Uploaded by User53613

Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Limbah

Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Air adalah salah satu kebutuhan vital bagi kelangsunga hidup manusia, hewan
maupun tumbuhan yang ada di atas permukaan bumi ini. Sehingga segala sesuatu
yang berhubungan dengan airtidak dapat diabaikan begitu saja, mengingat semakin
banyak penggunaan air didalam semua aktivitas kehidupan sehari-hari.
Salah satu kebutuhan pokok manusia adalah air bersih. Disamping untuk
kebutuhan air minum, air bersih diperlukan juga untuk keperluan rumah tangga seharihari misalnya mandi, mencuci, memasak dan lain sebagainya.Sudah barang tentu
dengan adanya pemakain air untuk rumah tangga ini, perlu pula dipikirkan tentang
pembuangan air bekas pemakaiannya.
Air yang telah dipakai tersebut merupakan suatu air kotor dan harus dibuang,
tetapi pembuangannya tidak boleh mengakibatkan pencemaran terhadap lingkungan.
Pembuangan secara langsung ke dalam sungai tanpa ada pengolahan terlebih dahulu
akan mengakibatkan tercemarnya air sungai tersebut. Hal ini dapat diatasi dengan
meningkatkan sanitasi lingkungan sehingga tercipta kondisi lingkungan yang baik dan
benar.
Sebagai realisasi dari hal tersebut di atas perlu direncanakan suatu sistem
pengolahan air buangan yang memadai. Dalam tugas ini objek studi yang diambil
adalah kota Sumenep yang terletak di kabupaten Sumenep, propinsi Jawa Timur.
1.2.
Maksud dan Tujuan
Maksud dari sistem bangunan pengolahan air buangan ini adalah sebagai
suatu fasilitas yang membantu mengolah air buangan sedemikian rupa, sehingga
dapat mengurangi kadar zat atau konstituent tertentu yang terkandung di dalam air
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
1
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
buangan sampai batas yang disyaratkan dan tidak menimbulkan gangguan terhadap
lingkungan hidup manusia serta kehidupan di dalam badan air penerima.
Pada umumnya di dalam air buangan banyak terdapat jenis bakteri khususnya
bakteri patogen yang seringkali menyebabkan penyebaran berbagai macam penyakit.
Dan terutama pengaruhnya terhadap pengurangan oksigen di dalam air akibat proses
biokimia yang terjadi karena kehadiran zat-zat tertentu di dalam air buangan.
Secara garis besar dapat dikatakan bahwa tujuan utama dari perencanaan
bangunan pengolahan air buangan ini adalah :
•
Menentukan jenis pengolahan air buangan yang sesuai dengan data kualitas
kandungan air buangan yang dihasilkan.
•
Merencanakan bangunan pengolah air buangan, termasuk diagram alir proses
pengolahan.
•
Menentukan
kualitas
dan
kuantitas
penghilangan
kandungan
bahan
organikmaupun anorganik yang dikehendaki.
•
Menentukan kehilangan tekanan yeng terjadi sehingga dapat diketahui tinggi
muka air yang dikehendaki pada tiap unit serta dideskripsikan profil hidrolisnya.
1.3.
Ruang Lingkup
Ruang Lingkup dalam tugas perencanaan ini dititikberatkan pada pembuatan
konsep-konsep dasar perhitungan disain yang meliputi :
•
Primary Treatment :
¾ Pompa Non Clogging / Srew Pump
¾ Screening
¾ Grit Chamber
•
Secondary Treatment :
Pengolahan secara biologis secara aerobik maupun anaerobik.
•
Sludge Treatment dan Disposal.
•
Lay Out, profil hidrolis, gambar-gambar disain.
•
Bill Of Quantity dan Rencana Anggaran Biaya.
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
2
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Identifikasi Air Buangan
Air buangan biasa dinamakan air limbah atau sludge bahan buangan dari suatu
lingkungan masyrakat dimana terdapat kontaminan di dalamnya yang merupakan
substansi organik dan anorganikoriginal. Air buangan ini berasal dari sumber domestik,
industri, air hujan atau infiltrasi ground water.
Air limbah yang masih baru berupa cairan keruh dan berbau tanah tetapi tidak
terlalu merangsang. Bahan buangan ini mengandung padatan terapung dan
tersuspensi serta polutan dalam bentuk larutan. Selain tidak sedap dipandang, air
buangan ini sangat berbahaya terutama karena jumlah organisme patogen yang
dikandungnya. Karena itu air limbah perlu mendapat penanganan khusus dalam
pengolahannya sebelum dikembalikan ke badan air. Adapun komposisi air limbah
dapat dideskripsikan sebagai berikut :
Air Limbah
Air (99,9%)
Padatan (0,1%)
Zat Organik (70%)
Protein (65%)
Karbohidrat (25%)
Zat anorganik (30%)
Lemak (10%)
Bahan butiran
Garam
Logam
Gambar 2.1. Komposisi air limbah (Tebbut, 1970)
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
3
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Bahan buangan biasanya diolah dengan memasukkan oksigen di dalamnya sehingga
bakteri dapat memanfaatkan bahan buangan ini sebagai makanan. Reaksi yang terjadi
adalah sebagai berikut :
bakteri
Bahan buangan olahan + Bakteri
Bahan buangan baru + O2
Hal penting yang perlu diperhatikan untuk dijadikan acuan dalam disain operasi
bangunan pengolah air buangan adalah :
•
Zat padat atau solid, terutama zat padat tersuspensi
•
Material organik (biodegradable)
•
Nutrien (nitrogen dan phosphor)
•
Patogen
•
Mikropolutan, terutama logam berat, dissolved solid atau zat padat terlarut
Dalam
air
buangan,
diasumsikan
telah
melewati
proses
penyaringan
(screening). Berdasarkan ukurannya, zat padat diklasifikasikan sebagai :
¾ Zat padat tersuspensi (suspended solid)
¾ Zat padat terlarut (dissolved solid)
¾ Koloid
Pemisahan solid pada wastewater sering mengalami kesulitan , sehingga fraksi
dissolved diturunkan dengan mekanisme tertentu.
Parameter dalam air buangan :
a) Konduktivitas
Electrical Conductivity biasanya digunakan sebagai parameter kuantitas TDS (Total
Dissolved solid) pada sampel.
b) Temperatur
Temperatur sangat berpengaruh terhadap kondisi air limbah, semakin tinggi
temperatur maka kelarutan gas menurun, reaksi kimia meningkat
dan
pertumbuhan mikroorganisme berubah. Misalnya pada daerah tropis bakteri
anaerobik tumbuh pada temperatur 20-25 OC, di luar range tersebut pertumbuhan
mikroorganisme tersebut akan terganggu.
c) Bau dan Warna
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
4
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Bau biasanya dihasilkan dari hidrolisis dan degradasi secara aerobik maupun
anaerobik dari zat organik yang menghasilkan NH3. Bau dapat dikurangi dengan
aerasi secara intensifseperti strpping dari senyawa volatile dan oksidasi dari
senyawa biodegradable serta dapat juga dengan penutupan treatment plant.
Warna merupakan hasil produk degradasi air buangan. Pemisahan warna
sangat sulit dan perlu biaya tinggi. Bau dan warna ini adalah indikasi awal dari
spesifik air limbah.
Padatan dalam air limbah yang menduduki komposisi terbesar adalah material
organik (70%).
Komposisi material organik pada air limbah adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1. Komposisi material organik pada air limbah
KATEGORI
KOMPOSISI
Karbohidrat
C, H, O
Lemak
C, H, O, N
Protein
C, H, O, N, S, P
Urea
C, H, O, N
Sebagai parameter material organik adalah :
a) ThOD (Theoritical Oxygen Demand)
Biasanya digunakan bila senyawa organiknya diketahui dan dapat dihitung bila
persamaan reaksi diketahui. Karena air limbah komposisinya sangat kompleks di
alam maka ThOD tidak dapat dihitung. Tetapi dalam praktiknya dapat digunakan
COD.
b) COD (Chemical Oxygen Demand)
Jumlah kebutuhan oksigen yang diperlukan untuk oksidasi material organik, yang
didapat dengan mengoksidasi limbah dengan larutan asam dikromat yang
mendidih (Cr2O72-). Jumlah COD biasanya lebih besar dari BOD.
c) BOD (Biochemical Oxygen Demand)
Parameter ini menunjukkan kebutuhan oksigen untuk pengoksidasian limbah oleh
bakteri. Limbah yang teroksidasi hanya limbah yang biodegradablr saja.
Hubungan antara ketiga parameter tersebut adalah :
ThOD > COD > BOD
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
5
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Melihat kandungan air limbah yang begitu kompleks dan dapat menimbulkan
dampak yang buruk pada masyarakat, maka disain bangunan pengolah air
buangan harus benar-benar menghasilkan efluen yang aman bagi lingkungan.
2.2.
Pengelolaan Air Limbah
Dalam Pengelolaan air limbah ada tiga aspek yang saling berhubungan, yaitu :
1) Pengumpulan
Pengumpulan air limbah rumah tangga sebaiknya dilakukan dengan sistem
pengaliran air dalam pipa sepenuhnya . Hal ini dimaksudkan untuk mencegah
terjadinya kontaminasi dan mempermudah pengumpulan.
2) Pengolahan
Pengolahan terutama dibutuhkan untuk membunuh mikroorganisme patogen yang
ada di dalam air limbah dan untuk menjamin agar sesuai untuk setiap proses
penggunaan ulang yang dipilih untuknya.Pengolahan air limbah adalah suatu
kombinasi dari proses fisik, biologis, dan kimiawi.
Kriteria penyelenggaraan sistem pengolahan air limbah adalah :
a. Kesehatan
Organisme patogen tidak boleh tersebar baik secara langsung maupun tidak
langsung. Proses pengolahan memiliki derajat pengolahan yang tinggi.
b. Penggunaan ulang
Proses pengolahan harus memberikan hasil yang aman untuk penggunaan
ulang (aquaculture dan pertanian).
c. Ekologis
Pembuangan air limbah ke dalam air permukaan tidak boleh melebihi kapasitas
pembersihan diri dari badan air penerima.
d. Gangguan
Bau yang ditimbulkan harus berada di bawah ambang batas.
e. Kebudayaan
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
6
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Metoda yang dipilih untuk pengumpulan, pengolahan, dan penggunaan ulang
harus sesuai dengan kebiasaan dan keadaan sosial setempat.
f.
Biaya
Diusahakan biaya yang dikeluarkan sehemat dan seefisien mungkin sehingga
masyarakat yang memakai instalasi pengolahan dapat membayar.
3) Penggunaan Ulang Air Limbah
Kelangkaan akan air yang umum terjadi di daerah tropis dan subtropis serta
tingginya biaya untuk membangun sistem penyediaan air yang baru merupakan
dua faktor utama yang mendorong bertambahnya kebutuhan untuk mengkonversi
sumber-sumber air dengan penggunaan ulang efluen atau dengan reklamasi efluen
untuk menghasilkan air yang dapat dipakai untuk distribusi, misalnya air pendingin.
Penggunaan ulang air buangan segar maupun sudah terolah untuk irigasi telah
dipakai secara meluas selama bertahun-tahun. Untuk masa sekarang, perhatian
ditujukan pada aquaculture dan penggunaan ulang efluen untuk keperluan kota
dan industri.
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
7
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
BAB III
DASAR-DASAR PERENCANAAN
3.1.
Jumlah Penduduk dan Kuantitas Air Buangan
Dalam merencanakan bangunan pengolah air buangan ada beberapa dasar
perencanaan yang harus diperhatikan. Terutama mengenai kuantitas air buangan yang
dipengaruhi oleh jumlah penduduk yang dilayani dan perlu dilakukan suatu prediksi
jumlah penduduk sesuai dengan periode tahun perencanaan, yaitu dengan metoda
proyeksi.
Metoda proyeksi yang digunakan adalah metoda Geometri, dan data hasil
proyeksi penduduk Kota Sumenep adalah sebagai berikut :
Tabel 3.1. Hasil proyeksi penduduk Kota Sumenep
Tahun
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
Jumlah Penduduk
123194
123787
124417
125051
125687
126327
126970
127617
128266
128919
129576
130235
130899
131567
132236
Sumber : Hasil perhitungan
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
8
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Tabel 3.2. Proyeksi Fasilitas Umum Kota Sumenep
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2001
2011
Fasilitas Jumlah Juml. Orang Fasilitas Jumlah Juml. Orang
Masjid
15
200
Masjid
17
200
Gereja
3
30
Gereja
4
30
Sekolah
20
150
Sekolah
24
150
Rumah Sakit
2
250
Rumah Sakit
3
250
Puskesmas
6
30
Puskesmas
7
30
Toko
124
40
Toko
143
40
Pasar
4
50
Pasar
5
50
Kantor
28
100
Kantor
33
100
Terminal
1
150
Terminal
2
150
Industri
4
200
Industri
6
200
Sumber : Hasil perhitungan
Kuantitas air buangan untuk suatu daerah terutama ditentukan oleh jumlah
penduduk, tingkat hidup, iklim dan kegiatan sehari-hari. Untuk keperluan rumah tangga
jumlah ini dipengaruhi jumlah pemakaian air untuk mandi, mencuci, memasak dan
keperluan minum tiap orang perhari. Disamping itu adanya kegiatan lain seperti
kegiatan perdagangan, perkantoran, industri dan lain sebagainya, maka jumlah
kuantitas air buangan ini akan semakin meningkat.
Dari data Sistem Penyaluran Air Buangan (SPAB) Kota Sumenep diperoleh
data kuantitas air buangan sebagai berikut :
Tabel 3.3. Pembagian blok pelayanan
BLOK
DESA
%
Blok I
Blok II
Kebonagung
Pamolokan
Karangduak
Pamolokan
Bungkal
Pandean
Kebonagung
Babalan
Batuan
Pandean
Babalan
Gedugan
Babalan
Gedugan
85
55
100
35
90
20
15
10
20
80
35
10
55
70
Blok III
Blok IV
Blok V
Blok VI
Sony Wahyudi
Jumlah
Penduduk
5446
5295
9646
3369
5774
1747
961
690
1481
6988
2415
559
3795
3914
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
9
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Blok VII
Kolor
Gedugan
Pangerangan
Kepanjen
Pejagalan
Pamolokan
Bungkal
Kolor
Pabean
Pangerangan
Kacongan
Pabean
Bungkal
Kacongan
Marega daya
Batuan
Blok VIII
Blok IX
Blok X
Blok XI
Blok XII
Bab XIII
40
20
70
100
100
10
5
60
70
30
50
30
5
50
100
80
4061
1118
6137
9255
9422
963
321
6091
8220
2630
3108
3523
321
3108
6479
5925
Sumber : Hasil perhitungan
Tabel 3.4. Pembagian fasilitas umum tiap blok pelayanan
No Fasilitas
1 Masjid
2 Gereja
3 Sekolah
Rumah
4 Sakit
Puskesma
5 s
6 Toko
7 Pasar
8 Kantor
9 Terminal
10 Industri
Blok
VI VII VIII
1 1
1
1 2
2
I
1
1
II
2
1
3
III
1
1
IV
2
1
3
V
3
1
4
-
1
-
-
1
-
-
-
6
2
1
1
18
1
5
-
7
1
1
1 1
16 21
1 1
4 5
- 1
-
6
2
1
1
10
2
-
9
1
2
-
IX X XI XII XIII Total Unit
1 1 1 1 1
17
1 - 4
1 2 1 2 1
24
-
-
-
1
-
3
1 - 1 1
14 9 10 12
- - 1
2 2 2 3
- - 1
- 1 -
5
1
1
7
143
5
33
2
5
Sumber : Hasil perhitungan
Untuk perencanaan ini, debit air buangan yang dihasilkan diasumsikan
sebesar 70% dari debit air bersih yang digunakan. Debit air bersih yang digunakan
untuk keperluan diperkirakan sebesar 150 lt/org/hari. Sedangkan untuk keperluan non
domestik yaitu:
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
10
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Tabel 3.5. Asumsi pemakaian air bersih non domestik
Jenis
Fasilitas
Debit
(l/org/hari)
Masjid
Gereja
Rumah Sakit
Sekolah
Puskesmas
Toko
Kantor
Pasar
Terminal
Industri
30
15
200
20
25
25
30
40
20
350
Asumsi Jumlah
Pemakai
(org/unit)
200
30
150
250
30
40
50
100
150
200
Dan untuk tiap-tiap blok, kebutuhan air bersihnya untuk konsumsi domestik dibedakan
menjadi:
1.
Sambungan
Rumah
(SR),
dimana
jumlah
penduduk
yang
dilayani
diasumsikan 80% dari jumlah penduduk total blok tersebut. Dan kebutuhan air
untuk sambungan rumah adalah sebesar 150 lt/org/hari.
2.
Kran Umum (KU), diasumsikan yang dilayani adalah 20% dari jumlah
penduduk blok itu. Dan kebutuhan airnya adalah 30 lt/org/hari.
Dan pada tahun 2011 jumlah penduduk yang dapat dilayani oleh PDAM diasumsikan
80%. Kemudian dari data-data dan ketentuan yang telah disebutkan, maka dapat
dilakukan perhitungan debit air buangan.
A. Konsumsi Domestik
Contoh perhitungan untuk Blok I
•
Jumlah penduduk : 5446 jiwa
•
% penduduk terlayani : 80%
•
Sambungan rumah : 80%;keb. airnya 150 lt/org/hari
•
Kran umum : 20% ; keb. Airnya 30 lt/org/hari
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
11
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Perhitungannya:
1. Sambungan Rumah (SR)
Q air bersih = 80% x JmPend. X 80% x 150 lt/org/hari
= 80% x 5446 x 80% x 150 lt/org/hari
= 522816 lt/hari = 6 lt/dt
Q air buangan = 70% x Q air bersih
= 70% x 6 lt/dt
= 4.2 lt/dt
2. Kran Umum (KU)
Q air bersih = 80% x JmPend. X 80% x Keb. Air
= 80% x 5446 x 80% x 30 lt/org/hari
= 26141 lt/hari = 0.3 lt/dt
Q air buangan = 70% x 0.3 lt/dt
= 0.21 lt/dt
3. Kebutuhan air domestik
Q domestik = Q sambungan rumah + Q kran umum
= 522816 + 26141
= 54897 lt/hari
= 6 lt/detik
Q air buangan domestik = 70% x 6 lt/dt
= 4.2 lt/dt
Dan untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
12
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Tabel 3.6. Keb. Air domestik dan buangan
BLOK
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
JUMLAH
PENDDK
5446
14941
9143
4879
9962
7709
5179
26098
6091
8220
XI
XII
XIII
9582
9587
5925
Q ku
( l/dt )
0.30
0.82
0.51
0.27
0.55
0.42
0.28
1.45
0.34
0.46
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
JML PDDK
TERLAYANI
4357
11803
7314
3903
7970
6090
4040
20878
4873
6576
Q sr
( l/dt )
6.05
16.39
10.16
5.42
11.07
8.46
5.61
29.00
6.77
9.13
Qsr
buangan
( l/dt )
4.24
11.48
7.11
3.79
7.75
5.92
3.93
20.30
4.74
6.39
80
80
80
7570
7574
4740
10.51
10.52
6.58
7.36
7.36
4.61
%
Q ku buangan
( l/dt )
0.21
0.57
0.36
0.19
0.39
0.30
0.20
1.01
0.24
0.32
Q dom
( l/dt )
6
17
11
6
12
9
6
30
7
10
Q dom buangan
( l/dt )
4.2
12.05
7.47
3.98
8.14
6.22
4.12
21.31
4.97
6.71
0.37
0.37
0.23
11
11
7
7.73
7.73
4.84
0.53
0.53
0.33
Sumber : Hasil perhitungan
B. Konsumsi Non Domestik
Contoh perhitungan untuk Blok I
Q non domestik = Σ unit X Debit X Asumsi jml pemakai
Q masjid = 1 x 30 200
= 6000 lt/hari
Q sekolah = 1 x 20 x 250 = 10000 lt/hari
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
13
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Q toko
= 6 x 25 x 40 = 6000 lt/hari
Q kantor = 2 x 30 x 50 = 7000 lt/hari
Q industri = 1 x 350 x 200 = 70000 lt/hari
Total keseluruhan adalah 90000 lt/hari = 1.042 l/dtk
Q buangan non domestik = 1.042 x 70%
= 0.729 lt/dt
Dan untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
Tabel 3.7. Keb. Air non domestik dan buangan
Blok
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
XIII
Debit
Debit
Debit Buangan
Non Domestik Non Domestik Non Domestik
(l/hari)
(l/detik)
(l/detik)
90000
1.042
0.729
87700
1.015
0.711
89500
1.036
0.725
54200
0.627
0.439
104700
1.212
0.848
90000
1.042
0.729
29750
0.344
0.241
32000
0.370
0.259
29200
0.338
0.237
98000
1.134
0.794
31750
0.367
0.257
63250
0.732
0.512
87500
1.013
0.709
Sumber : Hasil perhitungan
C. Kebutuhan Air Total
Contoh perhitungan untuk Blok I
Q air bersih total = Q air domestik + Q non domestik
= 6 lt/dt + 1.042 lt/dt
= 7.042 lt/dt
Q air buangan total = 70% x Q air bersih total
= 70% x 7.042 lt/dt
= 4.929 lt/dt
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
14
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Dan untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
Tabel 3.8. Keb. Air bersih dan buangan total
Blok Q domestik
(l/detik)
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
XIII
Q non
domestik
(l/detik)
Q air bersih
total
(l/detik)
Q air buangan
total
(l/detik)
1.042
1.015
1.036
0.627
1.212
1.042
0.344
0.370
0.338
1.134
0.367
0.732
1.013
7.042
18.015
12.036
6.627
13.212
10.042
6.344
30.370
7.338
11.134
11.367
11.732
8.013
4.929
12.611
8.425
4.639
9.248
7.029
4.441
21.259
5.137
7.794
7.957
8.212
5.609
6
17
11
6
12
9
6
30
7
10
11
11
7
Sumber : Hasil perhitungan
Debit air buangan yang telah diperoleh diatas merupakan debit rata-rata (average).
Dan untuk selanjutnya dilakukan perhitungan fluktuasi air buangan sebagai berikut:
Contoh perhitungan untuk Blok I
•
Luas = 272.25 ha
•
Jumlah penduduk terlayani = 4357 jiwa
•
Q domestik = 548.957 m3/hari
•
Q non domestik = 90 m3/hari
Q average = Q domestik + Q non domestik
= 548.957 + 90
= 638.957 m3/hari
Berdasarkan grafik, didapatkan factor peak = 3.4
Q peak = Q ave x fp
= 638.957 m3/hari x 3.4
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
15
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
= 2172.454 m3/hari
Dan didapat pula faktor average infiltrasi = 5.6
Qaveinf = Luas x fav
= 272.25 x 5.6
= 1524.6 m3/hari
Q peak total = Q peak + Q average infiltrasi
= 2172.454 + 1524.6
= 3697.05 m3/hari
= 42.79 l/dt
0.2
⎛ P ⎞
Q minimum = 1 / 5 x⎜
⎟ xQave
⎝ 1000 ⎠
0.2
⎛ 4357 ⎞
= 1 / 5 x⎜
⎟ x638.957
⎝ 1000 ⎠
= 171.53 m3/hari
= 1.985 l/dt
Dan untuk perhitungan blok-blok yang lain, dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:
Tabel 3.9. Debit air buangan tiap blok
Blok
Jml
Pend
Terlayani
Luas
(ha)
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
XIII
4357
11803
7314
3903
7970
6090
4040
20878
4873
6576
7570
7574
4740
272.25
225
247.5
207.9
222.75
193.5
371.25
348.75
418.5
162
299.25
497.25
173.5
Sony Wahyudi
Q air
Q air
bersih
bersih Q air bersih
Q air bersih
Q
Q
Domestik Non domestik Domestik Non domestik Average Average
(l/hari)
(l/hari)
(m3/hari) (m3/hari) (m3/hari) (m3/dt)
548957
90000
548.957
90
638.957 0.0074
1487227
87700
1487.227
87.7
1574.927 0.0182
921614
89500
921.614
89.5
1011.114 0.0117
491803
54200
491.803
54.2
546.003 0.0063
1004170
104700
1004.17
104.7
1108.87 0.0128
767354
90000
767.354
90
857.354 0.0099
508992
29750
508.992
29.75
538.742 0.0062
2630678
32000
2630.678
32
2662.678 0.0308
613973
29200
613.973
29.2
643.173 0.0074
828576
98000
828.576
98
926.576 0.0107
953792
31750
953.792
31.75
985.542 0.0114
954290
63250
954.29
63.25
1017.54 0.0118
597240
87500
597.24
87.5
684.74 0.0079
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
16
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Q
Q
Factor Average Q Peak Q Peak
Q
Q
Peak Average Infiltrasi Total
Total Minimum Minimum
(m3/hari) Infiltrasi (m3/hari) (m3/hari) (L/dt) (m3/hari) (L/dt)
3.4 2172.454 5.60
1524.6 3697.05 42.790 171.530 1.985
3.1 4882.274 5.80
1305 6187.27 71.612 516.047 5.973
3.2 3235.565 5.70 1410.75 4646.31 53.777 301.066 3.485
3.3 1801.810 6.00
1247.4 3049.21 35.292 143.385 1.660
3.2 3548.384 5.80 1291.95 4840.33 56.022 335.894 3.888
3.3 2829.268 6.10 1180.35 4009.62 46.408 246.101 2.848
3.3 1777.849 4.80
1782 3559.85 41.202 142.458 1.649
3.0 7988.034 4.90 1708.875 9696.91 112.233 977.882 11.318
3.4 2186.788 4.60
1925.1 4111.89 47.591 176.570 2.044
3.2 2965.043 6.20
1004.4 3969.44 45.943 270.087 3.126
3.2 3153.734 5.30 1586.025 4739.76 54.858 295.477 3.420
3.2 3256.128 4.20 2088.45 5344.58 61.859 305.103 3.531
3.3 2259.642 6.10 1058.35 3317.99 38.403 186.944 2.164
Sumber : Hasil perhitungan
Peak
Factor
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
17
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
BAB IV
ALTERNATIF PERENCANAAN
4.1.
Klasifikasi Pengolahan Air Buangan
Pengolahan air buangan dapat diklasifikasikan berdasarkan proses pengolahan
dan tingkat pengolahannya.
A. Kalsifikasi berdasarkan proses pengolahan
a) Pengolahan secara fisik, dilakukan dengan maksud untuk menghilangkan
benda-benda fisik atau memperbaiki sifat-sifat fisik air buangan
Pengolahan secara fisik dapat dilakukan dengan :
•
Screening (penyaringan)
•
Sedimentasi
•
Flokulasi
•
Filtrasi
•
Grit Chamber
•
Comminutor
•
Drying Bed
b) Pengolahan secara kimiawi, pengolahan yang menggunakan bahan-bahan
kimia untuk memperbaiki kualitas air buangan.
Pengolahan secara kimiawi dapat dilakukan dengan :
•
Koagulasi
•
Chemical Precipitation
•
Disinfeksi (Chlorinasi)
c) Pengolahan secara biologis, dengan memanfaatkan mikroorganisme di dalam
proses pengolahan
Pengolahan biologis dapat dilakukan dengan :
•
Trickling Filter
•
Activated Sludge
•
Lagoon
•
Aerobic Stabilization Ponds
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
18
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
•
Digestion
B. Klasifikasi berdasarkan tingkat pengolahan
a) Pengolahan primer, bertujuan untuk mengurangi kadar zat-zat yang terkandung
dalam air buangan dan membantu agar beban pada pengolahan sekunder tidak
terlalu berat. Pengolahan primer ini dapat mengurangi atau menurunkan
Suspended Solid (SS) sebesar 50-60 % dan BOD 25-30 % (Elwyn E. Seelye).
Unit-unit pengolahan dapat berupa :
•
Sreen
•
Comminutor
•
Grit Chamber
•
Sedimentasi
b) Pengolahan sekunder, merupakan proses pengolahan biologis dengan bantuan
mokroorganisme. Pengolahan sekunder ini dapat mengurangi SS sebesar 90 %
dan BOD sebesar 70-95 (Elwyn E. Seelye).
Unit-unit pengolahan dapat berupa :
•
Trickling Filter
•
Activated Sludge
•
Stabilization Pond
c) Pengolahan tersier, dipergunakan untuk menghilangkan unsur-unsur tertentu
dalam air buangan yang tidak diinginkan seperti Nitrogen (N), Phosphor (P)
serta proses disinfeksi.
4.2.
Alternatif Pengolahan
Ada beberapa alternatif pengolahan air buangan yang dapat dipilih sehubungan
dengan beban pengolahan yang harus diolah sehingga dapat menghasilkan efluen
yang sesuai dengan baku mutu air limbah yang ditentukan.
Adapun kriteria pemilihan suatu alternatif pengolahan adalah :
a) Efisiensi Pengolahan
Efisiensi pengolahan berhubungan dengan kemampuan proses tersebut dalam
mengolah air limbah.
b) Aspek Teknis
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
19
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Aspek teknis meliputi kemudahan dari segi konstruksi, ketersediaan tenaga ahli,
untuk mendapatkan bahan-bahan konstruksi, operasi maupun pemeliharan.
c) Aspek ekonomis
Aspek ekonomis meliputi pembiayaan dalam hal konstruksi, operasi maupun
pemeliharaan dari instalasi bangunan pengolahan air buangan.
d) Aspek Lingkungan
Aspek lingkungan meliputi kemungkinan adanya gangguan terhadap penduduk dan
lingkungan, yaitu yang berhubungan dengan keseimbangan ekologis, serta
penggunaan lahan.
Flow diagram yang menjadi alternatif pengolahan adalah sebagai berikut :
Alternatif 1 (Oxidation Ditch) :
5
6
8
9
11
Keterangan :
1. Saluran Pembawa
R
Return Sludge
2. Sumur Pengumpul
S1 Sludge dari Bak Pengendap I
3. Pompa
S2 Sludge dari Secondary Clarifier
4. Bar Sreen
F
Resirkulasi Filtrat
5. Grit Chamber
6. Bak Ekualisasi
7. Bak Pengendap I
8. Oxidation Ditch
9. Secondary Clarifier
10. Disinfeksi
11. Sludge Drying Bed
Keuntungan :
•
Mempunyai efisiensi removal BOD dan COD yang tinggi antara 80-85 %.
•
Removal N tinggi (aerobic-anoxic).
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
20
10
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
•
Dapat dimodifikasi sesuai karakteristik air buangan.
•
Efluen yang dihasilkan lebih konstan / stabil (F/M ratio kecil sehingga terjadi
endogeneous respiration dan sludge yang dihasilkan lebih sedikit) dan tidak
tidak berbau.
•
Penanganan dan pengolahan lumpur dapat diabaikan (dikurangi) karena
buangan lumpur relatif sedikit dan stabil, sehingga dapat langsung dikeringkan
dengan Sludge Drying Bed (SDB).
•
Tidak terdapat gangguan serangga.
Kerugian :
•
Memerlukan area yang luas.
•
Tidak fleksibel untuk beban organik dan beban hidrolik yang tidak stabil
(bervariasi).
•
Perlu tenaga terlatih untuk operasi pengolahannya.
Alternatif 2 (Trickling Filter) :
5
6
8
11
12
10
9
13
Keterangan :
1. Saluran Pembawa
R
Return Sludge
2. Sumur Pengumpul
S1 Sluge dari Bak Pengendap I
3. Pompa
S2 Sludge dari Secondary Clarifier
4. Bar Sreen
F
Resirkulasi Filtrat
5. Grit Chamber
6. Bak Ekualisasi
7. Bak Pengendap I
8. Trickling Filter
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
21
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
9. Secondary Clarifier
10. Disinfeksi
11. Thickener
12. Digester
13. Sludge Dryng Bed / Fiter Press
Keuntungan :
•
Tidak terganggu adanya beban hidrolik dan organik.
•
Mempunyai efisiensi pengolahan 60-80 %.
•
Tidak memerlukan lahan yang luas.
•
Kebutuhan oksigen tidak terlalu besar.
Kerugian :
•
Kemungkinan timbulnya lalat (serangga).
•
Efluen berbau.
•
Perlu tenaga terlatih untuk operasi pengolahannya.
•
Memerlukan pengolahan lumpur yang lengkap.
•
Kehilangan tekanan cukup besar antara 1,8-3,6 atm.
Alternatif 3 (Aeration Tank) :
5
6
8
11
12
10
9
13
Keterangan :
1. Saluran Pembawa
R
Return Sludge
2. Sumur Pengumpul
S1 Sluge dari Bak Pengendap I
3. Pompa
S2 Sludge dari Secondary Clarifier
4. Bar Sreen
F
Resirkulasi Filtrat
5. Grit Chamber
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
22
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
6. Bak Ekualisasi
7. Bak Pengendap I
8. Aeration Tank
9. Secondary Clarifier
10. Disinfeksi
11. Thickener
12. Digester
13. Sludge Dryng Bed / Fiter Press
Keuntungan :
•
Mempunyai efisiensi removal BOD tinggi antar 80-85 %.
•
Dapat dimodifikasi sesuai karakteristik air buangan.
•
Efluen tidak berbau.
•
Terhindar dari gangguan lalat (serangga).
Kerugian :
•
Memerlukan area yang luas.
•
Memerlukan proses stabilisasi lumpur.
•
Memerlukan tenaga profesional yang banyak dan terlatih.
•
Tidak fleksibel terhadap variasi beban hidrolik.
4.3.
Dasar Pemikiran Pemilihan Alternatif
4.3.1. Kriteria Pemilihan
Dalam menentukan criteria pemilihan ini, digunakan pertimbangan pada beberapa
aspek, yaitu:
1. Efisiensi Pengolahan
Ditujukan agar dapat dihasilkan efluen yang memenuhi persyaratan yang telah
ditentukan untuk dikembalikan ke badan air atau dimanfaatkan kembali.
2. Aspek Teknis
a. Segi konstruksi
Menyangkut teknis pelaksanaan, ketersediaan tenaga ahli, kemudahan material
konstruksi, dan instalasi bangunan.
b. Segi Operasi dan Pemeliharaan
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
23
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Menyangkut ketersediaan tenaga ahli, kemudahan pengoperasian dan
pemeliharaan instalasi.
3. Aspek Ekonomis
Menyangkut masalah financial atau pembiayaan dalam hal konstruksi, operasi dan
pemeliharaan IPAL.
4. Aspek Lingkungan
Kemungkinan
terjadinya
gangguan
yang
dirasakan
penduduk
akibat
ketidakseimbangan faktor ekologis.
4.3.2. Alternatif Pengolahan Terpilih
Dari analisa-analisa yang dilakukan pada masing-masing alternative, maka dipilih
alternative pengolahan 3 (tiga), yaitu pengolahan biologis dengan menggunakan
complete – mix activated sludge.
Pemilihan ini didasarkan pada efisiensi removal BOD yang tinggi serta dapat
dimodifikasi sesuai dengan karakteristik air buangan.
4.4.
Mass Balance
Dari alternative pengolahan yang terpilih, maka dilakukan perhitungan mass balance.
Mass Balance Dengan Oxidation Ditch
Efisiensi
removal
tiap
unit
pengolahan
yang
dapat
dicapai
dengan
menggunakan Oxidation Ditch dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Efisiensi removal unit pengolahan
Unit Pengolahan
Bar screen
Grit chamber
Pengendapan pertama
Sony Wahyudi
Efisiensi removal (%)
BOD
COD
SS
P
Org-N
NH3-N
-
-
-
-
-
-
10
5
5
-
-
-
30 – 40
30 - 40
50 - 65
10 - 20
10 - 20
-
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
24
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
75 – 95
Oxidatiopn Ditch
80 - 85
80 - 90
10 - 25
15 - 50
-
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of
Wastewater. Hal 170)
Perhitungan mass balance :
Data awal :
Qp = 0,487 m3/detik = 42056,97 m3/hari
[BOD] = 220 mg/L
BOD M = [BOD] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[COD] = 500 mg/L
COD M = [COD] x Qp = 500 mg/L x 42056,97 m3/hari = 21028,49 kg/hari
[SS] = 220 mg/L
SS M = [SS] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[N] = 40 mg/L
N M = [N] x Qp = 40 mg/L x 42056,97 m3/hari = 1682,28 kg/hari
[P] = 8 mg/L
P M = [P] x Qp = 8 mg/L x 42056,97 m3/hari = 336,46 kg/hari
1. Grit Chamber
Kemampuan meremoval : BOD = 10 % SS = 5 %
COD = 5 %
P=-
N=-
Yang keluar dari Grit Chamber (out) :
BODM’ = 9252,53 x (100 - 10) % =
8327,28 kg/hari
CODM’ = 21028,49 x (100 - 5) % =
19977,07 kg/hari
SSM’
= 9252,53 x (100 - 5) %
=
8789,90 kg/hari
NM’
=
=
1682,28 kg/hari
PM’
=
=
336,46 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM
= 9252,53 – 8321,28
CODM
= 21028,49 – 19977,07 = 1051,42 kg/hari
SSM
= 9252,53 – 8789,90
= 462,63 kg/hari
NM
=
= 0 kg/hari
PM
=
= 0 kg/hari
= 931,25 kg/hari
Efluen Grit Chamber :
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
25
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
2.
[BOD]
=
BODM '
8327,28
x 1000 =
x 1000 = 198 mg/L
Qefluen
42056,97
[COD]
=
19977,07
COD M '
x 1000 = 475 mg/L
x 1000 =
42056,97
Qefluen
[SS]
=
8789,9
SSM '
x 1000 = 209 mg/L
x 1000 =
42056,97
Qefluen
[P]
= 40 mg/l
[N]
= 8 mg/l
Primary Clarifier (Pengendap pertama)
Kemampuan meremoval : BOD = 35 % SS = 65 %
P = 20 %
COD = 35 % N = 15 %
Yang keluar dari primary clarifier (out) :
BODM’ = 8327,28 x (100 - 35) % =
5412,73 kg/hari
CODM’ = 19977,07 x (100 - 35) % =
12985,1 kg/hari
SSM’
= 8789,9 x (100 - 65) %
=
3076,47 kg/hari
NM’
= 1682,28 x (100 - 15) % =
1429,94 kg/hari
PM’
= 336,46 x (100 - 20) %
269,17 kg/hari
=
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM
= 8327,28 – 5412,73
= 2914,55 kg/hari
CODM
= 19977,07 – 12985,1 = 6991,97 kg/hari
SSM
= 8789,9 – 3076,47
= 5713,43 kg/hari
NM
= 1682,28 – 1429,94
= 252,34 kg/hari
PM
= 336,46 – 269,17
= 67,29 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur =
100
100
x SSM ' =
x 5713,43 = 95223,83kg/hari
6
6
Volume lumpur =
massa lumpur
95223,83
=
= 90,69 m3 /hari
berat jenis lumpur 1,05 x 1000
Qefluen = Qinfluen – Qlumpur = 42056,97 – 90,69 = 41966,28 m3/hari
Efluen primary clarifier :
[BOD] =
Sony Wahyudi
BODM '
5412,73
x 1000 =
x 1000 = 128,98 mg/L
Qefluen
41966,28
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
26
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
[COD] =
COD M '
12985,1
x 1000 =
x 1000 = 309,42 mg/L
Qefluen
41966,28
[SS]
=
SSM '
3076,47
x 1000 =
x 1000 = 73,31 mg/L
Qefluen
41966,28
[N]
=
NM '
1429,94
x 1000 =
x 1000 = 34,07 mg/L
Qefluen
41966,28
[P]
=
PM '
269,17
x 1000 =
x 1000 = 6,41 mg/L
Qefluen
41966,28
3. Oxidation Ditch & Secondary Clarifier
Kemampuan meremoval : BOD = 90 % SS = 90 %
P = 25 %
COD = 80 % N = 30 %
Yang keluar dari secondary clarifier (out) :
BODM’ = 5412,73 x (100 - 90)%
=
541,27 kg/hari
CODM’ = 12985,1 x (100 - 80)%
=
2597,02 kg/hari
SSM’
= 3076,47 x (100 - 90)%
=
307,65 kg/hari
NM’
= 1429,94 x (100 - 30)%
=
1000,96 kg/hari
PM’
= 269,17 x (100 - 25)%
=
201,88 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM
= 5412,73 - 541,27
= 4871,46 kg/hari
CODM
= 12985,1- 2597,02
= 10388,08 kg/hari
SSM
= 3076,47 - 307,65
= 2768,82 kg/hari
NM
= 1429,94 - 1000,96
= 428,98 kg/hari
PM
= 269,17 - 201,88
= 67,29 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur =
100
100
x 2768,82 = 46147 kg/hari
x SSM ' =
6
6
Volume lumpur =
massa lumpur
46147
=
= 43,95 m3 /hari
berat jenis lumpur 1,05 x 1000
Volume Lumpur yang diresirkulasikan sebesar 75 %
= 75 % x 43,95 m3/hari
= 32,96 m3/hari
Qefluen = Qinfluen – Qlumpur = 42056,97 – 32,96 = 42024,01 m3/hari
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
27
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Efluen secondary clarifier :
[BOD] =
541,27
BODM '
x 1000 = 12,88 mg/L
x 1000 =
42024,01
Qefluen
[COD] =
2597,02
COD M '
x 1000 = 61,8 mg/L
x 1000 =
42024,01
Qefluen
[SS]
=
307,65
SSM '
x 1000 = 7,32 mg/L
x 1000 =
42024,01
Qefluen
[N]
=
1000,96
NM '
x 1000 = 23,82 mg/L
x 1000 =
42024,01
Qefluen
[P]
=
201,88
PM '
x 1000 = 4,8 mg/L
x 1000 =
42024,01
Qefluen
Mass Balance Dengan Trickling Filter
Efisiensi
removal
tiap
unit
pengolahan
yang
dapat
dicapai
dengan
menggunakan Tricling Filter dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Efisiensi removal unit pengolahan
Unit Pengolahan
Efisiensi removal (%)
BOD
COD
SS
P
Org-N
NH3-N
-
-
-
-
-
-
10
5
5
-
-
-
Pengendapan pertama
30 – 40
30 - 40
50 - 65
10 - 20
10 - 20
-
Trickling Filter
65 – 80
60 - 70
60 - 85
15 - 50
8 - 12
-
Bar screen
Grit chamber
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of
Wastewater. Hal 170)
Perhitungan mass balance :
Data awal :
Qp = 0,487 m3/detik = 42056,97 m3/hari
[BOD] = 220 mg/L
BOD M = [BOD] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[COD] = 500 mg/L
COD M = [COD] x Qp = 500 mg/L x 42056,97 m3/hari = 21028,49 kg/hari
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
28
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
[SS] = 220 mg/L
SS M = [SS] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[N] = 40 mg/L
N M = [N] x Qp = 40 mg/L x 42056,97 m3/hari = 1682,28 kg/hari
[P] = 8 mg/L
P M = [P] x Qp = 8 mg/L 42056,97 x m3/hari = 336,46 kg/hari
1. Grit Chamber
Kemampuan meremoval : BOD = 10 % SS = 5 %
COD = 5 %
P=-
N=-
Yang keluar dari Grit Chamber (out) :
BODM’ = 9252,53 x (100 - 10) % =
8327,28 kg/hari
CODM’ = 21028,49 x (100 - 5) % =
19977,07 kg/hari
SSM’
= 9252,53 x (100 - 5) %
=
8789,90 kg/hari
NM’
=
=
1682,28 kg/hari
PM’
=
=
336,46 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM
= 9252,53 – 8321,28
= 931,25 kg/hari
CODM
= 21028,49 – 19977,07 = 1051,42 kg/hari
SSM
= 9252,53 – 8789,90
= 462,63 kg/hari
NM
=
= 0 kg/hari
PM
=
= 0 kg/hari
Efluen Grit Chamber :
[BOD]
=
8327,28
BODM '
x 1000 = 198 mg/L
x 1000 =
42056,97
Qefluen
[COD]
=
19977,07
COD M '
x 1000 = 475 mg/L
x 1000 =
42056,97
Qefluen
[SS]
=
8789,9
SSM '
x 1000 = 209 mg/L
x 1000 =
42056,97
Qefluen
[P]
= 40 mg/l
[N]
= 8 mg/l
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
29
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
2. Primary Clarifier (Pengendap pertama)
Kemampuan meremoval : BOD = 35 % SS = 65 %
P = 20 %
COD = 35 % N = 15 %
Yang keluar dari primary clarifier (out) :
BODM’ = 8327,28 x (100 - 35) % =
5412,73 kg/hari
CODM’ = 19977,07 x (100 - 35) % =
12985,1 kg/hari
SSM’
= 8789,9 x (100 - 65) %
=
3076,47 kg/hari
NM’
= 1682,28 x (100 - 15) % =
1429,94 kg/hari
PM’
= 336,46 x (100 - 20) %
269,17 kg/hari
=
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM
= 8327,28 – 5412,73
CODM
= 19977,07 – 12985,1 = 6991,97 kg/hari
SSM
= 8789,9 – 3076,47
= 5713,43 kg/hari
NM
= 1682,28 – 1429,94
= 252,34 kg/hari
PM
= 336,46 – 269,17
= 67,29 kg/hari
= 2914,55 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur =
100
100
x 5713,43 = 95223,83kg/hari
x SSM ' =
6
6
Volume lumpur =
massa lumpur
95223,83
=
= 90,69 m3 /hari
berat jenis lumpur 1,05 x 1000
Qefluen = Qinfluen – Qlumpur = 42056,97 – 90,69 = 41966,28 m3/hari
Efluen primary clarifier :
[BOD] =
5412,73
BODM '
x 1000 = 128,98 mg/L
x 1000 =
41966,28
Qefluen
[COD] =
12985,1
COD M '
x 1000 = 309,42 mg/L
x 1000 =
41966,28
Qefluen
[SS]
=
3076,47
SSM '
x 1000 = 73,31 mg/L
x 1000 =
41966,28
Qefluen
[N]
=
1429,94
NM '
x 1000 = 34,07 mg/L
x 1000 =
41966,28
Qefluen
[P]
=
269,17
PM '
x 1000 = 6,41 mg/L
x 1000 =
41966,28
Qefluen
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
30
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
3. Tricling Filter
Kemampuan meremoval : BOD = 70 % SS = 75 %
P = 15 %
COD = 70 % N = 10 %
Yang keluar dari secondary clarifier (out) :
BODM’ = 5412,73 x (100 - 70)%
=
1623,82 kg/hari
CODM’ = 12985,1 x (100 – 70)% =
3895,53 kg/hari
SSM’
= 3076,47 x (100 - 75)%
=
769,12 kg/hari
NM’
= 1429,94 x (100 - 10)%
=
1286,95 kg/hari
PM’
= 269,17 x (100 - 15)%
=
228,79 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM
= 5412,73 - 1623,82
= 3788,91 kg/hari
CODM
= 12985,1 - 3895,53
= 9085,57 kg/hari
SSM
= 3076,47 - 769,12
= 2307,35 kg/hari
NM
= 1429,94 - 1286,95
= 142,99 kg/hari
PM
= 269,17 - 228,79
= 40,38 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur =
100
100
x 2307,35 = 38455,83 kg/hari
x SSM ' =
6
6
Volume lumpur =
massa lumpur
38455,83
=
= 36,62 m3 /hari
berat jenis lumpur 1,05 x 1000
Qefluen = Qinfluen – Qlumpur = 41966,28 – 36,62 = 41929,66 m3/hari
Efluen secondary clarifier :
[BOD] =
1623,82
BODM '
x 1000 = 38,73 mg/L
x 1000 =
41929,66
Qefluen
[COD] =
3895,53
COD M '
x 1000 = 92,91 mg/L
x 1000 =
41929,66
Qefluen
[SS]
=
769,12
SSM '
x 1000 = 18,34 mg/L
x 1000 =
41929,66
Qefluen
[N]
=
1286,95
NM '
x 1000 = 30,69 mg/L
x 1000 =
41929,66
Qefluen
[P]
=
228,79
PM '
x 1000 = 5,46 mg/L
x 1000 =
41929,66
Qefluen
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
31
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Mass Balance Dengan Tangki Aerasi ( Activated Sludge Process )
Efisiensi
removal
tiap
unit
pengolahan
yang
dapat
dicapai
dengan
menggunakan Tangki Aerasi ( ASP ) dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Efisiensi removal unit pengolahan
Unit Pengolahan
Efisiensi removal (%)
BOD
COD
SS
P
Org-N
NH3-N
-
-
-
-
-
-
10
5
5
-
-
-
Pengendapan pertama
30 - 40
30 - 40
50 - 65
10 - 20
10 - 20
-
Tangki Aerasi ( ASP )
75 - 95
80 - 85
80 - 90
10 - 25
15 - 50
-
Bar screen
Grit chamber
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of
Wastewater. Hal 170)
Perhitungan mass balance :
Data awal :
Qp = 0,487 m3/detik = 42056,97 m3/hari
[BOD] = 220 mg/L
BOD M = [BOD] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[COD] = 500 mg/L
COD M = [COD] x Qp = 500 mg/L x 42056,97 m3/hari = 21028,49 kg/hari
[SS] = 220 mg/L
SS M = [SS] x Qp = 220 mg/L x 42056,97 m3/hari = 9252,53 kg/hari
[N] = 40 mg/L
N M = [N] x Qp = 40 mg/L x 42056,97 m3/hari = 1682,28 kg/hari
[P] = 8 mg/L
P M = [P] x Qp = 8 mg/L 42056,97 x m3/hari = 336,46 kg/hari
1.
Grit Chamber
Kemampuan meremoval : BOD = 10 % SS = 5 %
COD = 5 %
Sony Wahyudi
P=-
N=Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
32
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Yang keluar dari Grit Chamber (out) :
BODM’ = 9252,53 x (100 - 10) % =
8327,28 kg/hari
CODM’ = 21028,49 x (100 - 5) % =
19977,07 kg/hari
SSM’
= 9252,53 x (100 - 5) %
=
8789,90 kg/hari
NM’
=
=
1682,28 kg/hari
PM’
=
=
336,46 kg/hari
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM
= 9252,53 – 8321,28
CODM
= 21028,49 – 19977,07 = 1051,42 kg/hari
SSM
= 9252,53 – 8789,90
= 462,63 kg/hari
NM
=
= 0 kg/hari
PM
=
= 0 kg/hari
= 931,25 kg/hari
Efluen Grit Chamber :
2.
[BOD]
=
8327,28
BODM '
x 1000 = 198 mg/L
x 1000 =
42056,97
Qefluen
[COD]
=
19977,07
COD M '
x 1000 = 475 mg/L
x 1000 =
42056,97
Qefluen
[SS]
=
8789,9
SSM '
x 1000 = 209 mg/L
x 1000 =
42056,97
Qefluen
[P]
= 40 mg/l
[N]
= 8 mg/l
Primary Clarifier (Pengendap pertama)
Kemampuan meremoval : BOD = 35 % SS = 65 %
P = 20 %
COD = 35 % N = 15 %
Yang keluar dari primary clarifier (out) :
BODM’ = 8327,28 x (100 - 35) % =
5412,73 kg/hari
CODM’ = 19977,07 x (100 - 35) % =
12985,1 kg/hari
SSM’
= 8789,9 x (100 - 65) %
=
3076,47 kg/hari
NM’
= 1682,28 x (100 - 15) % =
1429,94 kg/hari
PM’
= 336,46 x (100 - 20) %
269,17 kg/hari
=
Yang menjadi sludge (waste) :
BODM
Sony Wahyudi
= 8327,28 – 5412,73
= 2914,55 kg/hari
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
33
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
CODM
= 19977,07 – 12985,1 = 6991,97 kg/hari
SSM
= 8789,9 – 3076,47
= 5713,43 kg/hari
NM
= 1682,28 – 1429,94
= 252,34 kg/hari
PM
= 336,46 – 269,17
= 67,29 kg/hari
Qwaste : Berat solid = 6 % dari lumpur
Massa lumpur =
100
100
x 5713,43 = 95223,83kg/hari
x SSM ' =
6
6
Volume lumpur =
massa lumpur
95223,83
=
= 90,69 m3 /hari
berat jenis lumpur 1,05 x 1000
Qefluen = Qinfluen – Qlumpur = 42056,97 – 90,69 = 41966,28 m3/hari
Efluen primary clarifier :
3.
[BOD] =
5412,73
BODM '
x 1000 = 128,98 mg/L
x 1000 =
41966,28
Qefluen
[COD] =
12985,1
COD M '
x 1000 = 309,42 mg/L
x 1000 =
41966,28
Qefluen
[SS]
=
3076,47
SSM '
x 1000 = 73,31 mg/L
x 1000 =
41966,28
Qefluen
[N]
=
1429,94
NM '
x 1000 = 34,07 mg/L
x 1000 =
41966,28
Qefluen
[P]
=
269,17
PM '
x 1000 = 6,41 mg/L
x 1000 =
41966,28
Qefluen
Tangki Aerasi ( Activated Process )
Direncanakan :
¾ k
= 5 / hari
¾ y
= 0,6 mg VSS / mg BOD5
¾ kd
= 0,06 / hari
¾ θc
= 10 hari
¾ Xr
= 10000 mg/l ( sebagai MLSS ) dan 8000 mg/l ( sebagai MLVSS)
¾ MLSS
= 2000 mg/l
¾ MLVSS/MLSS= 0,8
¾ Qr/Q
Sony Wahyudi
= 0,25 – 0,75
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
34
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
¾ BOD efluen yang diinginkan
= 20 mg/l
¾ TSS efluen ytang diinginkan
= 100 mg/l
¾ Q influen
= 42056,97 m3/hari
Perhitungan :
•
BOD5 terlarut di efluen tangki aerasi
BOD5 = 68 % BOD ultimate
BOD solid
= 65 % biodegradable
= 20 mg/l x 0,65 x 0,68 x 1,42 mg O2 / mg sel
= 12,55 mg/l
BOD terlarut di efluen ( lolos )
= 20 mg/l – 12,55 mg/l
= 7,45 mg/l
Efisiensi
=
128,9 − 7,45
x100%
128,9
= 94,2 %
•
Rasio resirkulasi Lumpur
X ( Qr + Q ) = ( Qr x Xr ) + ( Qin x Xin )
2000 Q + 2000 Qr = 8000 Qr
Qr / Q = 0,33
Qr = 0,33 x 42056,97 m3/hari
= 13878,8 m3/hari
Q influen tangki aerasi
= Q + Qr
= 42056,97 + 13878,8
= 55935,77 m3/hari
•
Volume tangki aerasi
Vr =
=
y.θc.Q.( So − S )
X (1 + kd .θc)
0,6.10.55935,77.(128,9 − 7,45)
2000(1 + 0,06.10)
= 12737,62 m3
•
Yobs =
y
1 + kd .θc
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
35
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
=
0,6
1 + 0,06.10
= 0,375
•
Produksi Lumpur ( Px )
Yobs.Q.( So − S )
1000
Px =
0,375.55935,77.(128,9 − 7,45)
1000
=
= 2547,52 kg/hari ( sebagai MLVSS )
Px ( MLSS ) = 2547,52 / 0,8
= 3184,4 kg/hari
•
Total Solid Waste
= Px ( MLSS ) – SS removed
= 3184,4 – ( 55935,77 x 20 x 10-6 x 103 )
= 2065,68 kg/hari
•
Qw = Total solid waste MLSS
=
2065,68kg / hari
2,5kg / m3
= 826,27 m3/hari
•
Q efluen = Q influen – Qw
= 55935,77 – 826,27
= 55109,5 m3/hari
•
Removal COD = 85 %
COD efluen
= 15 % x 12985,1 kg/hari
= 1947,77 kg/hari
COD waste
= 85 % x 12985,1 kg/hari
= 11037,34 kg/hari
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
36
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
[ COD ef ]
=
1947,77kg / hari
55109,5m3 / hari
= 35,34 mg/l
•
Removal P = 25 %
P efluen
= 75 % x 269,17 kg/hari
= 201,88 kg/hari
Pw
= 25 % x 269,17 kg/hari
= 67,29 kg/hari
[ P efluen ]
=
201,88kg / hari
55109,5m3 / hari
= 3,66 mg/l
•
Removal N = 50 %
N efluen
= 50 % x 1429,94 kg/hari
= 714,97 kg/hari
Nw
= 50 % x 1429,94 kg/hari
= 714,97 kg/hari
[ N efluen ]
=
714,97 kg / hari
55109,5m3 / hari
= 12,97 mg/l
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
37
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
BAB V
PRELIMINARY SIZING
5.1. SUMUR PENGUMPUL DAN POMPA
Direncanakan:
-
Dibuat 1 sumur pengumpul
-
Waktu detensi (td) = 5 menit (< 10 menit)
-
Q peak = 0,487 m3/dt
Perhitungan:

Q sumur pengumpul
Q=

0,487
Q peak
=
= 0,487 m 3 / det ik
Σ sumur
1
Volume sumur pengumpul
V = Q x td
= 0,487 m3/detik x 5 menit x 60 detik/menit
= 146,1 m3

Luas area sumur pengumpul
Direncanakan:
h = 2,5 m
P:L=3:2
A=

v 146,1
=
= 58,4 m 2
2,5
h
Dimensi sumur pengumpul
A=P:L
58,4 m2 = 3/2L . L
L2 = 38,9 m
L = 6,24 m
P = 3/2L
= 3/2 . 6,24
= 9,36 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
38
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
5.2. Screening ( Bar Screen )
Direncanakan bar screen dipasang pada sebuah saluran yang menghubungkan antara
sumur pengumpul dan grit chamber.
Direncanakan:
-
lebar = 1 meter
-
panjang = 3 meter
Jadi luas untuk bar screen adalah:
L = panjang x lebar
= 3 meter x 1 meter
= 3 m2
5.3. Grit Chamber
Direncanakan:
-
digunakan grit chamber tipe horizontal flow
-
dibuat satu grit chamber dengan proportional weir
-
kecepatan horizontal (Vh) = 0,3 m/detik
-
diameter partikel minimal yang diendapkan = 0,2 mm (65 mesh)
-
suhu 250C = ν = 0,8774.10-2 cm/detik
-
Ss grit = 2,65
Perhitungan:

Q channel
0,487 m 3
Q peak
=
Q=
1
Σ channel
= 0,487 m3/detik

Luas penampang (A)
A=
A 0,487
=
0,3
b
= 1,62 m2

Direncanakan b = 2 m
h=
a 1,62
=
b
2
= 0,81 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
39
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan

Kecepatan pengendapan partikel (Vs)
981
g
2 =
(18 . 0,008774) . (2,65 - 1) . (0,02) 2
(18 . v) . (Ss - 1) . dp
Vs =
= 4,1 cm/detik
= 0,041 m/dt

Surface area (As)
Q 0,487
=
Vs 0,041
As =
= 11,878 m2

Panjang bak (P)
P=
As 11,878
=
b
2
= 5,9 m
5.4. Bak Pengendap I (Zona Setling)
Direncanakan:
-
dibuat 4 buah bak pengendap I
-
waktu detensi (td) = 1,5 jam
Perhitungan:

Debit masing-masing bak (Q)
Q tiap bak =
Q peak 0,487
=
4
Σ bak
= 0,122 m3/dtk

Volume masing-masing bak (V)
V = Q . td
= 0,122 m3/dtk x 1,5 jam x 3600 dt/jam
= 658,8 m3

Dimensi bak
H = 1/12 . L0,8
B:h=1:4
V=bxLxh
658,8 = 1/4L x L x 1/12 x L0,8
658,8 = 0,02L0,8
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
40
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
L2,8 = 32940
L
= 41 m
B = 1/4L
= ¼ . 41
= 10 m
h = 1/12 . L0,8
= 1/12 . (41)0,8
= 1,6 m
5.5. Activated Sludge
Direncanakan:

Q peak
= 0,487 m3/detik

Q average
= 0,153 m3/detik

Q max
= Q average x faktor max-day
= 0,153 x 1,2 = 0,1836 m3/detik

θc
= 10 hari

Q max
= 0,1836 m3/s = 15863,04 m3/hari

Y
= 0,5

So
= 128,9 mg/l

S
= 6,2 mg/l

X ( MLVSS )
= 2500 mg/l

MLSS
= 3000 mg/l

X resirkulasi
= 10000 mg/l

Kd
= 0,06 / hari
Perhitungan:

Volume reactor
V =
=
θc . Q . Y . ( So - S )
X ( 1 + Kd . θc )
10 hari .15863,04 m3 /hari . 0,5 . ( 128,9 - 6,2 ) mg/l
2500 ( 1 + ( 0,06 / hari . 10 hari ) )
= 2433 m3
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
41
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan

Direncanakan terdiri dari 2 tangki aerasi
= 2433 m3 : 2
V tiap tangki
= 1216,5 m3

Dimensi tangki aerasi
-
Kedalaman ( H ) = 5 m
-
L : W
-
V
= 2:1
= LxWxH
= 2W x W x H
3
= 2W2 x 5
1216,5 m
W
= 10 m
L
= 20 m
Freeboard
= 0,5 m
5.6. Secondary Clarifier
Direncanakan:
- terdiri dari 4 unit clarifier
- Q peak = 0,487 m3/detik
- Q average = 0,153 m3/detik
- Q max = 0,153 x 1,2 = 0,1836 m3/detik
Diketahui:
X = 3000 mg/l
Sf = 2 kg/m2.jam
Perhitungan:
0,1863
= 0,04 m3/detik
4
•
Q tiap clarifier =
•
A surface =
•
⎛ 4 x60 ⎞
⎟
Diameter clarifier = ⎜
⎝ 3,14 ⎠
0,04 x3000
= 60 m2
2
1/ 2
Sony Wahyudi
= 8,7 m ≈ 9 m
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
42
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
5.7. Desinfeksi
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan Round the end horizontal baffle
- terbuat dari beton (n = 0,015)
- dosis chlorine = 5 mg/l
Perhitungan:
Dosis chlorine untuk desinfeksi
Dosis = 5 mg/l x 0,487 m3/dt x 86400 dt/hari = 210,384 kg/hari ≈ 210 kg/hari
Ca(OCl)2 yang dibutuhkan =

210 kg/hari
= 300 kg/hari
0,7
Dimensi bak kontak chlorine
Volume bak = Q x td = 0,487 m3/dt x 20 menit x 60 dt/menit = 584,4 m3
Panjang round the end = VH x td = 3 m/menit x 20 menit = 60 m
Dimensi bak :
P = 60 m
L = 4,4 m
Jumlah saluran =
H = 2,2 m
free board = 0,3 m
P 60 m
=
= 13,64 ≈ 14
L 4,4 m
Lebar tiap saluran =
60 m
= 4,29 m
14
5.8. Thickener
Diketahui:
- berat solid = 4545,63 kg/hari
- direncakan satu unit sludge thickener
- solid loading = 50 kg/m2.jam
Perhitungan:
- Luas permukaan (As)
As =
4545,63
= 90,91 m2
50
- Diameter thickener
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
43
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
⎛ 4 x90,91 ⎞
⎟
D=⎜
⎝ π
⎠
1/ 2
= 10,76 m
5.9. Sludge Digester
Diketahui:
- berat solid = 4545,63 kg/hari
- berat Lumpur = 30825,7 kg/hari
- kadar solid = 7%
- kadar air = 93%
Direncanakan:
- kadar air di sludge digester 90% dalam waktu 15 hari
- dibuat 2 unit sludge digester
Perhitungan:
Kapasitas tangki:
B=
0,0005(2 − atxv)
xWxt
1 − Wm
Dimana:
B = kapasitas tangki
at = fraksi volatile solid yang terurai
v = fraksi volatile solid yang masuk
w = berat solid yang masuk
Wm = kadar air rata-rata
t = digestion time
Asumsi:
at =50%
v = 70%
B=
0,0005(2 − 50% x70%)
x 4545,63x15
1 − 91,5%
= 661,79 m3
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
44
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Dimensi tangki
Direncanakan digester berbentuk lingkaran ; dengan h = 2 m
A=
661,79
= 330,895 m2
2
⎛ 4 x330,895 ⎞
⎟
⎝
⎠
π
1/ 2
D=⎜
= 20,5 m
5.10. Sludge Drying Bed
Perencanaan yang digunakan :
- berat lumpur = 3187,44 kg/hari
- volume lumpur = 62,5 m3/hari
- kadar solid = 12 %
- kadar air = 88 %
- menggunakan 2 unit sludge drying bed yang tiap unit terdiri dari 10 cell
- waktu pengeringan = 10 hari
Perhitungan sludge drying bed :
Dimensi bed
Produksi lumpur dalam 1 hari dikeringkan dengan menggunakan 2 cell dalam 1
unit sludge drying bed.
Volume cake kering :
V1 =
V x (1 - ρ )
1 - ρS
62,5 m 3 /hari x (1 - 0,88)
=
= 30 m 3 /hari
1 - 0,75
Volume cake kering tiap cell =
30 m 3
= 15 m3
2
Volume cake kering tiap bed (10 cell) = 10 x 15 m3 = 150 m3
15 m 3
Luas permukaan cell =
= 50 m 2 → diperoleh P = 8 m dan L = 6,25 m
0,3 m
Volume tiap bed =
Sony Wahyudi
62,5 m 3 /hari x 10 hari
= 312,5 m 3
2
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
45
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Kedalaman air =
(312,5 - 150) m3
(5 x 6,25 m) x (2 x 8 m)
= 0,325 m
Sehingga :
Dimensi cell :
P=8m
Kedalaman = 0,3 m
L = 6,25 m
Dimensi bed :
P = 5 x 6,25 m = 31,25 m
L = 2 x 8 m = 16 m
Kedalaman = 0,45 m + 0,3 m + 0,325 m = 1,075 m
Free board = 0,225 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
46
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
BAB VI
PRELIMINARY TREATMENT
6.1. Saluran Pembawa
Kriteria Desain:
¾ Bentuk saluran direncanakan berbentuk bulat dengan bahan dari pipa beton (n
= 0,013)
¾ Kecepatan aliran berkisar antara 0,3 – 2 m/dt
¾ Slope saluran 0,0008 – 0,0033, diambil 0,003
(Sumber : Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering Collection & Pumping)
Data Perencanaan:
¾ Q peak
= 0,487 m3/detik
¾ Q ave
= 0,153 m3/detik
¾ Q min
= 0,047 m3/detik
Perhitungan:
Pada saat Q peak, masih tersisa tinggi renang = 0,1 ; maka
d/D = 0,9
k = 0,44
(Sumber : Tabel 2.4, Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering)
Persamaan:
Q = (k/n) . d8/3 . S1/2, sehingga untuk Q peak / Q full
⎡ Qpeak ⎤
d peak = ⎢
1/ 2 ⎥
⎣ (k / nxS ) ⎦
3/8
⎡
⎤
0,487
=⎢
1/ 2 ⎥
⎣ (0,44 / 0,013x0,003 ) ⎦
3/8
= 0,6 m
Jadi:
D = d peak / 0,9
= 0,6 / 0,9
= 0,66 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
47
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Dengan diameter yang sama dapat dicari d min untuk Q min sebagai berikut:
Q = (k/n) . d8/3 . S1/2
Jadi:
K = Q min x
= 0,047 x
(d
n
.S 1 / 2 )
8/3
0,013
(0,6) .(0,003)1 / 2
8/3
= 0,044
Berdasarkan tabel 2.4, Metcalf and Eddy Wastewater Engineering, dengan nilai k =
0,044, maka d/n = 0,3, sehingga:
d min = 0,3 x D
= 0,3 x 0,66 m
= 0,19 m
6.2. Sumur Pengumpul
Penggunaan sumur pengumpul pada pengolahan pendahuluan ini berfungsi
untuk :
a. Menampung air buangan dari saluran pembawa yang kedalamannya dibawah
permukaan instalasi pengolahan air buangan.
b. Menstabilkan variasi debit dan konsentrasi air buangan yang akan masuk ke
bangunan pengolah air buangan.
c. Mengatasi masalah operasional yang dapat disebabkan oleh variasi debit dan
konsentrasi air buangan.
d. Meningkatkan proses kinerja pada saat keadaan down stream.
Perencanaan sumur pengumpul :
- berbentuk segi empat
- waktu detensi (td) ≤ 10 menit untuk menghindari terjadinya pengendapan lumpur
- QMin = 0,047 m3/detik = 2,82 m3/menit
QPeak = 0,487 m3/detik = 29,22 m3/menit
- jarak pompa ke dinding = 0,5 m
- jarak antara pompa = 0,6 m
- diameter pompa = 1,2 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
48
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
- panjang sumur pengumpul = 6,5 m
- ketinggian air dalam sumur pengumpul = 0,78 m
- free board = 0,3 m
Perhitungan sumur pengumpul :
Lebar sumur pengumpul :
L = (2 x jarak pompa ke dinding) + (2 x diameter) + jarak antar pompa
= (2 x 0,5) m + (2 x 1,2) m + 0,6 m
=4m
Volume sumur pengumpul :
Volume = P x L x H = 6,5 m x 4 m x 0,78 m = 20,28 m3
Cek waktu detensi :
volume
20,28 m 3
saat QMin ; td =
=
= 7,19 menit ….. ≤10 menit (ok !)
Q
2,82 m 3 /menit
saat QPeak ; td =
volume
20,28 m 3
=
= 0,69 menit …..≤10 menit (ok !)
Q
29,22 m 3 /menit
Dimensi sumur pengumpul :
Panjang (P) = 6,5 m
Kedalaman (H) = 0,78 m
Lebar (L) = 4 m
Free board = 0,3 m
6.3. Pompa
Air buangan yang dimasukkan ke dalam sumur pengumpul dinaikkan menuju
bangunan pengolahan air buangan dengan menggunakan pompa. Jenis pompa yang
dapat digunakan adalah pompa yang tidak akan tersumbat oleh partikel terbesar dari
air buangan atau oleh kepekatan lumpur.
Pompa yang digunakan adalah jenis pompa Screw pump. Pompa ini
didasarkan pada prinsip dimana batang besi yang berputar , disesuaikan dengan satu,
dua, atau lebih helical blade yang berputar dengan kemiringan tertentu yang akan
mendorong air buangan naik ke atas. Keuntungan pompa ini bila dibandingkan dengan
jenis lainnya :
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
49
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
1. Pompa ini dapat memompa padatan yang besar tanpa dikhawatirkan akan terjadi
penyumbatan.
2. Pompa ini dapat beroperasi pada kecepatan yang konstan dengan variasi debit
yang besar dan memiliki efisiensi yang cukup baik.
Kriteria desain screw pump :
Tabel 6.1 Kriteria desain Screw pump
Parameter
Range
0,3 – 3
Diameter screw (m)
3
Kapasitas debit (m /dt)
0,01 – 3,2
Sudut kemiringan, α (derajat)
30 – 38
Head total (m)
9
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1981. Waswater Ingineering : Collection and Pumping of
Wastewater. Hal 284)
Perencanaan yang digunakan :
- digunakan 2 pompa, 1 pompa operasi dan 1 pompa cadangan yang digunakan
secara bergantian
- sudut kemiringan pompa ( α ) = 300
- QMin = 0,047 m3/detik = 2,82 m3/menit
QPeak = 0,487 m3/detik = 29,22 m3/menit
Perhitungan screw pump :

Dengan menggunakan α =300, dari data teknis screw pump diperoleh :

untuk QMin ; n = 75 rpm ; D = 550 m ; H2 = 4,5 m

untuk QPeak ; n = 44 rpm ; D = 1200 m ; H2 = 5,6 m

Kedalaman air di sumur pengumpul :

h1 =

Kedalaman air di discharge :

Δh=

Total head pompa :

H = H2 + h1 – Δh = 5,6 m + 0,78 m – 0,3 m = 5,12 m

Power pompa pada efisiensi 70 % :
3
3
x D x Cos α = x (1,2 m) x Cos 300 = 0,78 m
4
4
D 1,2 m
=
= 0,3 m
4
4
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
50
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan

Q
)
efluen
P
= ( r x g x H2 x
P
1000 kg/m 3 x 9,81 m/dt 2 x 5,6 m x 0,487 m 3 /dt
=
= 38,22 Kwh
0,7
Screw pump
0,55 m
5,6 m
0,78 m
30
0
6,5 m
Gambar 6.1 Sketsa sumur pengumpul dan pompa.
6.4. Saluran Penerima dan Bar Screen
Saluran penerima ini berfungsi untuk menerima air yang dipompa dari sumur
pengumpul untuk diteruskan ke unit pengolahan lainnya. Pada saluran penerima ini
terdapat screen untuk proses penyaringan.
Perhitungan :
A. SALURAN PENERIMA / PIPA OUTFALL

Q peak = 0,487 m3/s

Kecepatan ( v ) direncanakan= 0,8 m/s

Diameter pipa :
-
A = Q/V
= 0,487 / 0,8
= 0,61 m2
-
D = ( 4 . A / π )0,5
= ( 4 . 0,61 / π )0,5
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
51
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
= 0,88 m

= 0,9 m
Cek kecepatan
-
V = Q/A
= 0,487 / ( ¼ .π. 0,92 )
= 0,77 m/s
B. SALURAN PADA BAR SCREEN

Saluran terbuat dari beton dengan n = 0,013

Bentuk saluran segi empat

Kecepatan dalam saluran = ( 0,1 – 0,6 ) m/s

Slope maksimum = 0,001 m/m

Lebar dasar saluran ( B ) = 1,0 m

Kedalaman ( h ) = 0,8 m ; freeboard = 0,2 m

Luas efektif ( A )
A
= Bxh
= 1,0 x 0,8
= 0,8 m2

Keliling basah ( P )
P
= B + 2h
= 1,0 + ( 2.0,8 )
= 2,6 m

Jari-jari hidrolis ( R )
R
= A/P
= 0,8 / 2,6
= 0,31 m

Persamaan Manning
Q
= 1/n . R2/3 . S1/2 . A
0,487 = 1/0,013 . ( 0,31 )2/3 . S1/2 . 0,8
S
Sony Wahyudi
= 2 . 10-4
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
52
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan

Cek kecepatan
V
= Q/A
= 0,487 / 0,8
= 0,61 m/s

Headloss
hf
= S.L
( direncanakan L = 4 m )
= 2 . 10-4 . 4
= 0,0008 m
C. BAR SCREEN
Fungsi dari screen ini adalah untuk menyaring benda-benda padat dan kasar
yang terbawa dalam air buangan, yang dapat menyebabkan penyumbatan dan
kerusakan pada peralatan-peralatan seperti pompa, valve, dan perlengkapan lainnya.
Contohnya seperti plastik-plastik yang mengapung, bayang kayu, logam, dan
sebagainya.
Pada umumnya screen berupa batang (bar) pararel atau juga kawat. Screen
yang berupa pararel bar disebut rack.
Kriteria desain bar screen :
Tabel 6.2 Kriteria desain Bar screen
Pembersihan
Pembersihan
Manual
Mekanik
BOD
-
-
COD
-
-
SS
-
-
P
-
-
Org-N
-
-
N
-
-
5 – 15
5 – 15
Parameter
Kemampuan meremoval (%)
Ukuran batang (mm)
Lebar
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
53
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Kedalaman
25 – 75
25 – 75
Jarak antar batang (mm)
25 – 50
15 – 75
Slope dari vertikal (derajat)
30 – 45
0 – 30
Kecepatan melalui rack (m/detik)
0,3 – 0,6
0,6 – 1,0
150
150
Headloss maksimum (mm)
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1991, Waswater Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse. Hal
: 170 & 448)
Tabel 6.3 Tabel faktor bentuk dari batang (β)
Tipe Bar
β
Segi empat dengan sisi tajam
2,42
Segi empat dengan sisi semi circular menghadap up-stream
1,83
A. Circular
1,79
Segi empat dengan sisi semi circular menghadap up-stream
dan down stream
Bentuk Tear
1,67
0,76
(Sumber : Qasim. 1985. Waswater Treatment Plants : Planning, Design, and Operation. Hal :
161)
Perencanaan yang digunakan

Penampang batang screen
-
Lebar bar ( w )
= 10 mm
-
Tebal bar
= 50 mm
-
Jarak antar kisi
= 30 mm
-
Bentuk bar rectangular ( β )
= 2,42
-
Sudut kemiringan batang ( α )
= 45° terhadap horizontal
Perhitungan

Jumlah batang ( kisi )
B
= ( n - 1 )b + nw
1,0
= ( n – 1 ). 0,03 + 0,01n
n
= 25,75 buah = 26 buah
Jumlah celah = jumlah kisi + 1
= 26 + 1
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
54
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
= 27 buah

Ws
= B - nw
= 1,0 – ( 26 . 0,01 )
= 0,74 m

Panjang kisi-kisi batang yang terendam air ( Ls )
Ls
=
h
Sinα
=
0,8
Sin 45
= 1,13 m

Kecepatan melalui kisi dalam keadaan bersih / tidak tersumbat ( Vs )
Vs
=
Qpeak
(WsxLs)
=
0,487
(0,74 x1,13)
= 0,58 m/s

Kecepatan aliran saat clogging 50 %
Keadaan clogging diasumsikan lebar bukaan total antar batang ( Ws ) adalah 2
kali lebar bukaan total antar batang saat clogging ( Ws’ ) ,sehingga :
Ws’
= ½ . Ws
= ½ . 0,74
= 0,37 m
Q
(1 / 2 xWsxLs)
Vs’
=
Vs’
= 2 Vs
= 2 . 0,58
= 1,16 m/s
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
55
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan

Kehilangan Tekanan ( hL )
-
Headloss pada bar rack
Vs 2
hv =
2g
=
(0,58) 2
2.9,81
= 0,017 m
-
Headloss saat screen bersih
hL = β . ( w/b )4/3 . hv. Sin 45°
= 2,42 . ( 0,01/0,03 )4/3 . 0,017 . sin 45
= 0,0066 m
-
Headloss saat clogging 50 %
hL’ = [ (Vs’2 – Vs2 ) / 2g ] . 1/0,9
= [ ( 1,162 – 0,582 ) / 2.9,81 ] . 1/0,9
= 0,05 m
1
2
d1’
d1
d2
Z2
Z1
Gambar 6.2 Sketsa saluran penerima dan bar screen.
Keterangan : 1 titik saat sebelum bar screen
2 titik saat setelah bar screen
Z1 = Z2 = datum = 0
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
56
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
6.5. Grit Chamber
Grit chamber berfungsi untuk memisahkan partikel grit yang terbawa di dalam
air buangan, agar tidak mengganggu proses dan pengoperasian unit selanjutnya.
Selain itu, pemisahan partikel grit juga dapat mengurangi beban pengolahan untuk unit
pengolah selanjutnya.
Secara umum, grit chamber dapat dibedakan 2 (dua) macam, yaitu :
1. Horizontal Flow Grit Chamber
Yaitu grit chamber dengan arah aliran horisontal dan kecepatan aliran terkontrol
oleh unit khusus pada bagian efluen, seperti weir atau parshall flume, dan
sebagainya.
2. Aerated Grit Chamber
Yaitu grit chamber dengan aerasi, dimana alirannya merupakan aliran spiral dan
kecepatan melingkar dikontrol oleh dimensi dan suplai udara.
Kriteria desain grit chamber :
Tabel 6.4 Kriteria desain grit chamber.
Parameter
Range
Tipikal
BOD
0–5
-
COD
0–5
-
SS
0 – 10
-
P
-
-
Org-N
-
-
N
-
-
45 – 90
60
0,25 – 0,40
0,3
Material 65-mesh ( 0,21 mm) (m/menit)
1,0 – 1,3
1,15
Material 100-mesh ( 0,15 mm) (m/menit)
0,6 – 0,9
0,75
30 – 40
36
Kemampuan meremoval (%)
Waktu detensi (detik)
Kecepatan horizontal (m/detik)
Kecepatan mengendap untuk meremoval :
Headloss pada unit kontrol, dalam %
kedalam saluran (%)
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1991, Waswater Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse. Hal
: 458)
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
57
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan 2 (dua) unit grit chamber yang dioperasikan secara bergantian
- waktu detensi (td) = 60 detik = 1 menit
- kecepatan horisontal (VH) = 0,3 m/detik
- diameter partikel yang diendapkan = 65 mesh (0,21 mm)
- kecepatan pengendapan (VS) = 1,15 m/menit = 0,01917 m/detik
- Q pengolahan = Q peak = 0,487 m3/detik
Perhitungan grit chamber :
Luas penampang :
Q 0,487 m 3 /dt
ACross =
=
= 1,62 m 2
0,3 m/dt
VH
Luas permukaan :
ASurface =
0,487 m 3 /dt
Q
=
= 25,40 m 2
VS 0,01917 m/dt
Kedalaman air :
h = VS x td = 1,15 m/menit x 1 menit = 1,15 m
Lebar grit chamber :
b=
A Cross 1,62 m 2
=
= 1,4 m
1,15 m
h
Panjang grit chamber :
L=
Volume Q x td 0,487 m 3 /dt x 60 dt
=
=
= 18,15 m
bxh
bxh
(1,4 x 1,15) m 2
Cek NRe :
R=
1,4 x 1,15
bxh
=
= 0,435
b + (2 x h) 1,4 + (2 x 1,15)
NRe =
VH x R
Sony Wahyudi
υ
=
0,3 x 0,435
= 1487,35 ….. < 2000 (ok !)
0,8774 x 10 -4
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
58
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Perhitungan grit storage :
Direncanakan :
- debit air buangan tiap hari = 0,487 m3/detik = 42076,8 m3/hari
- kadar (kandungan pasir) = 30 m3/ 106 m3 air buangan
- pengurasan direncanakan tiap 3 hari
- bentuk grit storage = trapezium
Volume pasir dalam 1 hari :
VPasir =
30
x 42076,8 m 3 = 1,262 m 3
10 6
Volume pengurasan :
VKuras = 1,262 m3 x 3 =3,786 m3
Dimensi grit storage :
a
b
t
d
c
Gambar 6.3 Sketsa ruang grit storage.
Keterangan : a = panjang grit chamber = 18,15 m
b = lebar grit chamber = 1,4 m
c = 15,35 m
d = 0,5 m
t = kedalaman grit storage (m)
Luas permukaan :
A1 = a x b = (18,15 x 1) m2 = 18,15 m2
Luas dasar :
A2 = c x d = (15,35 x 0,5) m2 = 7,675 m2
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
59
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
(
1
x t x A1 + A 2 +
3
Volume grit storage =
(A1 x A 2 ) )
(
3,786 m3
=
1
x t x 18,15 + 7,675 +
3
t
=
0,3 m
(18,15 x 7,675) )
Perhitungan propotional weir :
Direncanakan :
- debit = 0,487 m3/detik = 17,1982 ft3/detik
- a = 0,1 m = 0,328 ft
- y = 0,2 m = 0,656 ft
- h = tinggi muka air di grit chamber = 1,15 m = 3,773 ft

Q
= 4,97 x (a
1
2
a
) x b x (h - )
3
17,1982 = 4,97 x (0,328)
b
1
2
x b x (3,773 -
0,328
)
3
= 1,649 ft
= 0,502 m
Perbandingan :
y 0,656
=
=2
a 0,328
Dari tabel, diperoleh nilai :
x
= 0,392
b
x = 0,392 x b = 0,392 x 1,649 = 0,646 ft
= 0,197 m
Dimensi proportional weir :
a = 0,328 ft = 0,10 m
b = 1,649 ft = 0,502 m
x = 0,646 ft = 0,197 m
y = 0,656 ft = 0,20 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
60
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Tabel 6.5. Nilai
x
y
dan
untuk proportional weir.
a
b
y
a
x
b
y
a
x
b
y
a
x
b
0,1
0,805
1
0,500
10
0,195
0,2
0,732
2
0,392
12
0,179
0,3
0,681
3
0,333
14
0,166
0,4
0,641
4
0,295
16
0,156
0,5
0,608
5
0,268
18
0,147
0,6
0,580
6
0,247
20
0,140
0,7
0,556
7
0,230
25
0,126
0,8
0,536
8
0,216
30
0,115
0,9
0,517
9
0,205
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
61
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
BAB VII
PRIMARY SEDIMENTATION
Prinsip dalam bak pengendapan pertama (primary sedimentation) ini adalah
memisahkan padatan tersuspensi dalam air buangan dengan cara gravitasi. Hal ini
dapat
dilakukan
dengan
mengatur
kecepatan
mengendapnya.
Dua
sasaran
pengendapan pertama dalam pengolahan air limbah adalah klarifikasi dan penebalan
lumpur.
Efisiensi penghilangan dari partikel diskrit dengan ukuran, bentuk, densitas dan
spesific gravity yang sama tidak tergantung dari kedalaman bak, tetapi pada luas
permukaan bak serta waktu detensi.
Bak pengendap pertama terdiri dari 4 (empat) ruangan fungsional, yaitu :
1. Zona Inlet
:
tempat memperhalus aliran transisi dari aliran influen ke aliran
steady uniform di zona settling (aliran laminer).
2. Zona Settling :
tempat
berlangsungnya
proses
pengendapan
/
pemisahan
partikel-partikel diskrit di dalam air buangan.
3. Zona Sludge :
tempat menampung material yang diendapkan bersama lumpur
endapan.
4. Zona Outlet
:
tempat memperhalus aliran transisi dari zona settling ke aliran
efluen serta mengatur debit efluen.
Zona
Inlet
Zona
Outlet
Zona
Zona Sludge
Gambar 7.1 Pembagian zona pada bak pengendap pertama.
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
62
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Kriteria desain bak pengendap pertama :
Tabel 7.1 Kriteria desain bak pengendap pertama.
Parameter
Range
Tipikal
BOD
30 – 40
-
COD
30 – 40
-
SS
50 – 65
-
P
10 – 20
-
Org-N
10 – 20
-
0
-
1,5 – 2,5
2,0
Average flow
30 – 45
-
Peak hourly flow
80 – 120
100
125 – 500
250
1,5 – 2,5
2,0
Average flow
25 – 30
-
Peak hourly flow
50 – 70
60
125 – 500
250
Kemampuan meremoval (%)
N
Pengendapan primer yang diikuti oleh pengolahan
sekunder
Waktu detensi (jam)
3
3
Overflow Rate (m /m .hari)
3
Weir loading (m /m.hari)
Pengendapan primer dengan waste activated-sludge
return
Waktu detensi (jam)
3
3
Overflow Rate (m /m .hari)
3
Weir loading (m /m.hari)
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1991, Waswater Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse. Hal
: 170 dan 475)
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
63
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Tabel 7.2 Kriteria desain untuk bak pengendap pertama berbentuk Segi Empat dan
Lingkaran.
Jenis
Range
Tipikal
Kedalaman (m)
3 – 4,5
3,5
Panjang (m)
15 – 90
20 – 40
Lebar (m)
3 – 20
5 – 10
0,6 – 1,2
0,9
Kedalaman (m)
3 – 4,5
3,5
Diameter (m)
3 – 60
10 – 45
60 – 165
80
0,02 – 0,05
0,03
Rectangular (segi empat)
Flight speed (m/menit)
Circular (lingkaran)
Slope dasar (mm/m)
Flight travel speed (r/menit)
(Sumber : Metcalf & Eddy. 1991, Waswater Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse. Hal
: 477)
Tabel 7.3 Waktu detensi untuk variasi Overflow Rate dan kedalaman bak.
Overflow Rate
Waktu detensi (jam)
Dalam
Dalam
Dalam
Dalam
Dalam
Dalam
2,0 m
2,5 m
3,0 m
3,5 m
4,0 m
4,5 m
30
1,6
2,0
2,4
2,8
3,2
3,6
40
1,2
1,5
1,8
2,1
2,4
2,7
50
1,0
1,2
1,4
1,7
1,9
2,2
60
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
70
0,7
0,9
1,0
1,2
1,4
1,5
80
0,6
0,8
0,9
1,1
1,2
1,4
(m3/m2.hari)
(Sumber : Qasim. 1985. Waswater Treatment Plants : Planning, Design, and Operation. Hal :
269)
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
64
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan bak dengan bentuk segi empat
- menggunakan 4 (empat) unit
- Waktu detensi dari perhitungan laboratorium 1,175 jam
- zona pengendapan (settling zone) :
overflow rate (OFR) = 7,5.10-4 m/s
suhu air buangan = 25 0C
viskositas kinematis pada suhu 25 0C = 0,8975 x 10-6 ms/detik
specific gravity (Sg) = 2,65
faktor friksi (f) = 0,03
untuk pasir unigranular k = 0,04
Perhitungan bak pengendap pertama :
A. Saluran Pembawa
Direncanakan:
-
Q peak = 0,487 m3/detik
-
Saluran segiempat ; b = 2h
-
Saluran dari beton ; n = 0,013
-
Kecepatan aliran ; v = 1 m/detik
Perhitungan:
-
Dimensi saluran
A=
Q 0,487
=
= 0,487 m 2 → 2h 2
v
1
1/2
⎡ 0,487 m 2 ⎤
h= ⎢
⎥ = 0,5 m
2
⎣
⎦
b=1m
R=
-
1 x 0,5
bxh
=
= 0,25
b + 2h 1 + (2 x 0,5)
Perhitungan slope saluran
2
⎡ v x n ⎤ ⎡1 m/detik x 0,013 ⎤
S = ⎢ 2/3 ⎥ = ⎢
⎥ = 0,001
(0,25) 2 / 3
⎣R ⎦ ⎣
⎦
2
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
65
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
-
Kehilangan tekanan sepanjang saluran
Direncanakan ; L saluran = 4 m
Hf = s x L
= 0,001 x 4
= 0,004 m
B. Settling Zone
• Jumlah Q tiap unit bak pengendap :
Q tiap bak =
0,487 m3 /dt
= 0,12 m3 /dt
4
• Luas permukaan :
Q
0,487 m3 /detik
ASurface =
=
= 160 m 2
-4
OFR 7,5.10 m/detik
• Kedalaman bak ( h )
Waktu detensi ( td ) dari perhitungan laboratorium = 1,175 jam = 4230 detik
Volume = Q x td
= 0,12 m3/detik x 4230 detik
= 507,6 m3
Kedalaman bak ( h ) = Volume : Asurface
= 507,6 m3 : 160 m2
= 3,17 m = 3,2 m
• Dimensi bak
Perbandingan panjang (P) : lebar (L) = 4 : 1
Sehingga :
A = PxL = 4L2
160 m2 = 4 L2
L = 6,32 m = 6,3 m
P = 4 x L = 4 x 6,3 m = 25,2 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
66
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Dimensi bak :
P = 25,2 m
h = 3,2 m
L = 6,3 m
free board = 0,3 m
• Kecepatan horizontal ( Vh )
Vh = P / td
= 2520 cm / 4230 detik
= 0,595 cm/detik = 0,6 cm/detik
• Kontrol Scouring Velocity
- Diameter partikel
dp =
(18 x (7,5 x 10- 2 ) x (8,975 x 10-3 ))
=
(9,81 x (2,65 - 1) m)
(g x (Sg - 1)) 12
(18 x VS x υ )
1
2
= 2,74 x 10-3 cm = 0,0274 mm
- Kecepatan scouring
VSc
⎡ 8 x k x (Sg - 1) x g x dp ⎤
= ⎢
⎥
f
⎦
⎣
1
2
⎡ 8 x 0,04 x (2,65 - 1) x 9,80 x (2,74 x 10-3 ) ⎤
=⎢
⎥
0,02
⎣
⎦
1
2
= 8,42 cm/detik
Karena VSc > VH , maka tidak akan terjadi scouring (ok !).
• Kontrol bilangan Reynold
Jari-jari hidrolis :
R=
N Re =
Sony Wahyudi
LxH
6,3 x 3,2
=
= 1,59 m
L + 2H 6,3 + (2 x 3,2)
VH x R
υ
=
0,06 cm / dt x 1,59.10-2 cm
= 113,95 < 2000 (ok !)
0,8372 x10− 2 cm 2 /dt
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
67
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
• Kontrol bilangan Froud
(0,6 cm/dt)
VH 2
=
= 2,3 x 10− 6
NF =
2
−2
g x R 9,80 cm/dt x 1,59.10 cm
2
< 10-5
Karena NF < 10-5 akan menimbulkan aliran singkat (short circuit) dalam bak
pengendap. Untuk mengatasi masalah ini, alternatif yang digunakan adalah
dengan pembuatan ‘Perforated baffle’ pada zona inlet.
C. Sludge Zone
Dari data laboratorium didapatkan data kualitas air limbah yang masuk ke
sedimentasi adalah sebagai berikut:
BOD
= 8327,28 kg/hari
COD
= 19977,07 kg/hari
TSS
= 8789,90 kg/hari
• Removal yang terjadi di bak pengendap I
BOD
= 35%
COD
= 35%
TSS
= 65%
N
= 15%
P= 20%
BODe
= 35% x 8327,28 kg/hari = 2914,55 kg/hari
CODe
= 35% x 19977,07 kg/hari = 6991,97 kg/hari
TSSe
= 65% x 8789,90 kg/hari = 5713,43 kg/hari
• Volume lumpur didasarkan pada berat solid (TSS).
Kandungan Lumpur = 6% (Sg = 1,05)
Volume lumpur
=
5713,43 kg/hari x 1000 g/kg
0,06 x 1,05 x 1 g/cm3 x106 cm3 / m3
= 90,689 m3
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
68
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
• Dimensi ruang lumpur
P
P1 = 6,3 m
P
L2
L1
P2 = 5 m
A1 = 6,3 x 6,3 = 39,69 m2
L1 = 6,3 m
A2 = 5 x 3
= 15 m2
L2 = 3 m
Tinggi ruang lumpur didapat dengan :
V =
90,689 m3 =
t
1
x t x (A1 + A 2 + A1 x A 2 )
3
1
x t x (39,69 + 15 + 39,69 x 15 )
3
= 3,44 m ≅ 3,4 m
• Pengurasan lumpur
Direncanakan :
Q = 50 l/dt = 0,05 m3/dt
Dilakukan dengan menggunakan valve otomatis
Waktu pengurasan 8 jam sekali dalam 1 hari
A=
Q 0,05 m 3 /dt
=
= 0,05 m 2
V
1 m/dt
Diameter pipa penguras : D =
4 x (0,05)
π
= 0,25 m = 250 mm
volume 90,69 m 3
Waktu pengurasan : t =
=
= 1813,8 detik = 30,23 menit
Q
0,05 m3 /dt
D. Inlet Zone
• Saluran pembawa
Tinggi muka air :
A = b x y = 2y x y = 2 y2
1 ⎛y⎞
Q = x⎜ ⎟
n ⎝2⎠
Sony Wahyudi
2
3
x (S)
1
2
xA
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
69
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
1
⎛y⎞
0,487 m /dt =
x⎜ ⎟
0,013 ⎝ 2 ⎠
3
diperoleh
2
3
x (0,0003)
1
2
x 2y 2
y = 0,63 m
b = 2 x y = 2 x 0,63 m = 1,26 m
Cek kecepatan :
V=
0,487 m 3 /dt
Q
=
= 0,61 m/detik ….. (ok !)
A (0,63 x 1,26) m 2
Headloss saluran :
Hf = S x L = 0,0003 x 3 m = 0,0009 m
Dimensi saluran :
Panjang (L) = 3 m
Kedalaman (y) = 0,63 m
Lebar (b) = 1,26 m
Free board = 0,32 m
• Saluran pembagi
Q=
0,487 m 3 /dt
= 0,2435 m 3 /detik
2
Tinggi muka air :
A = b x y = 2y x y = 2 y2
Q
1 ⎛y⎞
= x⎜ ⎟
n ⎝2⎠
2
3
x (S)
1
⎛ y⎞
0,2435 m /dt =
x⎜ ⎟
0,013 ⎝ 2 ⎠
3
diperoleh
2
1
2
xA
3
x (0,0003)
1
2
x 2y 2
y = 0,49 m
b = 2 x y = 2 x 0,49 m = 0,98 m
Cek kecepatan :
V=
0,2435 m 3 /dt
Q
=
= 0,51 m/detik ….. (ok !)
A (0,49 x 0,98) m 2
Dimensi saluran :
Kedalaman (y) = 0,49 m
Free board = 0,22 m
Lebar (b) = 0,98 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
70
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
• Saluran inlet bak
Q=
0,487 m3 /dt
= 0,2435 m3 /detik
2
Tinggi muka air :
A = b x y = 2y x y = 2 y2
Q
1 ⎛y⎞
= x⎜ ⎟
n ⎝2⎠
2
3
x (S)
1
⎛ y⎞
0,2435 m /dt =
x⎜ ⎟
0,013 ⎝ 2 ⎠
3
diperoleh
2
1
2
xA
3
x (0,0003)
1
2
x 2y 2
y = 0,49 m
b = 2 x y = 2 x 0,49 m = 0,98 m
Cek kecepatan :
Q
0,2435 m3 /dt
V= =
= 0,51 m/detik ….. (ok !)
A (0,49 x 0,98) m 2
Dimensi saluran :
Kedalaman (y) = 0,49 m
Free board = 0,22 m
Lebar (b) = 0,98 m
Digunakan perforated baffle, dengan jarak baffle dari inlet = 1 m
•
Bak transisi
o
Q bak pengumpul = 0,487 m3/detik
o
Panjang bak
= 1,0 m
o
Lebar bak
= lebar total bak sedimentasi
= (4 x lebar bak) + 5 . tebal dinding
= (4 x 6,3) + (5 x 0,3)
= 26,7 m
o
V rencana = 0,3 m/detik
o
Dimensi bak
A =Q/V
= 0,487 / 0,3
= 1,62 m2
A =Lxh
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
71
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
h
= 1,62 / 26,7
= 0,06 m
h total
= h + freeboard
= 0,06 + 0,44
= 0,5 m
•
Pintu Air
Direncanakan:
o Lebar pintu air (b) = 1 m
o Jumlah pintu tiap bak ada 2 buah
o Bukaan pintu air
Q
= 0,487 / 8
= 0,06 m3/detik
= k . μ . a . b . (2gh)0,5
Q
0,06 = 1 . 1 . a . (2 . 9,8 . 0,06)0,5
a = 0,06 m
Saluran inlet bak
Saluran pembagi
Saluran pembawa
dari grit chamber
Gambar 7.2 Denah saluran pembawa bak pengendap pertama.
• Perforated baffle
Direncanakan :
- Jarak dari inlet = 1 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
72
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
- diameter lubang = 5 cm = 0,05 m
- tinggi baffle (h) = 2 m
- lebar baffle (L) = lebar bak pengendap = 6,3 m
- kecepatan melalui lubang = 0,2 m/detik
- koefisien konstanta lubang (c) = 0,5
Luas tiap lubang :
AL =
1
1
x π x D 2 = x π x (0,05 m)2 = 1,96 x 10- 3 m 2
4
4
Luas baffle = A = l x h = 6,3 x 2 = 12,6 m2
Luas total lubang:
A’ =
Q
0,12
=
= 1,2m 2
c.v 0,5 x0,2
Jumlah lubang yang dibutuhkan (n)
n = A’ : A tiap lubang
= 1,2 : 1,96.10-3
= 612,24 = 612 buah
Debit tiap lubang :
0,12 m 3 /dt
= 1,96.10- 4 m3 /dt
QL =
612
Q L 1,96.10-4 m3 /dt
Kecepatan dalam lubang : VL =
=
= 0,1 m/dt
A L 1,96 x 10-3 m 2
Untuk jumlah lubang 612 buah, susunan lubangnya sebagai berikut:
o
L : h = 6,3 : 2
= 3,2
L
= 3,2 h
L x h = 612
3,2h2 = 612
h
= 13,8 = 14 buah
L
= 45 buah
Jadi jumlah lubang horizontal = 45 buah
Jumlah lubang vertical = 14 buah
Jarak antar lubang horizontal (Sh)
Sh =
Sony Wahyudi
lebarbaffle − ( ∑ lub angHxd )
∑ lub angH + 1
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
73
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
6,3 m - (45 x 0,05)
= 0,08 m = 8 cm
45 + 1
=
Jarak antar lubang vertical (Sv)
lebarbaffle − ( ∑ lub angVxd )
∑ lub angV + 1
Sv =
=
6,3 m - (14 x 0,05)
= 0,09 m = 9 cm
14 + 1
Kontrol bilangan Reynolds :
Jari-jari hidrolis :
1
2
D 0,05 m
A 4 xπ xD
R=
=
= =
= 0,0125 m
π xD
4
4
P
N Re =
VH x R
υ
=
0,1 m / dt x 0,0125 m
= 1392,8
0,8975 x 10− 6 m 2 /dt
< 2000 (ok !)
Kontrol bilangan Froud (NFr)
N Fr =
E.
VH 2
(10cm / dt ) 2
=
= 0,08
gxR 980cm/dt 2 x1,25cm
> 10-5 (ok !)
Outlet Zone
Direncanakan:
-
Q = 0,12 m3/detik = 10368 m3/hari
-
Weir Loading Rate (WLR) = 125 m3/m2.hari
-
Bentuk pelimpah jenis U weir
Perhitungan
• Panjang keseluruhan weir tiap bak :
L=
Q
10368
=
= 82,9 m
125
WLR
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
74
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
0,5 m
5,3 m
6,3 m
0,5 m
a
0,5 m
Gambar 7.3. Desain outlet bak pengendap pertama
• Dimensi gutter:
Direncanakan lebar gutter = 0,5 m
Kedalaman gutter ( h )
Q
= 1,375 x b x h
0,12
= 1,375 x 0,5 x h
h
= 0,17 m = 0,2 m
freeboard = 0,3 m
h total = 0,5 m
Dimensi gutter : b = 0,5 m
h = 0,5 m
• Tinggi air di atas gutter :
Q
=
1,84 x L x h3/2
0,12 m3/dtk
= 1,84 x 75,12 m x h3/2
h
= 0,085 m = 8,5 cm
• Kedalaman kritis (yc)
yc
= ( q2 / g )1/3
q
=Q/b
= 0,12 / 0,5
= 0,24 m3/detik
yc
= (0,242 / 9,80)
= 0,2 m
• Jumlah pelimpah
-
direncanakan panjang pelimpah = 7,5 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
75
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
-
jumlah pelimpah (n)
(n-1)
n
-
=
panjangtotalweir − lebarbak
2 xpanjangtiappe lim pah
=
82,9 − 6,3
2 x7,5
= 5 buah
jarak antar pelimpah (s)
s
=
lebarbak − (nxlebarpe lim pah)
n −1
=
6,3 − (5 x0,5)
5 −1
= 0,95 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
76
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
BAB VIII
PENGOLAHAN BIOLOGIS
Pengolahan biologis yang digunakan adalah Activated Sludge Complete Mixed
(continous flow stirred tank), karena:
-
efisiensi > confensional
-
mampu mengatasi snock loading
-
organic loading tinggi
-
kondisi dalam reactor di setiap titik konsentrasinya sama
Aerasi yang digunakan adalah mechanical surface aerator, karena:
-
mudah dalam operasi
-
tidak mudah terjadi clogging pada aerator
KRITERIA DESAIN
A. Tangki Aerasi Aliran Kontinyu

Rasio F/M
= 0,2 – 0,6 kg BOD5 / kg MLSS . hari

Aerator loading
= 0,8 – 2 kg BOD5 / m3 . hari

Waktu aerasi
= 3 – 5 jam

Umur Lumpur ( θc ) = 5 – 15 hari

Rasio Resirkulasi
= 25 – 100 %

MLVSS
= 3000 – 6000 mg/l

BOD removal
= 85 – 99 %

SS removal
= 85 – 95 %
B. Surface Aerator

Kebutuhan kedalaman bak
= 3–5m

Power untuk completed mixed
= 0,75 – 75 KW ( 1 – 100 HP )

Transfer rate O2
= 1,4 – 1,8 kg O2 / KW.hari

Faktor koreksi salinity surface ( β )
= 1

Faktor koreksi transfer O2 ( α )
= 0,8 – 0,85

Range dimensi tangki aerasi
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
77
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
-
Kedalaman ( H )
= 3–5m
-
Freeboard
= 0,3 – 0,5 m
-
Lebar ( W )
= 6 – 12 m
-
Rasio W : H
= 1 : 1 – 1 : 2,2
DIKETAHUI

Q peak
= 0,487 m3/detik

Q average
= 0,153 m3/detik

Q max
= Q average x faktor max-day
= 0,153 x 1,2 = 0,1836 m3/detik

BOD influen
= 128,9 mg/l

TSS influen
= 73,3 mg/l

BOD solid
= 65 % bioderadable

1 gr biodegradable
= 1,42 gr BODu

MLSS / MLVSS
= 0,8

BOD5
= 0,68 BODu

Direncanakan
-
BOD efluen
= 20 ng/l
-
TSS efluen
= 22 mg/l
PERHITUNGAN
1. Biological solid yang terbiodegradasi
= 65/100 x 22 mg/l
= 14,3 mg/l

BOD ultimate = 65/100 x 22 mg/l x 1,42 mg O2
= 20,3 mg/l

BOD5 solid
= 20,3 mg/l x 0,68
= 13,8 mg/l

BOD terlarut yang lolos
= 20 mg/l - 13,8 mg/l
= 6,2 mg/l
2. Efisiensi
=
Sony Wahyudi
( 128,9 - 6,2 ) mg/l x 100 %
128,9 mg/l
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
78
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
= 95,2 %

Efisiensi total
=
( 128,9 - 20 ) mg/l x 100 %
128,9 mg/l
= 84,5 %
3. Volume reactor
Direncanakan

θc
= 10 hari

Q max
= 0,1836 m3/s = 15863,04 m3/hari

Y
= 0,5

So
= 128,9 mg/l

S
= 6,2 mg/l

X ( MLVSS )
= 2500 mg/l

MLSS
= 3000 mg/l

X resirkulasi
= 10000 mg/l

Kd
= 0,06 kg/ hari
Perhitungan :

Volume tangki aerasi
V =
=
θc . Q . Y . ( So - S )
X ( 1 + Kd . θc )
10 hari .15863,04 m3 /hari . 0,5 . ( 128,9 - 6,2 ) mg/l
2500 ( 1 + ( 0,06 / hari . 10 hari ) )
= 2433 m3

Direncanakan terdiri dari 2 tangki aerasi
V tiap tangki
= 2433 m3 : 2
= 1216,5 m3

Dimensi tangki aerasi
-
Kedalaman ( H ) = 5 m
-
L : W
-
V
Sony Wahyudi
= 2:1
= LxWxH
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
79
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
= 2W x W x H
3
1216,5 m
= 2W2 x 5
W
= 10 m
L
= 20 m
Freeboard
= 0,5 m
4. Kuantitas Sludge Yang Dihasilkan

Konstanta Yield Observe ( Yobs )
Yobs
=
Y
1 + Kd . θc
=
0,5
1 + 0,06 / hari . 10 hari
= 0,3125

Penambahan massa MLVSS
Px ( MLVSS ) = Yobs . Q . ( So – S )
= 0,3125 . 15863,04 m3/hari . ( 128,9 – 6,2 ) mg/l . 10-3
= 608,25 kg/hari

Penambahan massa MLSS
Px ( MLSS )
= 608,25 kg/hari : 0,8
= 760,31 kg/hari

Massa Lumpur yang harus dibuang
Px ( SS )
= Px ( MLSS ) - SS removed
= 760,31 kg/hari - ( 22 mg/l x 15863,04 m3/hari x 10-3 )
= 411,32 kg/hari
5. Rasio resirkulasi lumpur
Konsentrasi MLSS tangki aerasi
= 3000 mg/l
Konsentrasi return VSS
= 10000 mg/l
Sony Wahyudi
MLSS ( Qr + Q )
= return VSS x Qr
3000 Qr + 3000 Q
= 10000 Qr
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
80
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
3000 Q
= 7000 Qr
Qr
Q
= 0,43
R
= 0,43
6. Debit resirkulasi lumpur
Qr
= 0,43 x Q
= 0,43 x 15863,04 m3/hr
= 6821,1 m3/hr
7. Hydraulic retention time untuk reactor
td
=
V
Q
2433 m3
=
15863,04 m3 /hari
= 0,15 hari
= 3,6 jam
8. Check F/M ratio
F/M
=
So
θ xX
=
128,9 mg/l
0,07 hari x 3000 mg/l
= 0,6 /hari
9. Kontrol organicloading rate ( OLR )
OLR
=
Q x So
Vr
=
15863,04 m3 /hari x 128,9 mg/l x 10-3
2433 m3
= 0,84 kg BOD5 / m3.hari
10. Kebutuhan O2 berdasarkan BODu
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
81
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan

Massa BODu dari air buangan yang masuk dan diubah dalam proses
=
Q . ( So - S )
0,68
15863,04 m3 /hari . ( 128,9 - 6,2 ) mg/l x 10-3
=
0,68
= 2862,3 kg/hari

Kebutuhan O2
O2 digunakan sebagai bahan organic karbon dan konversi Nitrogen dari
Ammonium menjadi Nitrat
Kebutuhan O2
= BODu – ( 1,42 . Px ( MLSS ) )
= 2862,3 kg/hari – ( 1,42 . 169 kg/hari )
= 2862,3 kg/hari – 239,98 kg/hari
= 2622,3 kg/hari
11. Volume udara yang dibutuhkan
Direncanakan :
- Koefisien oksigen transfer
= 8 %
- Faktor kemanan
= 2
- Udara mengandung
= 23,2 % O2
Perhitungan :
- Kebutuhan udara teoritis
=
2622,3 kg/hari
1,201 kg/m 3 x 0,232
= 9411,34 m3 /hari
- Kebutuhan udara actual
9411,34 m 3 /hari
=
0,08
= 117641,75 m3/hari
= 81,69 m3/menit
- Kebutuhan udara desain
= 2 x 81,69 m3/menit
= 163,38 m3/menit
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
82
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
12. Kontrol volume udara dengan nilai actual

Air Volume / unit volume
117641,75 m3 /hari
=
15863,04 m3 /hari / 2
= 14,83 m3/m3

Kebutuhan udara / kg BOD removed
117641,75 m3 /hari
=
(15863,04 m3 /hari / 2) x (128,9 - 6,2 ) mg/l x 10-3
= 120,88 m3/kg BOD5 removed
13. Desain aerator yang digunakan
Direncanakan :

Digunakan aerator dengan jenis surface aerator

Tranfer O2 , No = 1,7 kg O2 / KWh

α
= 0,85

β
= 1

O2 saturated , Cs pada suhu 28 °C = 7,92 mg/l

O2 pada saat operasi, CL = 2 mg/l

Power
= 10 KW
Perhitungan :

Transfer O2 ( N )
⎡ β . CS - C L ⎤
⎥
⎣ 9,17 ⎦
N = No x α x ( 1,024 ) T - 20 x ⎢
⎡1 . 7,92 - 2 ⎤
⎥
⎣ 9,17 ⎦
= 1,7 x 0,85 x ( 1,024 ) 28 - 20 x ⎢
= 1,13 kg O2 / KWh

Tenaga aerator ( D )
D =
=
Kebutuhan O 2
N
2622,3 kg/hari / 24 jam/hari
1,13 kg O 2 / KWh . hari
= 96,6 KW
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
83
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan

Jumlah aerator ( n )
n
=
Tenaga aerator
Power
=
96,6 KW
10 KW
= 9,6 = 10 unit
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
84
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
BAB IX
SECONDARY CLARIFIER
Bak pengendap II (secondary clarifier) berfungsi untuk memisahkan lumpur
aktif dari activated sludge dari MLSS. Lumpur yang mengandung bakteri yang masih
aktif akan diresirkulasi kembali ke actiated sludge dan lumpur yang mengandung
bakteri yang sudah mati atau tidak aktif lagi dialirkan ke pengolahan lumpur. Langkah
ini (pengolahan lumpur) merupakan langkah terakhir untuk menghasilkan efluen yang
stabil dengan konsentrasi BOD dan suspended solid (SS) yang rendah.
Faktor-faktor
lain
yang
menjadi
pertimbangan
dalam
mendesain
bak
pengendap kedua (secondary clarifier) antara lain :
a. tipe tangki yang digunakan
b. karakteristik pengendapan lumpur
c. surface loading rate atau solid loading rate
d. penempatan dan weir loading rate
Berdasarkan operasionalnya, bak pengendap kedua memiliki 2 (dua) fungsi, yaitu :
1. memisahkan MLSS dari air buangan yang diolah
2. memadatkan sludge return
Berdasarkan jenis tangkinya, dapat dibedakan menjadi 2 (dua) bentuk, yaitu
rectanguler (segi empat atau persegi panjang) dan circular (lingkaran).
Bak pengendap II merupakan proses dari activated sludge yang operasinya
merupakan sistem continuous mixed-flow.
Kriteria desain bak pengendap kedua :
Tabel 9.1 Kriteria desain untuk bak pengendap kedua.
Parameter
3
2
Range
Overflow rate (m /m .hari)
15 – 40
Solid loading rate (kg/m2.hari)
50 – 150
Weir loading (m3/m2.hari)
< 124
Waktu detensi (jam)
2–6
2
Flux solid (kg/m .hari)
Sony Wahyudi
2 – 4,2
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
85
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
(Sumber : Qasim. 1985. Waswater Treatment Plants : Planning, Design, and Operation)
Perencanaan yang digunakan :
• bak berbentuk circular dengan tipe center feed (dilengkapi scrapper)
• menggunakan 4 unit bak pengendap kedua
• TSSResirkulasi (Xr) = 10000 mg/l
• MLSS = 3000 mg/l (g/m3) = 3 kg/m3
• kedalaman zona air jernih dan pengendapan = 2 m
• diasumsikan di bawah kondisi normal, massa lumpur yang tertahan di bak
pengendap II 30 % dari massa solid di tangki aerasi
• konsentrasi rata-rata lumpur di dalam bak pengendap II = 7000 mg/l (g/m3)
• ruang lumpur dapat menampung lumpur selama 2 hari
• sistem efluen :
- menggunakan VNotch 900 standar pada plat weir (dipasang di sekeliling bak)
- lebar saluran pelimpah = 0,5 m
- kedalaman VNotch 8 cm dengan jarak antar pusat 39,5 cm
- ukuran efluen box = 2 m x 2 m
- kedalaman air di efluen box = 0,61 m
- beda tinggi di saluran pelimpah dengan efluen box = 0,3 m
- 16 % kehilangan akibat friksi, turbulensi, dan belokan
- tambahan kedalaman 25 cm guna memastikan jatuh bebas
Perhitungan bak pengendap II :
Perhitungan Q tiap bak
Rencana Q di BP II :
QBak Pengendap II = Q + QResirkulasi – MLSS pada under flow
QResirkulasi :
Sony Wahyudi
MLSS ( Qr + Q )
= return VSS x Qr
3000 Qr + 3000 Q
= 10000 Qr
3000 Q
= 7000 Qr
Qr
Q
= 0,43
Qr
= 1515,8 m3/hr
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
86
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
QR
1515,8 m 3 /detik
=
= 0,09 …..(ok !)
Q 15863,04 m3 /detik
Cek :
MLSS pada under flow :
⎛15863,04 m3 /hari x 6,2 g/m 3 ⎞
⎛ QxS ⎞
⎟
⎟⎟ = 411,32 kg/hari - ⎜
= Px - ⎜⎜
1000
g/kg
⎠
⎝
1000
g/kg
⎝
⎠
= 411,32 kg/hari - 98,35 kg/hari
= 312,97 kg/hari
312,97 kg/hari
= 83,46 m 3 /hari
3
3,75 kg/m
=
Maka :
QBak Pengendap II = 15863,04 m3/hr + 1515,8 m3/hr – 83,46 m3/hr
= 17295,38 m3/hr
Q tiap bak =
17295,38 m 3 /hr
= 4323,845 m3 /hr = 180,16 m3/jam
4
Penentuan Solif Flux (SF)
Berdasarkan konsentrasi lumpur resirkulasi Xr = 10000 mg/l, diperoleh nilai SF =
2,0 kg/m2.jam
Perhitungan luas permukaan
ASurface =
Q x X 180,16 m 3 /jam x 3,75 kg/m 3
=
= 337,8 m 2
2,0 kg/m 2 .jam
SF
Diameter bak pengendap II :
D=
4 x (337,8) 2
π
= 38,13 m ≈ 38,1 m
Luas permukaan sebenarnya :
AActual =
1
2
x π x (38,1 m) = 1139,5 m 2
4
Kontrol Overflow Rate
Q 4323,845 m 3 /hari
OFR =
=
= 3,79 m 3 /m 2 .hari ( < 15 m3/m2.hari …. .OK! )
1139,5 m 2
A
Pada saat hanya 3 unit yang beroperasi :
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
87
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
⎛17295,38 ⎞ 3
⎟ m /dt
⎜
Q ⎝
⎠
3
OFR =
= 5,059 m3 /m 2 .hari
=
2
1139,5 m
A
Kontrol Solid Loading
SL =
4323,845 m 3 /hari x 3750 g/m 3
= 14,23 kg/m 2 .hari ( < 50 kg/m2.hr..OK!)
1139,5 m 2 x 1000 g/kg
Pada saat hanya 3 unit yang beroperasi :
⎛17295,38 ⎞ 3
⎟ m /dt x 3750 g/m 3
⎜
⎠
⎝
3
SL =
= 18,97 kg/m 2 .hari
1139,5 m 2 x 1000 g/kg
Perhitungan kedalaman BP II :
Kedalaman BP II meliputi :
- zona air jernih dan zona pengendapan
- zona thickening (pemadatan lumpur)
- zona ruang lumpur
Penentuan kedalaman zona thickening :
- Dimensi tangki aerasi :
L
= 20 m
W
= 10 m
H
= 5 m
- Total massa solid pada tiap tangki aerasi :
= X x Volume tangki aerasi
3000 g/m 3 x 5 m x 20 m x 10 m
= 3000 kg
=
1000 g/kg
- Total massa solid pada tiap BP II :
= 30 % x 3000 kg = 900 kg
- Kedalaman zona thickening :
Sony Wahyudi
=
total massa solid tiap BP II x 1000 g/kg
konsentrasi rata - rata lumpur BP II x A Actual
=
900 kg x 1000 g/kg
= 0,13 m ≈ 0,15 m
7000 g/m 3 x 1139,5 m 2
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
88
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Penentuan kedalaman zona ruang lumpur :
- Massa jumlah lumpur
= 2 hari x produksi lumpur tangki aerasi
= 2 hari x 760,31 kg/hari
= 1520,62 kg
- Penyimpanan lumpur pada tiap BP II =
1520,62 kg
= 380,155 kg
4
- Total jumlah lumpur dalam tiap BP II = 900 kg + 380,155 kg
= 1280,155 kg
- Kedalaman ruang lumpur :
=
total jumlah lumpur tiap BP II x 1000 g/kg
konsentrasi rata - rata lumpur BP II x A Actual
=
1280,155 kg x 1000 g/kg
= 0,16 m ≈ 0,2 m
7000 g/m 3 x 1139,5 m 2
Total kedalaman BP II = 2 m + 0,15 m + 0,2 m = 2,35 m ≈ 2,5 m
Dengan free board = 0,5 m
Total kedalaman = 2,5 + 0,5 = 3 m
Perhitungan waktu detensi
Volume rata-rata BP II =
Waktu detensi =
1
2
x π x (38,1 m) x 5,8 m = 6609,18 m3
4
Volume
6609,18 m3
=
= 36,69 jam
Q tiap BP II 180,16 m3 /jam
Pada saat hanya 3 unit yang beroperasi :
6609,18 m3
=
= 27,51 jam
⎛ 17295,38 ⎞ 3
1
⎜
⎟ m /hari x
hari/jam
⎠
⎝
24
3
Perencanaan efluen
Panjang efluen weir = π x (38,1 – 1) m = 116,494 m
Total jumlah VNotch =
panjang efluen weir 116,494 m x 100 cm/m
=
= 296
39,5 cm
jarak antar pusat
Head di atas VNotch :
Q = 0,1836 m3/dt – MLSS yang dibuang
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
89
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
= 15863,04 m3/hari–83,46 m3/hari = 15779,58 m3/hari=0,183 m3/detik
Qtiap BP II =
15779,58 m3 /hari
= 3944,89 m3 /hari = 0,045 m3/detik
4
3944,89 m 3 /hari
= 13,33 m 3 /hari = 0,00015 m 3 / det ik
296
Qtiap V notch =
2
⎡15 ⎛
⎞⎤ 5
1,5 x 10- 4 m3 /dt
⎟⎥ = 0,026 m = 2,6 cm
⎜
Head= ⎢ x ⎜
2
0⎟
8
⎝ 0,584 x (2 x 9,81 m/dt ) x tan 45 ⎠⎦⎥
⎣⎢
Pada saat hanya 3 unit yang beroperasi :
⎡
⎛
⎢15 ⎜
Head = ⎢ x ⎜
⎢ 8 ⎜ 0,584 x
⎜
⎢⎣
⎝
2
⎞⎤ 5
⎟⎥
⎟⎥ = 0,029 m = 2,9 cm
2
0⎟
(2 x 9,81 m/dt ) x tan 45 ⎥
⎟
⎠⎥⎦
⎛ 0,183 ⎞ 3
⎜
⎟ m /dt
⎝ 3 x 296 ⎠
Cek weir loading :
0,045 m 3 /dt x 86400 dt/hari
WL =
= 33,38 m3 /m.hari (<124 m3/m.hr OK
116,494 m
Pada saat hanya 3 unit yang beroperasi :
WL =
0,183 m3 /dt x 86400 dt/hari
= 45,24 m3 /m.hari
3 x 116,494 m
Kedalaman saluran pelimpah :
Y2 = kedalaman air dalam box efluen – beda tinggi muka air
= 0,61 m – 0,3 m = 0,31 m
Q pada tiap sisi saluran pelimpah :
=
0,183 m3 /dt
= 0,0305 m 3 /dt
2 x 3 BP II yang beroperasi
Rata-rata panjang ½ saluran pelimpah :
=
1
x [π x (38,1 - 0,2) m - 2 m] = 56,36 m
2
0,0305 m 3 /dt
= 5,4 x 10- 4 m 3 /m.dt
Q per m panjang weir =
56,36 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
90
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Yi
=
m 3 /m.dt x 56,36 m x 1) 2
= 0,33 m
9,81 m /dt 2 x (0,2 m)2 x 0,31 m
(0,31 m) 2 + 2 x (5,4 x 10
-4
Total kedalaman saluran pelimpah = (0,33 m x 1,16) + 0,25 = 0,63 m = 0,65 m
BAB X
PENGOLAHAN LUMPUR
10.1. Sludge Thickener
Merupakan bak yang digunakan untuk menaikkan kandungan solid dalam
lumpur dengan cara mengurangi porsi atau fraksi cairan, sehingga lumpur dapat
dipisahkan dari air dan ketebalannya menjadi berkurang. Sehingga praktis terjadi
pemekatan konsentrasi lumpur.
Dalam perencanaan ini digunakan sludge thickener dengan metode gravitasi,
dengan mengolah lumpur yang berasal dari pengendapan I dan sistem activated
sludge.
Kriteria desain sludge thickener :
Tabel 10.1 Kriteria desain sludge thickener untuk lumpur yang berasal dari pengendap I dan proses activated sludge.
Parameter
Range
Konsentrasi influen solid (%)
0,5 – 2,0
Konsentrasi thickened solid (%)
4,0 – 6,0
Hydraulic loading (m3/m2.hari)
4 – 10
2
Solid loading (kg/m .hari)
25 – 80
Penghilangan solid (%)
85 – 92
Overflow, TSS (mg/l)
300 – 800
(Sumber : Qasim. 1985. Waswater Treatment Plants : Planning, Design, and
Operation. Hal : 431)
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan 2 unit gravity thickener
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
91
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
- solid loading = 80 kg/m2.hari
- kadar solid = 4 % dari lumpur dengan densitas 1050 kg/m3
- kadar air = 96 % dari lumpur dengan densitas 1000 kg/m3
- zona air jernih = 1 m
- zona pengendapan = 1,5 m
- free board = 0,5 m
- waktu detensi = 1 hari
- konsentrasi solid di dasar zona thickening = 4 %
- slope dasar thickener dengan central well dan dengan sludge scrapper = 17
cm/m
Perhitungan sludge thickener :
Solid yang masuk ke dalam thickener :
Solid yang masuk :
bak pengendap I = 3076,47 kg/hari
bak pengendap II = 1469,16 kg/hari
total
= 4545,63 kg/hari
Berat lumpur =
100
100
x total solid =
x 4545,63 kg/hari = 113640,75 kg/hari
4
4
Volume solid =
berat solid 4545,63 kg/hari
=
= 4,329 m3 / hari
1050 kg/m 3
densitas
Volume lumpur =
Volume air
berat lumpur 113640,75 kg/hari
=
= 108,229 m 3 / hari
densitas
1050 kg/m 3
= volume lumpur – volume solid
= 108,229 m3/hari – 4,329 m3/hari = 103,9 m3/hari

Luas permukaan :
ASurface =
berat solid
4545,63 kg/hari
=
= 56,82 m 2
2
solid loading 80 kg/m .hari
Hydraulic loading =
volume lumpur 108,229 m 3 /hari
=
= 1,9 m 3 /m 2 .hari
A Surface
56,82 m 2
Karena hydraulic loading tidak sesuai dengan kriteria desain, maka digunakan
HL = 4 m3/m2.hari, sehingga :
ASurface =
Sony Wahyudi
108,229 m 3 /hari
= 27,06 m 2
4 m3 /m 2 .hari
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
92
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
SL =
4545,63 kg/hari
= 168 kg/m 2 .hari
2
27,06 m
Ternyata solid loading melebihi kriteria desain, maka digunakan solid loading 80
kg/m2.hari, hydraulic loading 1,9 m3/m2.hari, dan ASurface = 56,82 m2.

Dimensi gravity thickener :
ASurface tiap unit =
56,82 m 2
= 28,41 m 2
2
Diameter tiap unit =
⎛ 4 x 28,41 m 2 ⎞
⎜⎜
⎟⎟ = 6,02 m ≈ 6 m
π
⎝
⎠
Kedalaman zona thickening
Thickener terdiri dari 3 bagian zona air jernih, zona pengendapan, dan
zona thickening.
Total konsentrasi solid :
=
4545,63 kg/hari x 1000 g/kg
= 0,04
1,05 x 1 g/cm 3 x 106 cm3 /m 3 x 107,96 m 3 /hari
Konsentrasi rata-rata lumpur di zona thickening =
Volume lumpur tiap unit =
4+4
=4%
2
1
2
x π x (6 m ) x h = 28,26 h
4
Massa solid di zona thickening pada 4 % solid :
= (28,26 h m 3 ) x 0,04 g/g x
1 kg
x 1,05 x 106 cm3 /m 3
1000 g
= 1186,92 h kg
Dengan waktu detensi 1 hari :
=
(1186,92 h ) kg
2272,82 kg/hari
= 1 hari → h = 1,9 m ≈ 2 m
Kedalaman zona thickening :
= zona air jernih + zona pengendapan + zona thickening
= 1 m + 1,5 m + 2 m = 4,5 m
Kedalaman dari thickener pada central well (pertengahan bak) :
Drop total ke central well =
17 cm/m 6 m
= 0,51 m
x
100 cm/m
2
Total kedalaman thickener :
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
93
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
= free board + thickening + drop total
= 0,49 m + 4,5 m + 0,51 m = 5,5 m
10.2. Sludge Digester
Adalah suatu tangki yang berfungsi untuk menguraikan volatile solid yang ada
dalam lumpur. Proses ini bertujuan untuk menstabilkan lumpur dan mengurangi
biomassa. Pada perencanaan ini digunakan tipe anaerobic sludge digester.
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan 2 unit Anaerobic Digester
- Q lumpur = 4,329 m3/dt
- periode digester (θC) = 15 hari
- VS loading = 2,5 kg/m3.hari
- berat solid = 4545,63 kg/hari
- kedalaman akumulasi grit = 1 m
- kedalaman scum blanket = 0,6 m
- jarak minimum antara floating cover dan level digester maksimum = 0,6 m
- 65 % solid bersifat biodegradable
- 1 g biodegradable solid = 1,42 g BODL
- koefisien yield (Y) = 0,05
- koefisien kd = 0,03 hari-1
- efisiensi (E) = 0,8
- gas methan = 66 % gas produksi
- asumsi reduksi VS = 52 %
- total solid di lumpur dari thickening = 4 %
- berat udara = 1,162 kg/m3
- densitas gas digester = 86 % dari udara
- total solid dalam supernatan digester = 4000 mg/l
- specific gravity supernatan = 1
- total solid dalam lumpur digester = 4 %
- specific heat (CP) untuk lumpur = 4200 J/kg
- suhu lumpur = 280C
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
94
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
- slope dasar tangki = vertikal : horisontal = 1 : 3
Perhitungan anaerobic digester :

Kapasitas digester
Dengan menggunakan Q lumpur dan periode digester :
Volume = Q x td = 4,329 m3/hari x 15 hari = 64,935 m3
Dengan menggunakan VS loading :
Volume =
berat lumpur 4545,63 kg/hari
=
= 1818,25 m 3
3
VS loading
2,5 kg/m .hari
Maka volume yang digunakan adalah 1818,25 m3

Dimensi dan geometri digester
Kedalaman = akumulasi grit + scum blanket + jarak minimum antara floating
cover & level digester maks.
= 1 m + 0,6 m + 0,6 m = 2,2 m
Bila side water depth tanpa kerucut (cone)= 7,6 m, akan tersedia tambahan
volume dalam kerucut :
Volume aktif =
7,6 m - 2,2 m
= 0,71 dari volume total
7,6 m
Asumsi volume aktif digester = 1750 m 3 x
1
= 2500 m3
0,71
2500 m 3
Volume tiap unit =
= 1250 m3
2
Luas permukaan tiap unit =
2500 m 3
= 164,5 m 2
7,6 m
Diameter tiap unit =
⎛ 4 x 164,5 m2 ⎞
⎜
⎟ = 14,5 m
π
⎝
⎠
Dimensi digester :
Diameter = 14,5 m
Side water depth = 7,6 m

Produksi gas
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
95
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Konsentrasi solid
=
berat lumpur 4545,63 kg/hari x 1000 g/kg
=
= 1,05 x 106 g/m 3
3
Q lumpur
4,329 m /hari
BODL dalam lumpur = 1,05 x 106 g/m3 x 65 % x 1,42 g/g = 969150 g/m3
Produksi gas methan :
Px =
YxQxExS
[1 + (kd x θ C )] x 1000 g/kg
0,05 x 4,329 m3 /hari x 0,8 x 969150 g/m 3
=
= 115,737 kg/hari
[1 + (0,03 hari-1 x 15 hari)] x 1000 g/kg
Volume
gas methan :
⎧⎡ E x Q x So ⎤
⎫
⎥ - (1,42 x Px) ⎬
⎩⎣ 1000 g/kg ⎦
⎭
= 0,35 m 3 /kg x ⎨⎢
⎧⎡ 0,8x4,329 m 3 /harix969150 g/m 3 ⎤
⎫
⎥ - (1,42x115,737 kg/hari)⎬
1000 g/kg
⎦
⎩⎣
⎭
= 0,35m 3 /kgx ⎨⎢
= 1117,2 m3/hari
Produksi gas digester =

1117,2 m 3 /hari
= 1692,73 m3/hari
66 %
Produksi lumpur hasil proses digester
Jumlah solid dalam lumpur hasil proses digester :
TVS = 4545,63 kg/hari
TVS yang musnah = 4545,63 kg/hari x 0,52 = 2363,73 kg/hari
TS yang tersisa setelah proses digester :
= nonvolatile solid + VS yang tersisa
= (4545,63 – 2363,73) kg/hari + (0,48 x 2363,73 kg/hari)
= 3316,49 kg/hari
Jumlah total massa di digester :
Total solid di digester = 4545,63 kg/hari
Total solid dalam lumpur dari thickening = 4 %
Total massa =
4545,63 kg/hari
= 113640,75 kg/hari
0,04
Jumlah total massa yang meninggalkan digester (efluen) :
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
96
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Total produksi gas digester = produksi gas x berat udara x densitas
= 1692,73 m3/hari x 1,162 kg/m3 x 0,86
= 1691,579 kg/hari
Total massa yang meninggalkan digester :
= 113640,75 kg/hari – 1691,579 kg/hari = 111949,171 kg/hari
Q supernatan dari digester :
Asumsi supernatan solid digester = S
S
3316,49 kg/hari - S
+
= 111949,171 kg/hari
0,004
0,04
Maka :
diperoleh S = 129,05 kg/hari
Q supernatan =
129,05 kg/hari x 1000 g/kg
= 32,26 m 3 /hari
3
6
3
3
0,004 g/cm x 10 cm /m
Konsentrasi solid dalam supernatan :
=
129,05 kg/hari x 1000 g/kg x 1000 mg/g
= 3226,25 mg/l
40 m3 /hari x 1000 l/m3
Berat lumpur hasil proses digester :
= TS yg tersisa setelah proses digester – TS yg hilang dlm supernatan
= 3316,49 kg/hari – 129,05 kg/hari
= 3187,44 kg/hari
Volume lumpur hasil proses digester :
=
3187,44 kg/hari x 1000 g/kg
= 62,5 m 3 /hari
3
6
3
3
0,05 g/g x 1,02 x 1 g/cm x 10 cm /m
10.3. Sludge Drying Bed
Merupakan suatu bak untuk mengeringkan lumpur hasil pengolahan anaerobic
digester. Bak ini biasanya berbentuk persegi panjang yang terdiri dari lapisan pasir dan
kerikil, serta pipa drain untuk mengalirkan air dari lumpur yang dikeringkan. Waktu
pengeringan tergantung dari cuaca, terutama sinar matahari.
Perencanaan yang digunakan :
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
97
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
- berat lumpur = 3187,44 kg/hari
- volume lumpur = 62,5 m3/hari
- kadar solid = 12 %
- kadar air = 88 %
- menggunakan 2 unit sludge drying bed yang tiap unit terdiri dari 10 cell
- waktu pengeringan = 10 hari
- media :
Lapisan pasir
Lapisan kerikil
fine sand
150 mm
coarse sand
75 mm
fine gravel
75 mm
medium gravel
75 mm
coarse gravel
75 mm
ketebalan total media
=
450 mm
- kadar air pada cake sludge = 75 %
- tebal (kedalaman) cake sludge = 0,3 m
Perhitungan sludge drying bed :
Dimensi bed
Produksi lumpur dalam 1 hari dikeringkan dengan menggunakan 2 cell dalam 1
unit sludge drying bed.
V1 =
Volume cake kering :
=
Volume cake kering tiap cell =
V x (1 - ρ )
1 - ρS
62,5 m3 /hari x (1 - 0,88)
= 30 m 3 /hari
1 - 0,75
30 m 3
= 15 m3
2
Volume cake kering tiap bed (10 cell) = 10 x 15 m3 = 150 m3
Luas permukaan cell =
15 m 3
= 50 m 2 → diperoleh P = 8 m dan L = 6,25 m
0,3 m
62,5 m 3 /hari x 10 hari
Volume tiap bed =
= 312,5 m 3
2
Kedalaman air =
(312,5 - 150) m3
(5 x 6,25 m) x (2 x 8 m)
= 0,325 m
Sehingga :
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
98
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Dimensi cell :
P=8m
Kedalaman = 0,3 m
L = 6,25 m
Dimensi bed :
P = 5 x 6,25 m = 31,25 m
L = 2 x 8 m = 16 m
Kedalaman = 0,45 m + 0,3 m + 0,325 m = 1,075 m
Free board = 0,225 m
Underdrain
Berfungsi untuk menampung dan mengeluarkan air dari lumpur.
Terletak di bawah lapisan kerikil (media).
Direncanakan diameter pipa = 100 cm.
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
99
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
BAB XI
DESINFEKSI
Supernatan yang berasal dari pengolahan biologis didesinfeksi terlebih dahulu
sebelum dibuang ke badan air penerima. Hal ini bertujuan agar efluen yang dibuang
tidak berbau dan aman bagi badan air penerima.
Senyawa chlorine yang digunakan dalam perencanaan ini adalah Calcium
hyphochlorite [ Ca(OCl)2 ] dengan alasan :
a. bersifat toksik terhadap mikroorganisme yang bersifat patogen
b. berkemampuan tinggi untuk larut di dalam air
c. tersedia di pasaran dengan harga relatif murah
d. tidak toksik bagi manusia dan binatang
Kriteria desain desinfeksi :
o dosis chlorine untuk efluen air buangan = 3 – 15 mg/l
o Ca(OCl)2 yang digunakan mengandung 70 % chlorine
o waktu kontak = 15 – 45 menit
o kecepatan horisontal (VH) = 2 – 4,5 m/menit
Perencanaan yang digunakan :
- menggunakan Round the end horizontal baffle
- terbuat dari beton (n = 0,015)
- dosis chlorine = 5 mg/l
- Ca(OCl)2 yang digunakan mengandung 70 % chlorine
- waktu kontak = 20 menit
- kecepatan horisontal = 3 m/menit
- ρ Ca(OCl)2 = 1,2 kg/l
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
100
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
- konsentrasi larutan Ca(OCl)2 = 10 %
- pengadukan tiap 1 hari sekali
Perhitungan desinfeksi :
Dosis chlorine untuk desinfeksi
Dosis = 5 mg/l x 0,487 m3/dt x 86400 dt/hari = 210,384 kg/hari ≈ 210 kg/hari
210 kg/hari
= 300 kg/hari
0,7
Ca(OCl)2 yang dibutuhkan =

Dimensi bak kontak chlorine
Volume bak = Q x td = 0,487 m3/dt x 20 menit x 60 dt/menit = 584,4 m3
Panjang round the end = VH x td = 3 m/menit x 20 menit = 60 m
Dimensi bak :
P = 60 m
L = 4,4 m
Jumlah saluran =
H = 2,2 m
free board = 0,3 m
P 60 m
=
= 13,64 ≈ 14
L 4,4 m
Lebar tiap saluran =
60 m
= 4,29 m
14
2
2
⎤
⎤ ⎡
⎡
⎛ 3 ⎞
⎥
⎢
⎥
⎢
0,015 x ⎜ ⎟
⎥
⎢
n
x
V
60
⎝ ⎠
-7
⎥ =
H
Slope saluran = ⎢
⎥ = 8,37 x 10
⎢
2
2
⎢
3 ⎥
3
⎢ ⎛⎜ b + D ⎞⎟ ⎥ ⎢ ⎛⎜ 4,29 m + 2,2 m ⎞⎟ ⎥
⎢⎣ ⎝ b + 2D ⎠ ⎥⎦ ⎢⎣ ⎜⎝ 4,29 m + (2 x 2,2 m) ⎟⎠ ⎥⎦
Lebar saluran pada belokan :
VBelokan = 2,5 VH = 2,5 x 3 m/menit = 7,5 m/menit = 0,125 m/dt
ABelokan =
Q
VBelokan
Lebar belokan =

=
0,487 m 3 /dt
= 3,896 m 2
0,125 m/dt
A Belokan 3,896 m 2
=
= 1,77 m
D
2,2 m
Headloss
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
101
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
2
⎛ 3 ⎞
⎜ ⎟
2
VH
60
Saluran lurus = n x
= 14 x ⎝ ⎠ = 1,78 x 10-3 m
2xg
2 x 9,81
Karena gesekan = S x L = 8,37 x 10-7 x 60 m = 5,02 x 10-5 m
2
Pada belokan = (n - 1) x
VH
(0,125) 2
= (14 - 1) x
= 0,01 m
2xg
2 x 9,81
Headloss total = 1,78 x 10-3 m + 5,02 x 10-5 m + 0,01 m = 0,012 m

Dimensi bak pengaduk
Volume Ca(OCl)2
=
kebutuhan Ca(OCl)2 300 kg/hari
=
= 250 l/hari = 0,25 m3 /hari
1,2 kg/l
ρ Ca(OCl)2
Volume pengadukan Ca(OCl)2 = 0,25 m3/hari x 1 hari = 0,25 m3
Volume pelarut (air) untuk chlorine 10 % =
0,9
x 0,25m3 = 2,25 m 3
0,1
Volume bak pengaduk = volume Ca(OCl)2 + volume air
= 0,25 m3 + 2,25 m3 = 2,5 m3
Dimensi :
Sony Wahyudi
P = 1,58 m
H=1m
L = 1,58 m
free board = 0,3 m
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
102
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
BAB XII
PROFIL HIDROLIS
Diketahui ketinggian awal untuk penanaman saluran pembawa adalah – 2,9488 m
Perhitungan:
1. SALURAN PEMBAWA

Kehilangan tekanan pada saluran (hf) = S x L
hf = 0,003 x 5 m
= 0,015 m

Elevasi muka air = ( - 2,9488 – 0,015 )
= - 2,9638 m
2. SUMUR PENGUMPUL DAN POMPA

Dipompa dengan screw pump setinggi 5,12 m

Elevasi muka air = - 2,9638 m + 5,12 m
= + 2,1562 m
3. BAR SCREEN

Head loss (hf) = 0,0066 m

Elevasi muka air = + 2,1562 m – 0,0066 m
= + 2,1496
4. GRIT CHAMBER

Kecepatan pada grit chamber = 0,3 m/detik
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
103
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan

Kehilangan tekanan pada inlet
R = 0,4
⎛ vxn ⎞ ⎛ 0,3 x0,015 ⎞
⎟ =⎜
⎟ = 0,00007
S=⎜
⎝ 0,42 / 3 ⎠ ⎝ 0,5 ⎠
2
2
hf = 0,00007 x 4 m
= 0,00028 m

Kehilangan tekanan pada bak grit chamber
R=
b x h 1,4 x 1,15
=
= 0,4
b + 2h 1,4 + 2,3
2
⎛ v x n ⎞ ⎛ 0,3 x 0,015 ⎞
⎟ = 0,00006
S = ⎜ 2/3 ⎟ = ⎜
⎝ R ⎠ ⎝ 0,442 / 3 ⎠
2
hf = 0,00006 x 18,15 = 0,0011 m
hf total = 0,00028 + 0,0011
= 0,0014 m

Elevasi muka air = + 2,1496 – 0,0014
= + 2,1482 m
5. BAK PENGENDAP I

Kehilangan tekanan di pipa inlet = 0,004 m
(v
1
(0,04 - 0,006)
- v2 )
= 2,54 x
= 0,00015 m
2 x9,81
2g
2
2

hf perforated baffle = k x

hf pintu air =

bak sedimentasi ke outlet ; hf = S x L = 0,0013 x 25,2 = 0,032 m

hf total = (0,00015 + 0,003 + 0,032) = 0,035 m

elevasi muka air = + 2,1482 – 0,035
0,6 x 0,1
= 0,003 m
2 x 9,81
= + 2,1132 m
6. ACTIVATED SLUDGE

hf inlet = 0,02 m

hf outlet = 0,02 m

hf total = 0,04 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
104
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan

elevasi muka air = + 2,1132 – 0,04
= + 2,0732 m
7. SECONDARY CLARIFIER

hf inlet
Diketahui:
Q = 0,05 m3/detik
V = 0,6 m/detik
A=
Q 0,05
=
= 0,08 m2
v
0,6
⎛4 A⎞
⎟
D=⎜
⎝ π ⎠
1/ 2
⎛ 4 x 0,08 ⎞
⎟
=⎜
⎝ 3,14 ⎠
1/ 2
= 0,3 m
Direncanakan L inlet = 4 m
⎡
⎤
0,05
hf = ⎢
2,63 ⎥
⎣ 0,2785 x 130 x 0,3 ⎦
1,85
x4
= 0,007 m

hf outlet
Direncanakan:
Φ outlet = Φ inlet = 0,3 m
L outlet = 7 m
Perhitungan:
⎡
⎤
0,05
hf = ⎢
2,63 ⎥
⎣ 0,2785 x 130 x 0,3 ⎦
1,85
x7
= 0,01 m
hf total = 0,007 + 0,01
= 0,017 m

elevasi muka air = + 2,0732 – 0,017
= + 2,0562 m
8. DESINFEKSI

hf = 0,012 m

elevasi muka air = + 2,0562 – 0,012
= + 2,0442 m
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
105
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
BAB XIII
BILL OF QUANTITY
Perhitungan Bill of Quantity (BOQ) hanya pada kebutuhan bangunan saja,
perinciannya sebagai berikut:
1. SALURAN PEMBAWA
Digunakan pipa dengan ukuran:
- diameter = 600 mm
- panjang = 5 m
- jumlah saluran = 1 buah
2. SUMUR PENGUMPUL DAN POMPA
- h = 0,78 m
- b=4m
- L = 6,5 m
- Tebal beton = 0,5 m
- Jumlah sumur pengumpul = 1 buah
Volume beton = { (0,78 + 0,3) x (4 + (2 x 0,3) x 6,5)} – {0,78 x 4 x 6,5}
= 12,012 m3
Penggalian = { (0,78 + 0,3) x (4 + (2 x 0,3) x 6,5)}
= 32,292 m3
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
106
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Screw pump
- 1 buah screw pump 57,9 Hp dengan Q = 0,487 m3/dt dan diameter pompa =
1600 mm
- 1 buah drive motor screw pump
- 1 buah jembatan control (walk wad)
3. BAR SCREEN DAN SALURAN
a. Saluran
- h = 0,8 m + 0,2 m = 1 m
- b=1m
- L=4m
- Tebal beton = 0,3 m
- Jumlah saluran 1 buah
Volume beton = { (1 + 0,3) x (1 + (2 x 0,3) x 3)} – {1 x 1 x 4}
= 2,24 m3
Penggalian = { (1 + 0,3) x (1 + (2 x 0,3) x 3)}
= 6,24 m3
b. Bar Screen
- racks dengan lebar = 0,01 m = 26 buah
- perlengkapan reciprolating rack untuk pembersihan = 1 buah
4. GRIT CHAMBER
a. Grit Removal
- h = 1,15 m + 0,3 m = 1,45 m
- b = 1,4 m
- L = 18,5 m
- Tebal beton = 0,3 m
- Jumlah bak = 1 buah
Volume beton = { (1,45 + 0,3) x (1,4 + (2 x 0,3) x 18,15)} – {18,15 x 1,4 x 1,45}
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
107
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
= 26,68 m3
Penggalian = { (1,45 + 0,3) x (1,4 + (2 x 0,3) x 18,15)}
= 63,525 m3
b. Grit Storage
- h = 0,3 m
- b = 1,4 m
- L = 15,35 m
- Tebal beton = 0,3 m
- Jumlah bak = 1 buah
Volume beton = { (6,3 + 0,3) x (1,4 + (2 x 0,3) x 15,35)} – {15,35 x 1,4 x 0,3}
= 11,973 m3
Penggalian = { (6,3 + 0,3) x (1,4 + (2 x 0,3) x 15,35)}
= 18,42 m3
c. Proportional Weir
Digunakan betonan
5. PRIMARY SEDIMENTATION
a. Saluran Pembawa

h = 0,5 m + 0,3 m = 0,8 m

b=1m

L=4m

Tebal beton = 0,3 m

Jumlah saluran = 1 buah
Volume beton = { (0,8 + 0,3) x (1 + (2 x 0,3) x 4)} – {1 x 0,8 x 4}
= 3,84 m3
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
108
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Penggalian = { (0,8 + 0,3) x (1 + (2 x 0,3) x 4)}
= 7,04 m3
b. Pintu Air
Digunakan pintu air dari pelat baja dan diletakkan sebelum bak pengendap
sebanyak 4 buah.
c. Bangunan Sedimentasi I

h = 3,2 m + 0,3 m = 3,5 m

b = 6,3 m

L = 25,2 m

Tebal beton = 0,3 m

Jumlah bak = 4 buah
Volume beton = { (3,5 + 0,3) x (6,3 + (2 x 0,3) x 25,2)} – {3,5 x 6,3 x 25,2}
= 105,084 m3
Penggalian = { (3,5 + 0,3) x (6,3 + (2 x 0,3) x 25,2)}
= 660,744 m3
d. Pelat untuk Perforated Baffle
A = 3,5 x 6,3 x 4 buah
= 88,2 m2
e. 4 buah drive valve untuk pengurasan lumpur
f.
Travelling bridge + drive motor = 4 buah
g. Walk wad = 4 buah
h. Ruang Lumpur

b atas = 5 m

b bawah = 3 m

P atas = 6,3 m

P bawah = 6,3 m

h = 3,4 buah
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
109
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Volume beton = 4 {1/3(6,3 x 5) x (6,3 x 3) +
{1/3(6,3 x 5) x (6,3 x 3) +
39,69 x15 } –
39,69 x15 }
= 74,799 m3
Penggalian = 4 {1/3(6,3 x 5) x (6,3 x 3) +
39,69 x15 }
= 99,732 m3
6. ACTIVATED SLUDGE

h=5m

b = 10 m

L = 20 m

Tebal beton = 0,5 m

Jumlah tangki aerasi = 2 buah

Pintu air sebanyak 2 buah
Volume beton = { (5 + 0,5) x (10 + (2 x 0,5) x 20)} – {5 x 10 x 20}
= 420 m3
Penggalian = { (5 + 0,5) x (10 + (2 x 0,5) x 20)}
= 1210 m3
7. SECONDARY CLARIFIER
a. Bak

Diameter = 38,1 m

h=3m

tebal beton = 0,5 m
Volume beton = { ¼.π (38,62 – 38,12) x 3 } x 4 buah
= 361,257 m3
Penggalian = { ¼.π (38,62) x 3 } x 4 buah
= 14035,42 m3
b. Walk wad 38,1 m ; 4 buah (berupa traveling bridge)
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
110
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
c. Scrapper + perlengkapan = 4 buah
d. Pintu air sebelum secondary clarifier = 4 buah
8. SLUDGE THICKENING

Diameter = 6 m

h = 5,5 m

tebal beton = 0,5 m
Volume beton = { ¼.π (6,52 – 62)}
= 5 m3
Penggalian = { ¼.π (6,52) } x 5,5
= 182,414 m3
9. SLUDGE DIGESTER

Diameter = 14,5 m

h = 2,2 m

tebal beton = 0,5 m

terdiri dari 2 unit
Volume beton = { ¼.π (152 – 14,52)} x 2
= 23,158 m3
Penggalian = { ¼.π (152) x 2 } x 2
= 706,5 m3
10. SLUDGE DRYING BED

L = 31,25 m

b = 16 m

h = 1,075 m

terdiri dari 2 unit

tebal beton = 0,5 m
Volume beton = { (1,075 x 0,5) x (16 x 0,5) + (0,5 x 31,25)}
= 25,397 m3
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
111
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Penggalian = { 31,75 x 16,5 x 1,575 x 2 }
= 1650,2 m3
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
112
Tugas Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Buangan
Sony Wahyudi
Teknik Lingkungan – ITS Surabaya
113