BAB VIII Pengolahan Lumpur

Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Limbah

Kota Banyuwangi BAB VIII PENGOLAHAN LUMPUR Dalam

perencanaan

ini,

pengolahan

lumpur

yang

dilakukan

meliputi

tiga

pengolahan, yaitu : y

Sludge thickener (pengurangan kada r air)

y

Aerobic Sludge Digester (Pengurangan (Pengurangan massa lumpur)

y

Sludge Drying Bed (pengeringan solid lumpur)

Ketiga unit pengolahan lumpur tersebut dilakukan secara berurutan sebelum akhirnya lumpur yang kering (cake) dapat dibuang atau dimanfaatkan dimanfaatkan un tuk aktifitas aktifitas lain.

8.1 SLUDGE THICKENER y

Kriteria Desain :

Solid loading : 25 ± 80 kg/m 2.hari Konsentrasi solid solid lumpur = 2 ± 8 % dry solid Sludge volume ratio ratio = 0,5 ± 20 hari Kedalaman sludge blanket = 0 ,6 ± 2,4 m Slope bak = 1: 4 ± 1: 6

y

Perencanaan : 2

Solid loading =60 kg/m .hari 

Specific gravity sludge (BJ sludge) BP I = 1,02 BP II = 1,005



Konsentrasi solid dalam lumpur (%solid) Konsen trasi solid dari lumpu r BP I = 6% Konsen trasi solid dari lumpu r BP II = 1.3%

Direncanakan dibuat 2 buah sludge thickener untuk 2 BP I dan 2 AS

y

Perhitungan Volume Solid Dan Air



Bak Pengendap I : 1. Massa solid ( MS ) MS = TSS removed x 2 BP I VIII-1 | P a g e

DITA SAVITRI (3307.100.059)


Kota Banyuwangi = 437.48 kg/hari x 2 bak = 874.96 kg/hari 2. Massa lumpur (sludge) Dengan konsentrasi solid

= 6%

Massa lumpu r

= (100/6 x 874.96 kg/hari) = 14582.67 kg/hari

3. Volume solid ( Vsolid ) Vsolid

=

Massa solid Bjsolid 874.96

=

1400 kg /

m3

3

= 0.63 m /hari 4. Volume Lumpur (VL)

=

=

Massa sludge BJ sludge 1749 .92 1020 kg / m

3

3

= 1.72 m /hari 5. Volume Air dari Lump ur ( Vair ) Vair = V lumpur - Vsolid = 1.72 ± 0.63 3

= 1.09 m /hari



Bak Pe ngendap II (Proses Activated Sludge) 1. Massa solid ( MS ) MS = Solid waste x 2 bak = 2780.8 kg/hari x 2 = 5561 .6 kg/ha ri 2. Massa lumpur (sludge) Dengan konsentrasi solid = 1.3% Massa lumpu r

= (100/1.3 x 5561.6) kg/hari = 427815.4 kg/hari

3. Volume solid ( Vsolid ) Vsolid

=

=

Massa solid Bjsolid 5561 .6 1250 kg /

m

3

= 4.45 m3/hari

VIII-2 | P a g e DITA SAVITRI (3307.100.059)


Kota Banyuwangi Massa sludge

4. Volume Lumpur (VL) =

BJ sludge 427815.4

=

1005 kg /

m

3

3

= 425.7 m /hari 5. Volume Air dari Lump ur ( Vair ) Vair = V lumpur - Vsolid = 425.7 ± 4.45 3

= 421.25 m /hari y

Berat solid total Ms total

= Ms1 + Ms 2 = 874.96 kg/hari + 5561.6 kg/hari = 6436.56 kg/hari

y

Volume solid total Vs total

= Vs 1 + Vs 2 3

3

= 0.63 m /hari + 4.45 m /hari = 5.08 m3/hari



Volume Lumpur

1. Berat Lumpur yang dibuang ke thickener Ml total

= Ml 1 + Ml 2 = 14582.67 kg/hari + 427815.4 kg/hari = 443298.07 kg/hari

2. Volume Lumpu r total Vl total

= Vl 1 + Vl 2 = 1.72 m3/hari + 425.7 m 3/hari 3

= 427.92 m /hari 3. Berat jenis sludge pada thickener (Bj thick)

Mltotal Bj thick

=

443 98.07 ¡

j thick 78

¢

Ml 1 Bjsludge

=

.77

j thick Bj thick

458 .67 0 0



+

l 2

B j sl udge

+

4 7 8 5 .4 005

= 1007.5 = 1007 .5 kg/m

3



Kota Banyuwangi 

Lumpur yang keluar da ri sludge thickener - Konsen trasi solid dari thickene r = 5 % - Kadar air dari Lump ur = 95 % - Kadar solid dalam L umpur = 5 % 3

- BJ sludge d i Thickener = BJ camp uran = 1007.5 kg/m

1. Berat jenis Lumpu r dari thickener Bj

= ( 5 % x 1007 .5 ) + ( 95 % x 996.26 ) = 50.38 + 946.44 = 996.82 kg/m

3

2. Massa Lumpur dari thickener £

MlT

=

erat solid pada

thickener ( Ms tot al )

k on sent ra s i solid dar i

thickener

6436.56 kg/hari

=

5%

= 128731.2 kg/hari 3. Volume Lumpu r dari thickener

a a l mp r ari thick n r ¥

§

¨

Vl T

=

¦

¨

¦

¤

Bj l mp r ari thick n r ¥

¦

=

¤

2

¦

¤

kg/hari

2 2

¤

kg/m 3

= 129.14 m /hari 4. Volume Lumpur yang direduksi Vl R

= Vol Lumpu r in ± Vol Lumpur out = 427.92 ± 129.14 3

= 298.78 m /hari 5. Volume air yang direduksi Vair

= Volume lumpur yang direduksi± Volume solid di thickener = 298.78 ± 5.08 3

= 293.7 m /hari



Kota Banyuwangi 

Dimensi Sludge Thickener

y

Luas bak (A) A

=

=

Berat solid solid loading rate 6436.56 60

= 107.3 m

2

Atiap bak = 107.3 / 2 bak = 53.65 m2 D

=

=

4

A

©

4 53.65 3.14

= 8.3 m

m 3 . 8 = D

Gambar. 8.1 Diame ter Sludge Thickene r

y

Kedala man rencana (h)

=3m

Direncanakan kedalaman ditengah bak dengan kemiringan 1 :6 = h + (0.5D x 1/6)

¨ 0,5 v 8.3 ¸ ¹ ª 6 º

= 3m  ©

= 3.69 m y

Volume Thickener = Asurface x h 2

= (1/4 x 3.14 x D ) x h 2

= (1/4 x 3.14 x (8.3 )) x 3.69 m = 199.65 m y

3

Check sludge volume rasio VIII-5 | P a g e



Kota Banyuwangi SVR

=

V l umpur in V l mpur t eremoval 

=

7.9

98.78

= 1.43 hari ( 0.5 < SVR < 20 h ari )

y

Cek hydraulic Loading : = volume lumpur / Asurface = 298.78 /53.65 = 5.57 m3/m 2 hari

y

Kedalaman Total Thickener Maka H total = 3.69 m + 0.31 (fb) =4m

m 3

m 9 6 . 0

Gambar. 8.2 Kedalaman Sludge Thickener



Penarikan lumpur Efisiensi penan gkap an solid = 85% Berat lumpur

= 6436 5.6 kg/hari

Jumlah penarikan lumpur

= 85% x 64365 .6 kg/hari = 55354.42 kg/hari

Kecepa tan pemom paan

= Berat solid tiap bak / V solid 3

= 3218.28 kg/hari / 1220 kg/m = 2.64 m3/hari



Kota Banyuwangi 

Pelimpah Qtotal = Qsupe rnatant = 293.7 m3/hari 0

Weir V-notch dengan sudut 90 q

=

¨ U ¸ 2g tan© ¹ ª 2 º

d



2

direncanakan kedalaman pada weir (h) h

= 8 cm = 0.262 ft

Panjang weir

=xD =  x 8.3 m = 26.08 m

Jumlah V-notch

= Panjang weir total/jarak antar v-notch = 26.08 m / 0.2 m = 130.4 buah § 131 buah



Debit yang melalui weir q

= Qsupe rnatant/ jumlah v-notch = 293.7 m3/hari /131 buah/86400 3

= 0.000026 m /detik



Tinggi air di V-notch 2

H

¨ © © = © ©© 8 ª

¸ 5 ¹ 15 q ¹ ¨ U ¸ ¹ d 2g tan© ¹ ¹¹ ª 2 º º 2

¨ © © = © ©8 ª



15 0 58

¸ 5 ¹ 0.000026 ¹ = 0.013 m ¨ 90 ¸ ¹ 2 x 9 81 t an© ¹¹ ª 2 º º

Kontrol weir loading WL = Q/panjang weir 3

= 293.7 m /hari /131 buah = 2.24 m3/hari



Kota Banyuwangi Dimensi saluran pelimpah



Lebar saluran (b) = 0.2 m = 0.656 ft 2/3

Q

= 2.49 x b x h 3

Q

= 0.002 m /det 3

= 0.002 m /detik x 35.31 = 0.071 ft3/detik Sehingga 2

¨

2

0,071 ¸ 3 ¸ ¨ ¹ !© ¹ b v v 2 , 49 2 , 49 0 , 656 ª º ª º

Q

3

h

= ©

h

= 0.12 ft

h

= 0.037 m

h

= h + fb (0.013)

h

= 0.05 m

5 c m

m c 3 . 1 20 cm

Gambar. 8.3 Sketsa V-Notch

8.2. AEROBIC SLUDGE DIGESTER 

Kriteria desain : y

o

Hidraulic Retention Time (HRT) pada 20 C untuk primary + Activated Sludge waste = 15 ± 20 ha ri 3

y

Solid loading = 1,6 ± 4,8 kg volatile solid/m .hari

y

Kebutuhan oksigen untuk :

y

-

Cell tissue ~ 2,3 kg O2/kg solid de stroyed

-

BOD 5 pada p rimary sludge = 1,6 ± 1,9 kg O2/kg solid destroyed

Energi untuk mixing : 3

3

-

Mecha nical aerator (kw/10 m ) = 19,7 ± 39,5

-

Diffused air mixing (m /m .min) = 0,02 ± 0,04

3

3

y

DO residu dalam liquid = 1-2 mg/L

y

Reduksi pada VSS = 40 ± 50% VIII-8 | P a g e



Kota Banyuwangi 

Perencanaan : y

Jumlah ASD = 2 buah, melayani 2 thickener

y

Karakterisik lumpur dari thickener (effluen thickener) :

y

y



-

Berat solid in = 6436.56 kg/ha ri

-

Berat lumpur in = 1287 31.2 kg/hari

-

Kadar solid in = 5%

-

Kadar air in = 95%

-

BJ lumpur in = 996.82 kg/m = 0.99682 gr/cm

-

Volume lumpur in = 129.14 m3/hari

3

3

Data hasil percobaan lab. Untuk pengolahan pada ASD : -

Reduksi VSS = 30%

-

VSS remain = 70%

-

Suhu air limbah = 25 C

-

Kebutuhan O2 untuk cell tissue = 2,3 kg O2/kg solid

-

Kedalaman tangki rencana (h) = 3 m

o

Direncanakan effluen ASD : -

Kadar solid = 35%

-

Kadar air = 65%

-

MLVSS / MLSS = 0,8

Perhitungan 1) Hidraulic Retention Time (HRT) : Pada reduksi VSS = 30%, maka diperoleh : o

o

T( C) x sludge area (d) = 500, pada T = 25 C HRT

= 500 / T = 500 / 25 = 20 ha ri

2) Total solid sebaga i VSS : MLVSS / MLSS

= 0,8 ; maka:

Berat solid (VSS)

= 0,8 x berat solid (SS) = 0,8 x 6436.56 kg/hari = 5149.25 kg/hari

3) VSS yang tereduksi dari total berat solid (VSS) : VSS reduksi

= 30% x berat solid (VSS) = 30% x 5149.25 kg/hari =1544.78 kg/hari VIII-9 | P a g e



Kota Banyuwangi y

LUMPUR KELUAR DARI AEROBIC SLUDGE DIGESTER 4) VSS yang lolos dari digester (VSS effluen) VSS eff

= 70% x berat solid (VSS) = 70% x 5149.25 kg/hari = 3604.48 kg/hari

5) Fixed suspend ed solid (FSS) : Bila VSS

= 0,8 SS

Maka FSS

= 0,2 SS, sehingga :

FSS

= 0,2 x berat solid (SS) = 0,2 x 6436.56 kg/hari = 1287.31 kg/hari

6) Berat solid yang lolos dari ASD (solid effluen) : Solid effluen

= VSS effluen + FSS = 3604.48 kg/hari + 1287.31 kg/hari = 4891.79 kg/hari

7) Spesific gravity lumpur yang keluar dari ASD : a. VSS kelua r dari ASD (Pv) : Pv

= (VSS effluen / solid effluen) x 100% 3604.48

=

4891.79

x100% = 73.7%

b. FSS keluar dari ASD (Pf) : Pf

= 100% - Pv = 100% - 73.7% = 26.3%

c. Spesific gravity solid keluar dari ASD : 1

Sg

!

Pv Sv



Pf Sf

, dimana :

Sv untuk VSS = 1 Sf untuk FSS = 2,5 Maka :

Sg

!

0,737



0, 263 2,5

Sg = 1,19 BJ = be rat jenis = 1,19 gr/cm 3



Kota Banyuwangi 8) Karakteristik sludge keluar dari digester (sludge effluen): a. Berat lumpur (W lumpur) : Dengan kada r solid out digester = 35%, maka: W lumpur

= berat solid effluen / kada r solid out = 4891.79 kg/hari / 35% = 13919.4 kg/hari

b. Volume lumpur : Vol. lumpu r

= berat lumpu r / BJ lumpur 3

= 13919.4 / 1190 kg/m 3

= 11.7 m /hari c. Vo lume air

3

= 65% x 11.7 m /hari = 7.6 m 3/hari

9) Kebutuhan Oksigen : Kebutuhan oksigen digunakan untuk cell tissue (selain untuk o ksidasi bahan organik, juga untuk reduksi amonia yang diproduksi selama oksidasi karbon, dimana amonia dioksidasi menjadi nitrat)

-

C5H7NO 2 + 7O 2

5CO 2 + NO 3 + 3H2O + H

+

Maka : Kebutuhan O2

= keb. O2 untuk cell tissue x VSS tereduksi = 2,3 kg O2/kg solid destroyed x 1544.78 kg/hari = 3552.99 kg O2/hari

10) Volume udara yang dibutuhkan (vol. udara) : Data-data perencanaan : -

Udara mengan dung 20.2% berat O2

-

Berat jenis spesific (K ) udara pada level dan tekanan di plant = 1,201 3

kg/m -

Efisiensi O2 transfer dari alat (mixer) = 10%

Maka : a. Kebutuh an udara teoritis (vol. theo) : Vol. theo

= kebutuhan O2 / ( K udara x % berat O2) = 3552.99 kg O2/hari / (1,201 kg/m3 x 20.2%) 3

= 14645.35 m /hari VIII-11 | P a g e DITA SAVITRI (3307.100.059)


Kota Banyuwangi b. Kebutuh an udara aktual (vol. akt) : Vol aktual = Vol udara teoritis / efisiensi transfer = 14645.35 m3/hari / 10% 3

= 146453.5 m /hari 3

= 40.68 m /min

11) Volume tangki dig ester : Vol

= (Vf - 2/3 (Vf-Vd)) x t

Dimana : V

= volume digester

Vf = volume lumpur yang ditambahkan setiap hari Vd = volume digested sludge yang diremoval setiap hari T

= digestion time

-

Vf = Volume lumpur in = 129.14 m /hari

-

Vd = volume setelah digester = 11.15m /hari

-

t

3

3

= 20 hari

Sehingga : Vol

= (Vf - 2/3 (Vf-Vd)) x t

Vol

=(129.14 m /hari ± 2/3 (129.14 m /hari -11.7 m /hari)) x 20 hari

3

3

3

=1016.93 m3

12) Dimensi digester Dengan h rencana = 3 m, maka: a. Luas permukaan (As) As = Vol / H 3

= 1016.93 m /3 m = 338.98 m

2

As tiap bak : As = 338.98 / 2 bak 2

As = 169.49 m

b. Diameter (d) d

=

4 xAs T



Kota Banyuwangi 4 x169.49

=

T

= 14.69 m

m 9 6 . 4 1 = D

Gambar. 8.4 Diameter Aerobik Sludge Digester

13) Chec k solid loading Solid loading = Berat solid influen / vol =

(6 36.56 kg/hari/2) 1/

x T (1

.69)2 x 3

3

3

= 4.8 kg/m .hari «.. (ok! 1,6 ± 4,8 kg/m .hari)) 14) Kebutuhan udara untuk tiap m3 volume digester Keb. Udara

= keb. Udara aktual / vol ASD 3

= (53.5 m /min) / 1016.93 m 3

3

3

= 0,053 m /m .min

Kebutuhan udara / m3 volume digester ini digunakan untuk menentukan jenis mixer / pengaduk yang digunakan Maka dimensi aerobic sludge digester : Freeboard = 1,0 m Diameter = 14.69 m Kedalama n (H) = h + freboard

=3m+1m =4m

8.3. SLUDGE DRYING BED (SDB) Bangunan ini digunakan untuk mengeringkan lumpur secara konvensional. 

Kriteria design: y

Tebal lapisan lumpur = 200 ± 300 mm VIII-13 | P a g e



Kota Banyuwangi



y

Lebar bak ( L ) = s 6 m

y

Panjang bak ( P 0 = 6 ± 30 m

y

Tebal lapisan media pa sir = 230 ± 300 mm

y

Tebal lapisan gravel = 150 ± 300 mm

y

Koefisien uniformity pasir < 4,0

y

Ukuran efektif pasir = 0,3 ± 0,75 mm

y

Slope lateral drainase lines u 1 %

y

Jarak antar lateral line = 2,5 ± 6 m

y

V pada pipa > 0,75 m/s

y

Waktu pengeringan = 10 ± 15 hari

y

Kelembaban / moisture lumpur = s 60 %

y

Sludge loading rate = 58,5 ± 97,6 kg/m2 tahun

Perencanaan :

Jumlah SDB = Sesuai waktu penge ringan Karakteristik lumpur dari sludge digester 

Berat lumpur = 13919 .4 kg/hari



Volume lumpur = 11.7 m /hari



Volume lumpur GC = 0.5 m /hari



Volume air GC = 0.47 m /hari



Volume lumpur total = 12.2 m 3/hari



Kadar air = 65 %



Kadar solid = 35 %



Berat solid = 35 % x be rat lumpur

3

3

3

= 35 % x 139 19.4 kg/hari = 4871.79 kg/hari Data laboratorium : 

Waktu pengeringan ( t ) = 10 hari



Kadar air pada sludge (hasil pengeringan) = 35 %

Dimensi bak rencana 

P:L=2:1



Tebal sludge cake ( hcake ) = 0,3 m



Tebal lapisan pasir ( hpasir ) = 0,2 m



Tebal lapisan gravel ( hgravel ) = 0,15 m



Pasir terletak di atas lapisan gravel



Kota Banyuwangi 

Perhitungan Kapasitas SDB 1. Volume sludge cake (lumpur hasil pengeringan) V 1

V (1  V )

!

1  V 3

Dimana : V = Volume lumpu r mula-mula = 12.2 m3 V

V

= Kadar air mula-mula = 65 % 3

= Kadar air hasil pengeringan = 35 %

Maka : V 1 !

12 2 (1  0, 5) 1  0,35 3

= 6.6 m /hari

2. Dimensi SDB Tebal sludge = hlumpur = 0,3 m P:L=2:1 

Luas permukaan (A surface)

Vol m

inf l



A surface =





= 



n SDB

h l mp r 

6.6 m 3 0,3 m



= 22 m 2

Dimensi bak Asurface = 2L 22

= 2L

2 2

L

= 3.3 m

P

= 2 L = 6.6 m

m 3 . 3

6.6 m

Gambar. 8.5 Tampak Atas Sludge Drying Bed



Kota Banyuwangi 

Kedalaman total bak - h lumpur = 0,3 m - h pasir = 0,2 m - h gravel = 0,15 m - freeboa rd rencana = 0,3 m Htotal = h lumpur + h pasir + h gravel + fb = 0,3 + 0,2 + 0 ,15 + 0,3 = 0,95 m m 3 . 0

m

m

3 . 0

2 . 0

m 5 1 . 0

Gambar. 8 .6 Tampak Samping Sludge Drying Bed

Sehingga dimensi Sludge Drying Bed :





Lebar SDB = 3.3 m



Panjang SDB = 6.6 m



h bak = 0,95 m

Desain bak

Direncanakan : 

Tiap bak terdiri dari 1 drainase lateral line



Letak pipa memanjang



Slope pipa = 2 %



Diameter pipa rencana = 20 mm

1) Volume air di bed

= Vol. Air tiap bed x t 3

3

= (7.6 m /hari + 0.47 m /hari) x 10 hari = 80.7 m3 Qair Asumsi v pipa

3

= 8.07 m /hari = 0.3 m/detik



Kota Banyuwangi 2) A pipa

= Qair di Bed/v pipa

3) Qair di bed

= 8.07 m /hari /86400/ 0.3 m/det

3

= 0.0003 m2 4) Diameter

=

4 A

4 0,0003 !

T

T

= 0.02 m

= 20 mm 5) Jarak dari dinding ( s ) tempat pipa = 100 mm = 0 ,10 m s

= ( lebar SDB - tempat pipa ) / 2 = (4.4 ± 0 ,11 ) / 2

J !

2 0

100 mm

= 2.2 m Kedalaman sentral ( hsentral ) Slope = 2 % = 0,02 Slope !

( H

L

=

h sentral s

Hsentral = slope x s = 0,02 x 2.2 = 0,044 m 

Kedalaman bak total (dari sentral line)

Hsentral

= H total + hsentral = 0,95 + 0,044 = 0,99 ~ 1 m L

h h h h

s

Gambar. 8.7 Kedalaman Sludge Drying Bed


m m

BAB VIII Pengolahan Lumpur

Recommend Documents