latar belakang

PERENCANAAN SISTEM
PENANGANAN LIMBAH CAIR
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Dipresentasikan oleh : Ir. Widyo Pranoko, Dipl.San
FORUM ALUMNI PENGAIRAN
LATAR BELAKANG
• Pertemuan Rektor UB (beberapa kali pembahasan)
dengan para alumni FT Jurusan Pengairan  agar
direncanakan instalasi pengolahan air limbah (IPAL)
berdasarkan:
Zonasi.
2. Air limbah masing-masing fakultas agar memiliki pretreatment sebelum disalurkan ke saluran utama sistem
IPAL UB.
1.
• IPAL ini merupakan salah satu pemenuhan UB sebagai
green campus.
TUJUAN
Presentasi ini ditujukan untuk menyajikan:
1) pembagian zonasi,
2) perencanaan pengaliran, dan
3) sistem pengolahan air limbah kampus UB
Ketiga hal di atas merupakan hasil karya tim alumni
FT Jurusan Pengairan UB yang lebih dikenal dengan
nama Forum Alumni Pengairan (FAP) sebagai bentuk
darma bakti dan rasa terima kasih Alumni
Pengairan kepada lembaga UB tercinta.
Didalam menentukan teknologi IPAL yang akan direncanakan, faktorfaktor sebagai pertimbangan adalah :
1. Sistim mempunyai stabilitas pengolahan dan efisien, sehingga tidak
mudah terjadi Short-cut yang dapat menimbulkan bau.
2. Stabil terhadap ‘shock-load’ dan tidak mengganggu mekanisme
pengolahan yang telah direncanakan
3. Menghasilkan Effluen yang akurat dan selalu dibawah ambang batas
seperti yang ditentukan dalam PP 82/2001 dan Perdakota Malang
No 16/2001
4. Sebagai asset milik Perguruan Tinggi, metode yang dipilih harus
dapat dipertanggung jawabkan secara science dan dapat dipakai
sebagai laboratorium pengolahan air limbah bagi mahasiswa.
SISTIM PENGALIRAN DAN
PENGUMPULAN AIR LIMBAH
SISTEM PENGALIRAN DAN PENGOLAHAN AIR LIMBAH UB
Sistem pengaliran dan pengumpulan air limbah direncanakan dengan
sistim gravitasi, terpisah dengan saluran drainase air hujan.
Zona pelayanan IPAL UB ditetapkan menjadi 2 zonasi, yaitu Zona
SS1 sebelah kiri jalan utama melayani 8 Fakultas dan Rektorat ,
sedangkan Jaringan pipa air limbah SS2 disebelah kanan jalan utama,
melayani Samantha Krida, Asrama Mahasiswa , FakultasEkonomi,
Pertanian dan Kedokteran
Pipa pengaliran air limbah ini direncanakan ‘Self Cleaning’,dilengkapi
dengan manhole, yang berfungsi sebagai lubang kontrol, sampling dan
sekaligus berfungsi sebagai penyambungan pipa lateral (dari septic tank)
atau dari sumber lainnya ( bukan laboratorium ).
Saluran Air Limbah SS1 mempunyai panjang total 1400 m dan
berakhir di IPAL dilokasi Gazebo FK, sedangkan agar tidak terjadi
clogging, diperlukan pengglontor air yang dioperasikan intermittent
Gambar / PETA UB + JARINGAN
Link to PDF-1
Kapasitas Desain Pipa
Jumlah Mahasiswa Aktif = 43.777 orang
Jumlah Mahasiswa hadir/hari = 60 % mahasiswa Aktif
= 60 % x 43.777
= 26.266 orang
 Pemakaian air bersih (10%) normal
= 10% x 150 ltr/hari/mhs
= 15 ltr/hari/mhs
Debit Air Limbah Rencana = 400 m³/hari = 4,66 ltr/det
Penggelontor 10%
= 40 m³/hari = 0,47 ltr/det
Total
= 5,13 ltr/det
Dasar Hidrolika Terbuka
Sifat – Sifat Aliran dalam penampang
Lingkaran
Jari – jari hidrolis
Kedalaman
Hidrolis
Faktor
Penampan
g
Perbandingan unsur geometris penampang terhadap unsur – unsur yang bersangkutan
bila penampang terisi penuh.
Scattergraph
Pembersihan
diri (Selfcleansing)
terjadi dengan
syarat:
 > c
Gambar: Scattergraph with Critical Shear Stress Curve
Sebaliknya jika
 < c
Maka akan
terjadi
akumulasi
sedimen di
dalam pipa.
Scattergraph of Self-Cleansing Sewer
Ada ketinggian
air min. dan max.
- Pada saat
mencapai h
max dan V
max 
mencapai Q
max , ada di
sebelah kanan
grafik c.
Gambar: Scattergraph of Self-Cleansing Sewer
karena  > c
maka terjadi
self-cleansing.
SKETSA IPAL UB-1 : FULLY UNDERGROUND
SKETSA IPAL UB-1 : DIATAS MUKA TANAH
IPAL UB – 1 untuk mengolah air limbah dari Zona 1 direncanakan
dibangun di Gazebo FK di sisi paling sellatan batas UB, dengan luasan
konstruksi sebesar 420 m2 dan tertanam 7 – 8 m didalam tanah dan
karena kemiringan tanah mengarah ke lokasi tersebut. IPAL ini dapat
mengolah Limbah Domestik (Black Water dan Grey Water), dapat
mengolah pencemar organik secara bio-kimia.
Air limbah dari Laboratorium, rumah sakit atau air limbah yang spesifik
lainnya harus diolah dulu di pre-treatment sebelum dialirkan ke pipa
induk air limbah SS1
Effluen dari IPAL UB-1 adalah telah memenuhi syarat PP 82/2001 dan
Perda Kota Malang No. 16/2001 , yaitu setara dengan Baku Mutu badan
Air kelas B, karenanya dapat dibuat air penyiraman tanaman, untuk
pengglontor maupun pengenceran.
Hasil lumpur dari pemrosesan bio-kimia dari IPAL UB-1 akan dikeringkan
dan dijadikan kompos.
MAIN
SEWER
AEROBIC BAFFLE
REACTOR
(ABR)
SCREEN &
GRIT
CHAMBER
BAK EKUALISASI /
PENGENDAP
AWAL
BAK
AERASI
PENGENDAP
AKHIR
LUMPUR
SLUDGE
DRYING BED
WETLAND
BAK
EFLUEN
Badan
Air
Gambar 4.1. DIAGRAM INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Komposisi AIR LIMBAH DOMESTIK
PENCEMAR
UNIT
RENDAH
SEDANG
TINGGI
390
720
1230
270
500
860
Padatan Total
mg/l
Total Padatan Terlarut
mg/l
BOD
mg/l
110
190
360
COD
mg/l
250
430
800
Total Nitrogen
mg/l
20
40
70
Total Phospor
mg/l
4
7
12
Lemak
mg/l
50
90
100
Total Coliform
No/100ml
105-106
107-109
107-109
Faecal Coliform
No/100ml
103-105
104-106
105-106
SISTEM IPAL RENCANA
Penguraian limbah biologi dengan proses bio-kimia alam, yaitu dari proses
metabolism bahan organic (dari faeces) menjadi energi dengan memanfaatkan
pembiakan bakteri dalam faeces itu sendiri, dengan mengkondisikan
lingkungan dari pemisahan beberapa sel/kompartemen dalam system, yang
kemudian disebut Anaerob Baffle Reactor, dimana tiap sel (baffle) dikondisikan
dengan kondisi berbeda untuk mempercepat proses dan menghasilkan ‘enzim’
untuk penguraian. Reaksi penguraian organik menjadi biomass adalah :
CwHxOyNz + H2O
C5H9O3N + CH4 + CO2 + NH4
Proses pada reactor tersebut sangat stabil, sehingga memungkinkan
menghasilkan effluent yang stabil, meskipun dalam beberapa case
influen bervariasi.
Menghasilkan lumpur yang relative kecil, antara 0.1 – 0.2 kg/kg BOD
terurai, dimana tiap kompartemen disediakan ruangan pengumpul
lumpur dengan pipa penyedot lumpur yang dapat dioperasikan
bergantian.
Proses penguraian limbah domestik dalam proses bio-kimia
Bahan Organik (Kompleks)
Alkohol
( Asam amino )
Asam Lemak dan gula
(Fatty Acid)
Oksidasi Anaerob
Fermentasi
Produk Antara
(Propionat, Butirat )
ASETAT
H2 + CO2
Asetoklastik
Methanogenesis
Reduktif
Methanogegesis
Methan + CO2
Gambar 4.2. Alur ReaksiPengolahan Anaerob bahan Organik Kompleks ( Mclenernney
dan Bryant, 1981)
KRITERIA DISAIN : PENGENDAP AWAL
Volume Sludge
Rasio SS/COD
Beban permukaan
Produksi CH4
Tebal scum
Waktu tinggal
Perbandingan P : L
Tinggi outlet
Rasio lebar bak
: 1 g BODrem=0.005 BODi
: 0.35 - 0.55 – 042
: 0.60 m3/m2 (beban puncak)
: 0.35 m3/kg per kg COD removed
: 0.20 – 0.30 m
: 1.50 – 2.00 jam
: 2.10 – 3.10
: 1.80 – 2.20
: 2 bak : Bak#1 = 2/3 panjang
: 3 bak : Bak#1 = 1/2 panjang
Interval pengurasan : 18 – 24 bulan
Pastikan adanya ventilasi pada puncak bak
Sumber : Consurtium DEWATS dissemination May 2013
KRITERIA DISAIN : ABR
Volume Sludge
Rasio SS/COD
Beban permukaan
Produksi CH4
Tebal scum
Waktu tinggal Total
Perbandingan P : L
Tinggi outlet
Kecepatan upflow
Interval pengurasan
Beban Organik
( Minimum 4 komp)
: 5 – 10 % Volume ABR
: 0.35 - 0.55 – 042
: 0.60 m3/m2 (beban puncak)
: 0.35 m3/kg per kg COD removed
: 1 - .10 lt
: 16 -20 Jam
: 0.40
: 1.80 – 2.20 m
: 0.90 – 1.20 m/jam
: 18 – 24 bulan
: < 6 kg/m3 hari
Sumber : Consurtium DEWATS dissemination May 2013
KRITERIA DISAIN : FILTER ANAEROB
Tinggi Filter
: 0.75 - 1.00 m
Permukaan filter
: 80 - 120 m2/m3
Ruang kosong filter : 30- 40 %
Ukuran filter
: 8 – 14 cm
Kecepatan aliran upflow
: 2 m / jam maksimum
Tinggi outlet
: 1.80 - 2.20m
KRITERIA DISAIN : Gravel + VAPPs
 Rongga filter kerikil




: 35 – 45 %
Diameter kerikil
: 5-7 mm; 10-12 mm ; 50-70 mm
Kemiringan
: 1%
Tinggi penyaringan
: 50 – 60 cm
Dimensi VAPPS
:
Panjang : 20.00 m dibuat melingkar sebagai pot tanaman
Lebar
: 6.00 m
Bak Perangkap Pasir
Pengukur Debit
Trash
Track
Dari Pipa
Sewer
13 m
Pemisahan Air Limbah dari sampah dan pasir
• Pemisahan Sampah 40 – 10 mm (dengan trash
track)
• Pengendapan/Sedimentasi : 10 – 100 ɥm.
Pengendap Awal (Settler)
1. BOD = 800 mg/l
2. COD = 1000 mg/l
3. TSS = 5000 mg/l
Tt = 0
2. FERMENTASI
• Asam Amino, Glukosa → H₂,
Acetat (CH₃COO⁻ )
• Asam Lemak + H₂O → H₂,
Acetat
14,30 m
3. METHANOGENESIS
KONDISI TANGKI : ANAEROB
• CH₃COO⁻ + H⁺ → CH₄ + CO ₂
PROSES/REAKSI yang TERJADI:
• CO ₂ + 4H₂ → CH₄ + 2H ₂O
1. HYDROLYSIS
• Protein + H₂O
→ Asam Amino
• Karbohidrat + H₂O → Glukosa
• Lemak + H₂O
→ Asam Lemak & Gly serol
Bak ABR (Anaerobic Baffle
Reactor)
Ef =35,44,73
BOD :
583
COD :
604
TSS : 1458
Ef =37,44,80
Ef =37,44,80
BOD : 77
COD : 86
TSS : 55
24,60 m
HRT : 20 jam
DEGRADASI ORGANIK
TERMASUK PRODUK-PRODUK ANTARA , PENGURAIAN OLEH BAKTERI YANG
PEMBIAKANNYA LAMA
Bak Aerasi
BOD : 51
mg/ltr
COD : 66
TSS : 70
HRT = 3 jam
Penambahan Oksigen:
1. Meningkatkan DO
2. Polishing Effluent
Dari 50 mg/ltr 20 -30 mg/ltr
12,60 m
NH₄⁺  NO₂⁻  NO₃⁻  N₂
Nitromonas
Nitrobacter
Pseudomonas Den
Proses Nitrifikasi
Proses Denitrifikasi
Wetland / VAPPS
Unsur N dan P diserap Tanaman tertentu
( diperlukan riset / usulan dari F.Pertanian ? )
WETLAND direncanakan dengan ditanami taman bunga dan
bambu cina untuk menambah keasrian lokasi IPAL
SUMBERDAYA LISTRIK DARI PANEL
SURYA
Diperlukan keputusan strategis dari Rektorat UB,
karena informasi harga terakhir untuk set panel surya
untuk
20 kW adalah +/- Rp. 1,8 M
LIMBAH LABORATORIUM
LABORATORIUM FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
1. Lab. Kimia Dasar (Jur. Kimia)
4. Lab. Biokimia (Jur. Kimia)
2. Lab. Kimia Organik (Jur. Kimia)
5. Lab. Biologi Selular & Molekular (Jur.
Biologi)
3. Lab. Kimia Anorganik (Jur. Kimia)
6. Lab. Mikrobiologi (Jur. Biologi)
HASIL SURVEY
Limbah Cair
Asal
Air cucian alat, sisa praktikum dan riset
Jenis
Larutan asam kuat, larutan basa kuat, larutan kation logam,
bahan organik (fenol, kloroform, asam asetat, toluene,
benzene), jaringan biologis (mikroba dan tikus percobaan)
Volume
1-10 L per hari (5-7 hari per minggu)
Pengolahan
Dibuang ke saluran darinase (sisa cucian alat) dan ditampung
di jurigen plastik (sisa bahan organik). Tidak ada limbah cair
yang diolah
Jenis
Mineral, karbon aktif, kertas saring, media kadaluarsa, gel
agarosa, poliakrilamida dan sampel tanah.
Penanganan
Dibuang ke tempat sampah
Limbah Padat
Untuk air limbah cucian keluar dari bak cuci ke saluran
Letak jaringan pembuangan air drainase. Air limbah tersebut mengandung mikrobia dan
limbah dan jaringan air bersih bahan kimia. Sedangkan jaringan air bersih ada dari sumur
pompa dan PDAM (berdekatan dengan saluran air limbah).
LABORATORIUM FAKULTAS PERTANIAN
1. Lab. Kimia Tanah (Jur. Tanah)
2. Lab. Biologi Tanah (Jur. Tanah)
3. Lab. Penyakit Tumbuhan (Jur.
HPT)
HASIL SURVEY
Asal
Air cucian alat, sisa praktikum dan riset
Jenis
Larutan asam kuat, larutan basa kuat, larutan kation
logam, bahan organik (asam asetat), jaringan biologis
(mikroba pathogen dan serangga)
Volume
1-10 L per hari (4-5 hari per minggu)
Pengolahan
Dibuang ke saluran darinase (sisa cucian alat) . Tidak ada
limbah cair yang ditampung dan diolah
Jenis
Mineral, karbon aktif, kertas saring, media kadaluarsa, gel
agarosa, poliakrilamida dan sampel tanah.
Penanganan
Dibuang ke tempat sampah
Limbah Cair
Limbah Padat
Letak jaringan pembuangan air
limbah dan jaringan air bersih
Untuk air limbah cucian keluar dari bak cuci ke saluran
drainase. Air limbah tersebut mengandung mikrobia dan
bahan kimia. Sedangkan jaringan air bersih ada dari
sumur pompa dan PDAM (berdekatan dengan saluran air
limbah).
LABORATORIUM FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU
KELAUTAN
1. Lab. Reproduksi Ikan
2. Lab. Lingkungan & Bioteknologi Perairan
HASIL SURVEY
Asal
Air cucian alat, sisa praktikum dan riset.
Jenis
Larutan asam kuat, larutan basa kuat, larutan kation
logam, bahan organik (gliserol,pati), jaringan biologis
(sisa ikan dan kerang).
Volume
10-50 L per hari (5-6 hari per minggu)
Pengolahan
Dibuang ke saluran darinase (sisa cucian alat) . Tidak ada
limbah cair yang ditampung dan diolah.
Jenis
Sisa ikan, kerang, kertas saring, kertas tissu.
Penanganan
Dibuang ke tempat sampah.
Limbah Cair
Limbah Padat
Letak jaringan pembuangan air
limbah dan jaringan air bersih
Untuk air limbah cucian keluar dari bak cuci ke saluran
drainase. Sedangkan jaringan air bersih ada dari sumur
pompa dan PDAM (berdekatan dengan saluran air
limbah).
LABORATORIUM PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA UB
1. Lab. Sains Dasar
2. Teknis Bioproses
HASIL SURVEY
Asal
Air cucian alat, sisa praktikum dan riset.
Jenis
Larutan asam, larutan basa , senyawa logam, bahan
organik (etanol, metanol, propanol, sisa buah yang sudah
diambil sarinya, sisa rebusan kentang), garam, media agar,
sisa fermentasi dan bakteri.
Volume
± 20 L per hari (5 hari per minggu)
Pengolahan
Dibuang ke saluran darinase (sisa cucian alat) . Media agar
yang sudah ditanami bakteri akan dipanaskan, direbus,
disterilisasi).
Jenis
Media agar yang sudah ditanami bakteri
Penanganan
Disterilisasi kemudian dibuang di tempat sampah
Limbah Cair
Limbah Padat
Letak jaringan pembuangan air
limbah dan jaringan air bersih
Jaringan pembuangan air limbah di saluran drainase
sekitar laboratorium. Jaringan air bersih diperoleh dari air
PDAM yang jaraknya ± 50 m dari laboratorium.
LABORATORIUM FAKULTAS KEDOKTERAN UB
1. Lab. Biomedik
2. Teknis Anatomi
4. Lab. Patologi Anatomi
5. Lab.
Mikrobiologi
3. Lab. Farmakologi
HASIL SURVEY
Limbah
Cair
Limbah
Padat
Asal
Air cucian alat, sisa praktikum dan riset.
Jenis
Larutan asam, larutan basa , senyawa logam, bahan organik
(medium kultur, chloroform, bahan-bahan elektroforesis), jaringan
biologis (darah jaringan, organ sel kultur, jaringan tubuh manusia
dan hewan), EtBr, gel elektroforesis, carsinogenik reagen, parafin,
bahan pengecatan bakteri
Volume
± 0,5-2 L per hari (3-6 hari per minggu)
Pengolahan
Dibuang ke saluran darinase (limbah cair), dikumpulkan di plastik
dan didestruksi (gel elektroforesis, sel kultur, formalin, gliserin,
alcohol dalam proses pengawetan cadaver dan medium) dan tidak
ada yang diolah.
Jenis
Gel, plate-plate, disposable wave, organ hewan, sisa jasad hewan, sel
kultur, dan bakteri
Penanganan
Ditampung dalam sumur penampung (organ dan jaringan),
dibuang di tempat sampah, dibakar di incenerator RS Saiful Anwar
(Gel Agarose), dan autoclave.
QUALITY ASSURANCE
AND QUALITY CONTROL
QUALITY ASSURANCE & QUALITY CONTROL
Instalasi Pengolahan Air Limbah ( IPAL )
adalah sebuah sistem (blakbox) dimana konstruksi civil works dan system
pengolahan merupakan satu kesatuan.
Kelemahan atau kesalahan kecil pada struktur bangunan akan
mempengaruhi seluruh sistem. Menurut pengalaman Pelaksanaan
Pembangunan Civil Works dan perencanaan sistem pengolahan tidak
dapat dipisahkan, karenanya pembuatan IPAL pada sektor swasta sering
dikaitkan dengan pelaksanaan model EPC.
Dalam pembangunan sistem Konvensional, dimana pengguna jasa
menugaskan Kontraktor dalam Civil Works, pengawasan oleh
DESIGNER SYSTEM harus dilakukan seiring pelaksanaan konstruksi
civil works IPAL maupun pemasangan pipa.
QA/QC menjamin bahwa IPAL direncanakan tepat dan akurat,dengan
sistem (pengolahan) yang tepat dan menjamin kualitas effluen memenuhi
syarat Perda 21/2001
QA/QC & Manajemen Konstruksi
QA/QC mengawasi seluruh kegiatan, dari disain system,
disain konstruksi sampai uji coba, seperti :
Review disain oleh pihak ke 3 sebagai second opinion.
Pendampingan dalam pembuatan Shop Drawing dan
bouwplank
Pengawasan pengadaan mutu bangunan dan bahan
Pengawasan keakuratan elevasi (sistim perpipaan dan
IPAL) dengan melaksanakan pengukuran bersama antara
kontraktor dan perencana pada saat MC 0 dan MC 100.
……………… (MK ) …………….
Uji Coba Pengaliran dan pencucian (pipa)
Penyambungan Bak Kontrol ke Septik Tank atau Pre
Treatment Lab.
QA/QC IPAL UB
Pelaksanaan Pembibitan ( Bibit/seed bakteri untuk IPAL ini
khusus dari limbah pabrik susu atau slaughter house)
termasuk pengawasan mutu bakteri pada saat pembiakan
di IPAL selama 3 – 6 minggu
Pengujian dan pengisian IPAL
Uji Coba full scale
Uji konsentrasi organik dan bakteri tiap kompartemen untuk
waktu tertentu
Pembuatan Manual Operasi
Training Operator
Inspeksi / supervisi dalam jangka waktu 1 tahun.
TERIMA KASIH ATAS PERHATIANNYA
FAP
(FORUM ALUMNI PENGAIRAN)
PROJECT DIRECTOR
Ir. Henny Sudjatmiko
TIM PERENCANA :
Ir. Widyo Pranoko, Dipl.SE
Ir. Gunawan Wibisono, Dipl.SE. PhD
Ir. Edi Juwito, MS
ASISTEN :
Risky Nur Fitri,ST
Hestina Eviyanti, ST
Sandy, ST
Ana Chotimah, ST