digunakan oleh bakteri aerob untukmelakukan degradasi z a t organik dalam a i r limbah. Kemudian padatan yang terbentukdari proses degradasi ini, serta endapan yang terbawa dari aerated lagoon akan terendapkandalam maturing lagoon. Maturing lagoon ini dirancang untuk laju akumulasi lumpuryang sangat lambat, yaitu 1,5 cm/tahun. Endapan lumpur yang dihasilkan serta yang terbawadari aerated lagoon memerlukan pengerukan secara berkala dari dasar maturing lagoon.

Waktu detensi air limbah yang diperlukan oleh maturing lagoon untuk melakukanproses fotosintesis dan degradasi secara aerob adalah 18 jam. Dengan kedalaman kolam yanghanya 1 meter, maka pencernaan yang terjadi adalah pencernaan secara aerob.

4.2.4. DesinfeksiSelanjutnya dari maturing lagoon, air limbah yang telah diolah ini mengalami

penambahan bahan kimia sebagai disinfektan, yang dikenal sebagai proses desinfeksi. Bahankimia yang digunakan sebagai disinfektan adalah calcium hypochlorite (Ca(OCl)2), dengantujuan untuk mengurangi kadar coliform yang terkandung di dalam air menjadi 100 / 100ml. Diharapkan dengan proses desinfeksi ini, penurunan kadar coliform sekitar 98% darikadar yang ada pada air yang keluar dari maturing lagoon (tidak termasuk proses yang terjadidi lagoon).

Dosis calcium hypochlorite yang diberikan kepada air limbah tersebut adalah berkisarantara 8-15 mg/l. Rentang waktu yang diperlukan oleh calcium hypochlorite untuk prosesdesinfeksi adalah sekitar 30 menit. Kontak calcium hypochlorite dengan air yang akan




=

2031024.1)9,641,71(85,0

08,9x

21

= 710 kg/hari










=

2031024.1)9,641,71(85,0

08,9x

21

= 710 kg/hari










dibuang ke perairan bebas, dilakukan di pada saluran beton yang dibuat sekat-sekat untukmembuat aliran berkelok-kelok, sehingga kontak desinfektan dengan air limbah bisa merata.Saluran tersebut berukuran panjang 10 meter, lebar 6 meter dan dalam 1 meter. Jarak antarasekat satu dengan sekat yang lain adalah 50 cm, sehingga terdapat 19 sekat pada ruangantersebut.

4.3. Perbandingan Hasil Perhitungan Kebutuhan Oksigen Aktual dengan SuplaiOksigen dari Floating Aerator Kapasitas suplai oksigen dari floating aerator = 2,4 kg O2/kW Power aerator = 26,5 HP = 19,4 kW

Total daya untuk aerator yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan oksigen adalahsebagai berikut.Bulan Mei

Energi = jam/hari)(24/kWh)Okg(2,4/880.1

2

harikg

= 32,6 kWBulan Juni

Energi = jam/hari)(24/kWh)Okg(2,4/710

2

harikg

= 12,3 kW

Maka berdasarkan perhitungan di atas :Bulan Mei

Terjadi kekurangan suplai oksigen sebesar :

E = %1006,32

4,196,32 X

= 40%

Bulan Juni

Tidak terjadi kekurangan suplai oksigen.

Berikut ini adalah tabel perbandingan hasil perhitungan kebutuhan oksigen aktualsistem aerated lagoon dengan suplai oksigen dari floating aerator.








2

harikg

= 32,6 kWBulan Juni


2

harikg

= 12,3 kW



E = %1006,32

4,196,32 X

= 40%

Bulan Juni










2

harikg

= 32,6 kWBulan Juni


2

harikg

= 12,3 kW



E = %1006,32

4,196,32 X

= 40%

Bulan Juni






Tabel 4.3. Perbandingan Suplai Oksigen dan Removal BOD Aerated Lagoon

Bulan

BOD

influen

(mg/L)

BOD efluen

(mg/L)Efisiensi

BODefluen

(mg/L) SuplaiOksigen

Keterangan

RemovalBODUji

Laboratorium(%) Teoritis

Mei 75 6 92 3,8Tidak

Tercukupi

TidakMemenuhi

Juni 22 4 81 1 TercukupiTidak

Memenuhi





Bulan

BOD

influen

(mg/L)

BOD efluen

(mg/L)Efisiensi

BODefluen


Keterangan

RemovalBODUji



Tercukupi

TidakMemenuhi


Memenuhi





Bulan

BOD

influen

(mg/L)

BOD efluen

(mg/L)Efisiensi

BODefluen


Keterangan

RemovalBODUji



Tercukupi

TidakMemenuhi


Memenuhi

Documents

perhitungan kebutuhan oksigen aktual aerated lagoon