UNIVERSITAS RESUME M EVALUASI PROPE LIMBAH

UNIVERSITAS INDONESIA
RESUME MAKALAH
EVALUASI PROPERTI GEOTEKNIK
LIMBAH PADAT PERKOTAAN (MUNICIPAL
(MUNICIPAL SOLID WASTE
WASTE)
DISUSUN UNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH
GEOTEKNIK LINGKUNGAN
oleh:
Fadhila Muhammad LT – 1406508193
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM
ROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
KONSENTRASI GEOTEKNIK
2015
Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik – Universitas Indonesia
EVALUASI PROPERTI GEOTEKNIS
LIMBAH PADAT PERKOTAAN (MUNICIPAL SOLID WASTE)
(Machado, et all. 2010. Evaluation of the Geotechnical Properties of MSW)
1.
Pendahuluan
Perencanaan pusat pembuangan limbah menjadi salah satu tantangan tersendiri bagi para
ahli geoteknik. Perilaku yang kompleks dan aspek yang tidak diketahui dari properti
geoteknis material menjadi sumber dari berbagai masalah yang terjadi di TPA.
Pergeseran (displacement) yang besar dapat mengakibatkan kegagalan intergritas liner,
lebih jauh dapat mengurangi masa layan dari TPA. Kerusakan lapis geomembran akibat
tertusuk/robek dapat merusak sistem drainase leachate.
Penelitian terhadap yang telah dilakukan bertujuan untuk mendapatkan perilaku material
MSW terkait dengan stabilitas material tersebut.
Pada perencanaan landfill dan analisis stabilitas, pengenalan karakteristik dari perilaku
material MSW sangatlah penting, sama halnya dengan properti fisika spesifik seperti
komposisi, berat jenis, kadar air, kandungan organik dan permeabilitas. Kadar air dan
kandungan organik memiliki pengaruh langsung terhadap respon mekanik jangka
panjang dari MSW terkait proses biodegradasi.
Tabel 1. Parameter dalam Perencanaan Lanfill (Dixon and Jones 2005, pada Machato et all 2010)
Sebagaimana bahwa properti MSW berbeda jauh antara satu lokasi dengan lokasi
lainnya, perencanaan landfill dan serviceability analisis harus didukung dengan
pertimbangan lokal. Dengan demikian, keberadaan data karakteristik geoteknis sangat
membantu engineer dalam desain dan analisis landfill juga dalam pengembangan
landfill.
2.
Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian yang dipilih adalah The Bandeirantes Landfill (BL), dengan luas area
100 Ha, berlokasi di Sao Paolo, telah beroperasi sejak 1979 dan menerima 10.000 ton
sampah setiap harinya. Cell AS-2, dengan usia sampah 15 tahun dipilih sebagai lokasi
boreholes untuk pengumpulan sampel dan uji lapangan (SPT dan CPT) untuk evaluasi
densitas, permeabilitas dan kuat geser.
Lokasi kedua adalah The Metropolitan Center Landfill (MCL), dengan luas area 100 Ha,
beroperasi sejak 1997 dengan kapasitas harian 2.500 ton. Landfill tersebut direncanakan
dapat beroperasi selama 20 – 30 tahun.
Geoteknik Lingkungan | 2
Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik – Universitas Indonesia
Gambar 1. Lokasi Penelitian dari BL dan MCL
3.
Karakterisasi Fisik dari MSW
Sejak tahun 2004 contoh dari limbah segar (fresh waste) telah dikumpulkan untuk
mengobservasi perubahan komposisi limbah terhadap waktu. Selain itu, limbah yang
telah berusia 15 tahun juga diperiksa kembali untuk mendapatkan pengaruh waktu
terhadap biodegradasi MSW.
3.1 Kadar Air
Penentuan kadar air dilakukan mengggunakan sampel representatif yang telah
dikumpulkan sebelumnya. Grafik variasi kadar air terhadap waktu diperlihatkan di
gambar 2.
Gambar 2. Kadar air MSW (a) Perbandingan literature, (b) variasi kadar air
terhadap waktu
3.2 Komposisi Limbah
Komposisi limbah di kedua landfill diperlihatkan pada gambar 4.
Geoteknik Lingkungan | 3
Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik – Universitas Indonesia
Gambar 3. Komposisi Limbah Segar (a) BL, (b) MCL
3.3 Distribui Ukuran Partikel
Analisis saringan telah dilakukan untuk menentukan distribusi ukuran partikel MSW
yang telah dikeringkan. Gambar.4 memperlihatkan distribusi ukuran dari berbagai jenis
sampel. Pada sampel yang telah berumur, ukuran partikelnya menjadi lebih kecil akibat
biodegradasi.
Gambar 4. Distribusi Ukuran Partikel dari Sampel
3.4 Total Volatile Solids (TVS)
Pasta TVS diperoleh setelah penyaringan. Dengan metode quartering, didapatkan massa
pasta sebanyak 1000 gr. Volatile Content diperoleh serelah melalui proses kombusting.
Gambar.5 memperlihatkan variasi TVS terhadap waktu.
Geoteknik Lingkungan | 4
Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik – Universitas Indonesia
Gambar.5 Variasi Kandungan Organik terhadap Waktu
4.
Hasil dan Pembahasan
4.1 Uji Permeabilitas
Permeabilitas dari material MSW harus diperhitungkan dalam perencanaan sistem
sirkulasi leachate terutama pada bioreaktor dengan resirkulasi leachate untuk
menghindari differential settlement. Selain berpengaruh langsung terhadap faktor-faktor
seperti komposisi limbah, pemadatan dan tekanan overburden, permeabilitas juga
signifikan terhadap proses degradasi, yang selanjutnya memiliki pengaruh terhadap
komposisi material dan distribusi ukuran dari komponen limbah.
Gambar.6 (a) Permeabilitas MSW, BL field test. (b) nilai berat isi MSW
Geoteknik Lingkungan | 5
Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik – Universitas Indonesia
Gambar.7 Perbandingan nilai permeabilitas MSW di BL dan MCL
Gambar 6.a memperlihatkan hasil Uji infiltrasi dilakukan pada titik borehole di BL,
rentang hasil pengujian yang lebar diakibatkan oleh heterogenitas material MSW dan
kadar limbah plastik yang tinggi. Gambar 6.b memperlihatkan hasil pengukuran densitas
limbah, sedangkan Gambar.7 memperlihatkan hasil uji permeabilitas terhadap sampel
MCL di laboratorium dengan menggunakan alat TX.
Perbandingan permeabilitas antara pengujian lapangan dan pengujian laboratorium
memperlihatkan nilai yang kompartibel, namun karena pengujian lapangan dilakukan
pada sampah yang berumur, maka nilai permeabilitasnya memperlihatkan hasil yang
lebih rendah.
4.2 Pengujian CPT dan SPT
Pengujian CPT dan SPT adalah metode umum untuk mendapatkan properti geoteknis
dari geo-material. Pada MSW, jumlah pukulan (NSPT) tidak pernah melebihi 10 (NSPT <
10), namun bertambah seiring kedalaman.
CPT dapat menentukan kedalaman dengan resistensi rendah pada lapisan MSW, juga
digunakan untuk menentukan nilai kuat geser pada material yang telah mengalami
degradasi. Nilai CPT cenderung tersebar, akibat ujung konus bertumbukan dengan
material keras seperti kaca, batu, logam dan lain-lain, namun nilai CPT memiliki
kecenderungan bertambah seiring kedalaman lapisan.
4.2.1 Hasil Pengujian SPT
Hasil pengujian SPT di kedua lokasi landfill diperlihatkan pada gambar.8. Gambar.9
memperlihatkan nilai analisis statistik NSPT dari 10 pengujian dalam bentuk grafik
histogram-frekuensi. Dari grafik tersebut dapat terlihat bahwa frekuensi kumulatif dari
NSPT pada rentang 5 – 20 pukulan per 30 cm minimal 70 %. Gambar.10 juga
memperlihatkan nilai rerata NSPT MSW dengan usia yang berbeda.
Geoteknik Lingkungan | 6
Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik – Universitas Indonesia
Gambar.8 Hasil Pengujian SPT di BL dan MCL
Gambar.9 Histogram Frekuensi dari Nilai NSPT
Gambar.10 Nilai NSPT Rerata pada MSW dengan usia yang berbeda
Geoteknik Lingkungan | 7
Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik – Universitas Indonesia
4.2.2 Hasil pengujian CPT
Hasil pengujian dari 5 (lima) titik CPT telah dianalisa. Dua pengujian CPT dilakukan di
BL, sedangkan 3 (tiga) titik pengujian dilakukan di MCL. Hasil pengujian diterapkan
dalam grafik menggunakan nilai rerata geometris tiap kedalaman 1 (satu) meter dari
permukaan timbunan.
Gambar 11.a memperlihatkan hasil pengujian CPT pada timbunan sampah di BL yang
telah berusia 15 tahun, sedangkan gambar 11.b memperlihatkan hasil pengujian di MCL
pada timbunan berusia 3 tahun.
Dari hasil tersebut, dilakukan analisis statistik dan diperlihatkan pada gambar.12. Dapat
disimpulkan bahwa di MCL (umur sampah lebih muda), hampir keseluruhan tahanan
ujung kurang dari 5 MPa, namun di BL, frekuensi nilai yang lebih tinggi dari 5 MPa
adalah 47%.
Di MCL nilai dari tahanan selimut hampir tidak mencapai nilai 100 kPa, namun di BL
tahanan selimut berada pada rentang 100 – 600 kPa dan 70% nilai terkonsentrasi pada
rentang 100 – 300 kPa.
Hasil ini menunjukkan bahwa nilai CPT pada sampah yang lebih tua jauh lebih tinggi
daripada nilai CPT pada sampah yang lebih muda. Gambar.13 memperlihatkan
perbandingan antara nilai CPT yang diperoleh di BL dan MCL. Hasil ini berkebalikan
dengan nilai yang diperoleh dari pengujian SPT.
Geoteknik Lingkungan | 8
Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik – Universitas Indonesia
Gambar.11 Perolehan Nilai CPT di (a) BL dan (b) MCL
Gambar.12 Histogram qc (a) BL, (b) MCL
Perbedaan hasil dari pengujian SPT dan CPT dapat terjadi karena perbedaan metode
pengujian. CPT menggunakan konus yang memiliki ujung yang runcing, sehingga dapat
menembus lembaran sampah (seperti plastik dan kertas), berbeda dengan sample
apparatus dari SPT. Penjelasan lainnya adalah proses biodegradasi dapat menambah
jumlah butiran halus pada tanah. Butiran halus tersebut meningkatkan kemampuan friksi
material, sehingga lapisan sampah di BL (lebih tua) memiliki nilai friksi yang lebih
tinggi daripada di MCL.
Geoteknik Lingkungan | 9
Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik – Universitas Indonesia
Hasil CPT di BL dan MCL kemudian digunakan dalam pengklasifikasian MSW dengan
menggunakan chart yang dikembangkan oleh Robertson et al. (1986) dan Eslami dan
Fellenius (2004). Gambar.13 memperlihatkan chart yang dimaksud. Klasifikasi
geoteknis MSW tersebar pada setiap jenis tanah, kecuali gambut dan organik.
Gambar.13 Klasifikasi MSW menggunakan hasil CPT (a) Robertson et al. (1986)
(b) Eslami dan Fellenius (2004)
Menurut chart klasifikasi Robertson et al. (1986), MSW dari MCL digolongkan pada
tanah tipe 4, 5, 6 dan 7, dimana rentang tahanan penetrasi menyerupai tanah silty clay
hingga sandy silt. Sedangkan pada kasus sampah dari situs BL, rentang klasifikasi lebih
lebar dan bervariasi dari karakteristik clay hingga sandy silt.
Sedangkan menurut chart klasifikasi Elsami dan Fellenius (2004), MSW dari kedua
lokasi timbunan umumnya terklasifikasi pada grup III, silty clay to clayley silt, dan IV,
sandy silt to silty sand.
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa pendekatan klasifikasi MSW berdasarkan
CPT tidak dapat digunakan untuk klasifikasi material MSW dan dengan demikian uji
CPT hanya dapat digunakan sebagai data pendukung dari jenis pengujian lainnya.
Gambar.14 Hubungan antara nilai NSPT dan (a) qc, (b) fs
Gambar.14 memperlihatkan hubungan antara hasil SPT dan NSPT. Pada situs BL,
hubungan antara SPT dan CPT terlihat dengan jelas, berbeda dengan hasil yang
Geoteknik Lingkungan | 10
Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik – Universitas Indonesia
ditunjukkan dari situs MCL, dimana walaupun terdapat kenaikan nilai NSPT, nilai qc dan
tahanan friksi cenderung konstan.
5.
Kesimpulan
Makalah ini menampilkan hasil dari program penelitian lapangan yang difokuskan pada
penentuan property geoteknis dari material MSW yang telah dilaksanakan selama
beberapa tahun di Bandeirantes Landfill dan Metropolitan Center Landfill di Salvador,
Brazil.
Evaluasi property fisik dari MSW di kedua lokasi memperlihatkan bahwa limbah
memiliki kelembaban dan kadar organik yang tinggi, yang bersamaan dengan kondisi
iklim tropis menjadikan lingkungan yang cocok bagi kompresi jangka panjang, terutama
akibat kehilangan berat yang besar dari limbah dalam proses biodegradasi.
Hasil dari uji infiltrasi di BL memperlihatkan penurunan nilai permeabilitas dari MSW
terhadap kedalaman, mengindikasikan pengaruh dari kenaikan tekanan overburden. Nilai
permeabilitas berada pada rentang 10-5 – 10-8 ms-1. Perbandingan hasil BL dan pengujian
Triaxial Laboratory dari sampel MCL mengindikasikan bahwa sampel yang lebih tua
memiliki nilai permeabilitas yang lebih rendah.
Hasil uji SPT memperlihatkan bahwa NSPT tidak melebihi 20 pukulan, dan meningkat
seiring kedalaman. Sedangkan dari pengujian CPT dapat ditarik kesimpulan bahwa di
MCL (umur sampah lebih muda), hampir keseluruhan tahanan ujung kurang dari 5 MPa,
namun di BL, frekuensi nilai yang lebih tinggi dari 5 MPa adalah 47%. Di MCL nilai
dari tahanan selimut hampir tidak mencapai nilai 100 kPa, namun di BL tahanan selimut
berada pada rentang 100 – 600 kPa dan 70% nilai terkonsentrasi pada rentang 100 – 300
kPa.
Pada situs BL, hubungan antara SPT dan CPT terlihat dengan jelas, berbeda dengan hasil
yang ditunjukkan dari situs MCL, dimana walaupun terdapat kenaikan nilai NSPT, nilai qc
dan tahanan friksi cenderung konstan.
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa reduksi tekstur limbah seiring pertambahan
usia membuat MSW semakin mirip dengan material tanah.
6.
Referensi
S.L. Machado et al. 2010. Evaluation of the Geotechnical Properties of MSW in Two
Brazilian Landfill. Waste management Journal. Elsevier.
Geoteknik Lingkungan | 11