PERENCANAAN PERENCANAAN PEMBANGUNAN BIODIGESTER BI ODIGESTER TINJA MANUSIA SKALA KOMUNAL RUMAH TANGGA SEBAGAI PENUNJANG SANITASI MASYARAKAT (Studi Kasus di Kecamatan Ngancar Kabupaten Kediri) Diajukan untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Sanitasi Masyarakat
Disusun oleh : Anadya Khaerina
21080110130044 21080110130044
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2013
KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah subhanahu wata’ala wata’ala karena atas nikmat dan hidayah Nya, penulis dapat menyelesaikan makalah Sanitasi Masyarakat dengan judul “Perencanaan Pembangunan Biodigester Tinja Manusia Skala Komunal Rumah Tangga sebagai Penunjang Sanitasi Masyarakat ” ini dengan baik dan tepat waktu.
Terimakasih ditujukan kepada dosen pengampu mata kuliah Sanitasi Masyarakat yang telah memberikan tugas makalah ini kepada penulis. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada pihak- pihak yang telah membantu dalam proses penyelesaian makalah ini. Penulis menyadari tak ada gading yang tak retak dan tak ada sesuatupun di dunia ini yang sempurna. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati dan keterbukaan penulis mengharapkan segala bentuk saran dan kritik yang sifatnya membangun. Sehingga di lain kesempatan penulis dapat menyusun makalah makalah yang lebih baik lagi. Akhir kata penulis berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat.
Semarang, Desember 2013
Penulis
ii
KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah subhanahu wata’ala wata’ala karena atas nikmat dan hidayah Nya, penulis dapat menyelesaikan makalah Sanitasi Masyarakat dengan judul “Perencanaan Pembangunan Biodigester Tinja Manusia Skala Komunal Rumah Tangga sebagai Penunjang Sanitasi Masyarakat ” ini dengan baik dan tepat waktu.
Terimakasih ditujukan kepada dosen pengampu mata kuliah Sanitasi Masyarakat yang telah memberikan tugas makalah ini kepada penulis. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada pihak- pihak yang telah membantu dalam proses penyelesaian makalah ini. Penulis menyadari tak ada gading yang tak retak dan tak ada sesuatupun di dunia ini yang sempurna. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati dan keterbukaan penulis mengharapkan segala bentuk saran dan kritik yang sifatnya membangun. Sehingga di lain kesempatan penulis dapat menyusun makalah makalah yang lebih baik lagi. Akhir kata penulis berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat.
Semarang, Desember 2013
Penulis
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ........................ ...................................................... .......................................................................... .................... ii DAFTAR ISI ................................................ ..................................................... ................................................................ ........... iii BAB I PENDAHULUAN .............................................. ............................................... 4 1.1
Latar Belakang ........................................................ ...................................... 4
1.2
Tujuan ........................................................................................................... 5
1.3
Manfaat ......................................................................................................... 5
BAB II PEMBAHASAN ........................................................ ...................................... 6 2.1
Biodigester ................................................................................ .................... 6
2.2
Jenis-jenis Biodigester dan Prinsip Kerja Biodigester .................................. 7
2.3
Komponen Utama Biodigester .................................................. .................... 9
2.4
Komponen Pendukung Biodigester................ ............................................. 10
2.5
Proses Perombakan Limbah Manusia ......................................................... 11
2.6
Tahapan Perencanaan Biodigester .............................................................. 12
2.7
Rencana Anggaran Angg aran Biaya Pembangunan Biodigester ................................. 26
2.8
Cara Pengoperasian Biodigester ................................................................. ..................... ............................................ 27
2.9
Pemeliharaan Sistem Biodigester ........................................................ ................................................................ ........ 27
KESIMPULAN ...................................................... .......................................................................................................... ...................................................... 29 DAFTAR PUSTAKA .............................................................. ................................... 31
iii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Program pengembangan biogas di Indonesia mulai dilaksanakan pada awal tahun 1970. Pengembangan tersebut bertujuan untuk memanfaatkan limbah dan biomassa lainnya dalam rangka mencari sumber energi lain di luar kayu bakar dan minyak tanah (Suriawiria, 2005). Salah satu pengembangan teknologi biogas di Indonesia terlaksana di Kota Kediri sejak Mei 2008. Sebagai contoh pengembangan berhasil dilakukan pada Kelompok Tani Karya Tani Kelurahan Ngampel yang memanfaatkan limbah ternak dari 14 ekor sapi bantuan dari Dinas Pertanian. Biodigester ini berdimensi panjang 10 m dan diameter 1,5 3
m mampu menghasilkan biogas sebanyak 4,42 m . Pengembangan biogas juga dilakukan pada kelompok Tani Rukun Makmur Kelurahan Singonegaran dengan dimensi panjang 8 3
m dan diameter 1,5 m, biodigester ini mampu menghasilkan biogas sebanyak 3,53 m . Sedangkan untuk pemanfaatan kotoran manusia sebagai bahan dasar biogas ditemukan oleh sekelompok warga di Kelurahan Ngancar - Kabupaten Kediri dan Kelurahan Balowerti - Kota Kediri (Biogas dari MCK). Berawal dari minimnya anggaran untuk perawatan kamar mandi dan WC umum, warga mulai berfikir untuk memanfaatkan limbah kotoran manusia tersebut. Namun, tahun 2009 program itu tidak berjalan sempurna karena banyaknya kecamatan yang melakukan program ini mengalami kegagalan dengan beberapa alasan, yakni tidak beroperasi. Masalah yang kedua, budaya membuang tinja di sepanjang bantaran sungai masih menjadi identitas rendahnya kualitas sanitasi di beberapa Kecamatan di Kabupaten Kediri. Ini adalah contoh sekian banyak pengembangan pengolahan dan pemanfaatan sanitasi limbah domestik di Kabupaten Kediri dalam bentuk pencampuran variasi buangan kotoran ternak dan tinja manusia.
4
Berdasarkan Badan Pusat Statistik 2007, masyarakat Indonesia yang tidak memiliki jamban pribadi di rumah sebanyak 40,14%. Dari data diatas, 49,43% diantaranya merupakan masyarakat pedesaan. Dan berdasarkan Survei Sosial Ekonomi Nasional (SUSENAS) 2006 ternyata hanya 40,67 % dari total jumlah rumah tangga yang rumahnya dilengkapi dengan tangki septik dan parahnya di desa hanya 24,37 % yang mempunyai tangki septik. Di Kecamatan Ngancar dengan angka 45% warga tidak memiliki WC pribadi. Ini berarti masyarakat yang tidak memiliki jamban pribadi melakukan perilaku buang air besar sembarangan (BABS). Oleh karena itu, penerapan teknologi pengolahan limbah domestik sebagai sumber energi dalam bidang sanitasi merupakan suatu terobosan solusi kegiatan sanitasi masyarakat.
1.2 Tujuan
Tujuan dari penyusunan makalah ini yaitu sebagai berikut : 1. Menjelaskan biodigester 2. Menjelaskan prinsip kerja biodigester 3. Menjelaskan tahapan perencanaan biodigester 4. Mendeskripsikan rencana anggaran biaya perencanaan biodigester 5. Menjelaskan operasional dan pemeliharaan sistem biodigester
1.3 Manfaat
Manfaat penulisan ini yaitu sebagai berikut : 1. Mengetahui biodigester 2. Mengetahui prinsip kerja biodigester 3. Mengetahui tahapan perencanaan biodigester 4. Mendeskripsikan rencana anggaran biaya perencanaan biodigester 5. Mengetahui operasional dan pemeliharaan sistem b iodigester
5
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Biodigester
Biodigester merupakan komponen utama dalam proses produksi biogas, karena dalam biodigesterlah material organik diurai oleh bakteri secara anaerob (tanpa udara) menjadi gas CH4 dan CO2. Biodigester perlu dirancang dengan tepat agar proses fermentasi anaerob dapat berjalan dengan baik. Biogas dapat terbentuk setelah 4-5 hari digester diisi. Optimum pada hari ke 20-25, kemudian produksi menjadi menurun jika tidak diisi kembali. Selama proses
penguraian
komponen nitrogen berubah menjadi amonia,
belerang menjadi H2S, fosfor menjadi orthophosphates. Kalsium, magnesium dan sodium berubah menjadi garam-garam lain ( Dennis A, 2001) Tujuan pengolahan limbah organik dengan biodigester:
Mengurangi jumlah padatan
Membangkitkan energi, semakin besar kandungan methane dalam biogas, semakin besar pula kandungan energinya.
Mengurangi bau dari kotoran, dengan pembuatan digester setidaknya bau yang dihasilkan selama proses digestion dapat diarahkan, sehingga tidak mengganggu kenyamanan manusia
Menghasilkan air buangan
yang cukup bersih untuk keperluan irigasi.
Sebagian air buangan juga dapat dikembalikan lagi ke dalam biodigester
Menghasilkan padatan yang dapat dimanfaatkan sebagai pupuk
6
2.2 Jenis-jenis Biodigester dan Prinsip Kerja Biodigester 1. Berdasarkan konstruksi
a. Fixed Dome (Kubah Tetap) Digester ini memiliki volume tetap, terjadi peningkatan tekanan dalam reaktor (biodigester). Karena itu, dalam konstruksinya gas yang terbentuk
segera
dialirkan ke pengumpul gas di luar reaktor. Indikator produksi gas dapat dilakukan dengan memasang indikator tekanan.
Gambar 2.1 Fixed Dome Biodigester
Tabel 2.1 Kelebihan dan Kekurangan Fixed Dome Biodigester Kelebihan
1. Sederhana dan mudah dikerjakan
Kekurangan
1. Bagian
dalam
reaktor
tidak
2. Biaya konstruksi murah
terlihat khusus sehingga jika
3. Tidak terdapat bagian yang bergerak
terjadi kebocoran tidak segera
4. Dapat dipilih material yang tahan
dideteksi
karat 5. Berumur panjang
2. Tekanan gas berfluktuasi 3. Temperatur rendah
6. Dapat dibuat di dalam tanah
7
b. Floating Dome (kubah apung) Terdapat bagian yang dapat bergerak seiring dengan kenaikan tekanan biodigester. Pergerakan bagian kubah dapat dijadikan indikasi bahwa produksi biogas mulai terjadi. Bagian yang bergerak digunakan sebagai pengumpul biogas. Kekurangan tipe fixed dome yaitu tekanan gas yang berfluktuasi dapat diatasi dengan menjaga tekanan konstan. Kelemahan dari tipe floating dome ini adalah diperlukan ketrampilan khusus untuk membuat tampungan gas yang dapat bergerak. Material tampungan gas harus dipilih dari bahan yang tahan korosi sehingga biayanya pun tinggi.
Gambar 2.2 Floating Dome Biodigester
2. Berdasarkan sisi aliran bahan baku :
a. Reaktor batch (bak) Pada jenis bak, bahan baku ditempatkan di dalam suatu wadah (bak) sejak awal hingga akhir proses digestion. Biodigester ini digunakan pada tahap eksperimen untuk mengetahui potensi gas dari limbah organik atau digunakan pada kapasitas biogas yang kecil.
8
b. Reaktor kontinyu (mengalir) Aliran bahan baku dimasukkan dan residu dikeluarkan melalui selang/pipa tertentu. Lama waktu bahan baku berada dalam reaktor digester disebut dengan waktu retensi (Retention Time / RT).
3. Berdasarkan peletakan, biodigester dibedakan menjadi :
a. Seluruh biodigester di atas permukaan tanah. Biasanya terbuat dari tong-tong bekas minyak tanah atau aspal. Kelemahan tipe ini adalah kapasitasnya yang kecil, sehingga biogas yang dihasilkan hanya mampu digunakan untuk kebutuhan satu rumah tangga saja. Selain itu kemampuan material juga sangat rentan korosi. Untuk pembuatan skala besar memerlukan lahan yang luas. b. Sebagian biodigester diletakkan di bawah permukaan tanah. Biasanya terbuat dari campuran semen, pasir, kerikil dan kapur yang dibentuk seperti sumur dan ditutup dari plat baja atau konstruksi semen. Volume tangki dapat dibuat dalam skala besar dan kecil. Kelemahannya adalah jika ditempatkan pada tepat yang memiliki 4 musim, perubahan suhu ektrim yang diterima oleh plat baja akan merambat ke dalam bahan baku biogas sehingga proses kerja bateri akan terhambat, karena bakteri bekerja optimum pada suhu tertentu. c. Seluruh tangki biodigester diletakkan di bawah permukaan tanah. Model ini paling populer di Indonesia. Biasanya konstruksinya permanen. Kelebihannya adalah dapat menghemat lahan, dan temperatur biodigester stabil sehingga mendukung pertumbuhan bakteri methanogen. Kekurangannya adalah sulit memperbaiki apabila terjadi kebocoran.
2.3 Komponen Utama Biodigester
1. Saluran masuk slurry (kotoran segar), untuk memasukkan slurry kotoran segar dan air ke dalam reaktor utama. Tujuan pencampuran adalah : 9
(1) memaksimalkan produksi biogas, (2) memudahkan mengalirnya bahan baku, (3) menghindari terbentuknya endapan pada saluran masuk. 2. Ruang digestion (fermentasi), sebagai tempat terjadinya digestion dan dirancang kedap udara dan dilengkapi dengan penampung biogas. 3. Saluran residu (sludge), berfungsi untuk mengeluarkan sludge yang telah mengalami proses digesti oleh bakteri. Saluran ini be kerja berdasarkan prinsip kesetimbangan tekanan hidrostatik. Residu yang keluar pertama kali merupakan slurry masukan pertama setelah waktu retensi. 4. Tangki penyimpan biogas. Terdapat dua jenis yaitu : (1) bersatu dengan unit reaktor (floating dome) dan (2) terpisah dengan reaktor (fixed dome). Untuk tangki terpisah, konstruksi dirancang secara khusus untuk menghindari kebocoran dan menyeragamkan tekanan.
2.4 Komponen Pendukung Biodigester
1. Katup pengaman tekanan (control valve). Fungsinya sebagai pengaman biodigester dari lonjakan tekanan biogas yang berlebihan. Bila tekanan biogas dalam tabung penampung biogas lebih tinggi dari yang seharusnya maka biogas akan dibunag keluar, sehingga tekanan turun kembali. Katup ini sangat penting karena pada umumnya digester dibuat dari material yang tidak tahan pada tekanan tinggi untuk mengurangi biaya pembuatan biodigester. 2. Sistem Pengaduk, pada digester
skala besar
sistem pengaduk menjadi
sangat penting. Tujuannya adalah (1) mengurangi pengendapan, (2) menyediakan populasi bakteri yang seragam dan terhindar dari lokasi “mati” karena tidak terjadi proses digesti (3) mempermudah pelepasan gas yang dihasilkan oleh bakteri menuju bagian penampung gas. Cara melakukan pengadukan dalam biodigester : 10
(1) Pengadukan mekanis yaitu menggunakan poros yang dibawahnya terdapat semacam baling-baling dan digerakkan dengan motor listrik secara berkala. (2) Mensirkulasi bahan dalam digester dengan menggunakanpompa dan dialirkan kembali melalui bagian atas biodigester. Pengadukan hendaknya dilakukan
dengan
perlahan
karena
pengadukan
yang
cepat
justru
menghambat proses digestion. Tidak ada acuan yang pasti mengenai frekuensi pengadukan karena sangat tergantung pada bahan baku yang digunakan. Untuk bahan baku yang larut dalam air dan tidak terbentuk stratifikasi justru tidak memerlukan pengadukan. 3. Saluran residu biogas , berfungsi untuk mengalirkan biogas yang dihasilkan dari biodigester. Bahan untuk saluran gas disarankan terbuat dari polimer untuk menghindari korosi,untuk menghindari kebocoran.
Bahan untuk
saluran gas sangat disarankan tahan terhadap panas.
2.5 Proses Perombakan Limbah Manusia
Proses awal perombakan limbah manusia dalam sumur digester adalah proses hidrolisis dari bahan organik yang mudah larut dan terurai dari bentuk komplek menjadi sederhana. Tahap berikut dilanjutkan pada proses pengasaman dimana bagian yang telah terlarut dan disederhanakan membentuk asam organik dan alkohol/etanol. Tahap akhir pembentukan gas methane (CH4) melalui tiga cara : Pertama, melalui perombakan asam-asam organik membentuk gas methana ; Kedua, melalui oksidasi alkohol/ethanol oleh karbondioksida membentuk gas methana; Ketiga, melalui reduksi karbondioksida membentuk gas methana. (Mc Garry dan Stainforth, 1989)
11
Gambar 2.3 Perombakan Limbah Manusia secara Anaerob
2.6 Tahapan Perencanaan Biodigester
Kerangka perencanaan biodigester di Kecamatan Ngancar, Kabupaten Kediri yaitu sebagai berikut :
12
Gambar 2.4 Kerangka Perencanaan
13
Sebelum melakukan perencanaan biodigester, dilakukan pengumpulan data primer dan sekunder terlebih dahulu.
Pengumpulan Data
Data Primer: 1. Perhitungan debit air limbah dari toilet terpisah tinja dan urin dari debit kotoran ternak sapi perah di Kecamatan Ngancar, Kabupaten Kediri. Total tinja manusia/blackwater 10 liter/orang/hari,dan kotoran ternak 21 liter/ekor/hari. Penghitungan dilakukan pada 3 Tipikal, Tipe 1 ( 2 KK + 4 ekor sapi ), Tipe 2 (5 KK + 10 ekor ), dan Tipe 3 ( 10 KK + 20 ekor ).
Sebelum melakukan perencanaan biodigester, dilakukan pengumpulan data primer dan sekunder terlebih dahulu.
Pengumpulan Data
Data Primer: 1. Perhitungan debit air limbah dari toilet terpisah tinja dan urin dari debit kotoran ternak sapi perah di Kecamatan Ngancar, Kabupaten Kediri. Total tinja manusia/blackwater 10 liter/orang/hari,dan kotoran ternak 21 liter/ekor/hari. Penghitungan dilakukan pada 3 Tipikal, Tipe 1 ( 2 KK + 4 ekor sapi ), Tipe 2 (5 KK + 10 ekor ), dan Tipe 3 ( 10 KK + 20 ekor ). 2. Pengukuran exiting data dari penelitian pendahuluan dengan parameter pH, COD, dan TSS untuk perencanaan operasi biodigester Kecamatan Ngancar. Parameter yang diperiksa tiap minggu: COD, pH, dan Suhu Parameter yang diperiksa pada awal dan akhir penelitian: pH, COD, TSS
14
Tabel 2.2 Komposisi Blackwater dan Kotoran Ternak Kotoran Sapi Per ekor Berat = 25 Basah Densitas = 1200 Volume = 0,02 21 liter/hari COD = 19800 Total N = 600 Total P = 100 TS = 14 Blackwater Per orang Volume = 10 COD = 1200 Total N = 200 Total P = 65 TS = 1
kg/m3 kg/m3 m3 mg/l mg/l mg/l % liter/hari mg/l mg/l mg/l %
Sumber: Kujawa, 2005 dan Morel dan Diener, 2006 dalam Soedjono dkk, 2010 dan Wahyuni, 2010
Penelitian pendahulu ini dilakukan dengan pembuatan dua sampel, yakni Reaktor 1 dan Reaktor 2. Beda perilaku di laboratorium hanya pada perlakuan proses purifikasi pada Reaktor 2, seperti pada gambar sebagai berikut :
15
Gambar 2.5 Biodigester untuk Uji Laboratorium
Pengolahan data sekunder akan dianalisis, dievaluasi dan dipilih yang sesuai dengan kondisi perencanaan yang diinginkan. Studi literatur dipilih dengan studi kasus di Indonesia hingga beberapa negara berkembang yang memiliki karakteristik yang cukup mirip, seperti negara di India dan Cina.
Setelah
dilakukan
pengolahan
data
sekunder,
kemudian
dilakukan
perencanaan digester dengan menggunakan data-data tersebut. Langkahlangkah perencanaan digester sebagai berikut :
1) Bak Penampung Blackwater Bak penampung ini akan menampung blackwater dari WC komunal 2 KK. Kapasitas volume bak penampung disesuaikan dengan volume limbah yang dihasilkan per hari. Blackwater akan mengalir dari water closet (wc) dengan sistem perpipaan tertutup dan tertanam dalam tanah. Sistem pipa tertutup ini akan langsung menuju pada muara pertemuan bak pengaduk manual dari kotoran sapi. Bak penampung ini tidak dilengkapi dengan blade (pengaduk) yang dioperasikan secara manual karena pertimbangan segi estetika pengoperasian. 16
2) Bak Pengaduk Manual Bak pengadukan manual ini merupakan pengaduk substrat dari kotoran sapi yang bersumber dari minimal 4 ekor sapi seperti pada kondisi masyarakat Kecamatan
Ngancar
pada
umumnya.
Pada
unit
ini,
terjadi
proses
pencampuran dari pembanding komposisi substrat terencana. Bak penampung manual ini dilengkapi dengan blade (pengaduk) membentuk slurry yang homogen.
3) Digester Tipe anaerobic digester yang dipilih adalah tipe fixe-dome yang terbuat beton campuran batu bata merah. Dipilih bahan yang mudah digunakan di kawasan desa kecamatan Ngancar yang juga memiliki hasil sumber daya pasir gunung kualitas baik dan batu bata merah produksi lokal.
4) Penampung Gas Penampung gas terbuat dari plastik polyethylene. Penampung gas juga harus memiliki berat yang ringan agar gas mampu menekan ke atas sebagai tanda adanya pasokan gas tersedia.
5) Bak Penampung Residu Bak penampung residu berfungsi untuk menampung hasil sampingan dari pengolahan dalam digester. Bak penampung residu direncanakan terbuat dari batu bata merah dan plesteran semen.
17
6) Bak slurry pond Berfungsi sebagai penampungan substrat hasil dari biogas yang telah melalui proses anaerbik. Direncanakan terbuat dari geo-memban atau geo-tekstil (plastik kedap air).
Dalam perencanaan dilakukan perhitungan komposisi perencanaan substrat dengan dengan prinsip pencampuran untuk mendapatkan karakteristik campuran substrat yang sesuai dengan kriteria proses anaerobik sebagai berikut :
Digester tipe I akan diisi limbah dengan komposisi 100 liter blackwater yang dihasilkan oleh 2 keluarga dicampur 84 liter kotoran sapi perah yang dihasilkan oleh 4 ekor sapi perah dihasilkan konsentrasi COD campuran adalah 9446 mg/liter. Effisiensi removal COD pada digester adalah 50%. Komposisi campuran limbah tertera pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Komposisi Perencanaan Substrat Kecamatan Ngancar
18
Sedangkan Mass balance limbah campuran ada pada Tabel 2.4. Perhitungan gas metan dikonversikan sebagai COD teremoval dalam digester sehingga didapatkan gas metan yang terproduksi dari proses anaerobik adalah 525 liter/hari. Angka ini kurang lebih cukup memenuhi kebutuhan energi untuk memasak rata – rata per hari yaitu 330 liter/hari selama 1 jam. Produksi biogas tiap komposisi limbah dapat dilihat pada Tabel 2.5. Pada proses anaerobik bukan gas metan saja yang dihasilkan, juga terdapat gas-gas lain seperti CO2, N2, H2, H2S.
Tabel 2.4 Mass Balance Perencanaan Substrat Kecamatan Ngancar
Tabel 2.5 Produksi dan Kemampuan Penggunaan per KK
Pada tipe 2 dan tipe 3 pengangkutan kotoran ternak direncanakan menggunakan mesin vakum limbah dengan alasan pemutus rantai penyakit dari kontak langsung limbah dengan manusia, tampak pada Gambar 2.6. Alat ini berfungsi seperti sedot WC pada umumnya, berbentuk gerobak dorong
19
yang bisa digunakan secara manual, berisi tangki 500 liter dan memiliki pompa bertekanan kecil.
Gambar 2.6 Mesin Vakum Limbah Komunal
Tabel 2.6 Dimensi Unit Instalasi Biodigester untuk Tipe 1, Tipe 2, dan Tipe 3
Tabel 2.7 Dimensi Unit Instalasi Biodigester untuk Tipe 1, Tipe 2, dan Tipe 3
20
Detail dimensi unit instalansi biodigester tinja manusia dan kotoran ternak untuk setiap komposisi substrat 3 tipikal dapat dilihat pada Tabel 2.6 dan Tabel 2.7. Tipikal gambar dapat dilihat pada Gambar 2.7 dan gambar detail bak pengaduk manual pada Gambar 2.8. Volume dari tangki digester direncanakan dari bis beton. Sedangkan bak kontrol blackwater dari batu bata merah. Semua bahan material dari produk sanitari lokal yang sudah menjadi wirausaha warga. Detail gambar bak blackwater ada pada detail gambar jamban tipikal, yakni Gambar 2.9. Sedangkan detail tabung purifikasi sederhana dengan menggunakan jerigen tertera pada Gambar 2.10. Volume 3
3
digester untuk tipe 1 berkisar 6 m , untuk tipe 2 berkisar 14 m , dan tipe 3 3
berkisar 30 m .
21
Gambar 2.7 Contoh Denah dan Potongan A- A’ Tipikal Tipe 2, Biodigester Tinja Manusia dan Kotoran Ternak Skala Komunal Rumah Tangga di Kecamatan Ngancar, Kabupaten Kediri
22
Gambar 2.8 Detail Bak Pengaduk Manual Kotoran Ternak
23
Gambar 2.9 Potongan A-A’ Detail Jamban Komunal dan Bak Kontrol
Blackwater
Gambar 2.9 Potongan A-A’ Detail Jamban Komunal dan Bak Kontrol
Blackwater
24
Gambar 2.10 Detail Tabung Jerigen 20 liter untuk Purifikasi Sederhana dengan Larutan Kapur
25
2.7 Rencana Anggaran Biaya Pembangunan Biodigester
Rencana anggaran biaya (RAB) adalah biaya yang diperkirakan untuk pembuatan alat yang direncanakan tersebut. RAB ini menggunakan nilai HSPK Kota Kediri. RAB biodigester tinja manusia dan kotoran ternak tiap desain dapat dilihat pada Tabel. Sedangkan total investasi per Kepala Keluarga yang dikeluarkan untuk membangun instalasi biodigester dan jamban komunal sederhana yang sehat tertera pada Tabel. Tabel 2. 8 Investasi Total Instalasi Biodigester dan Jamban Sehat Komunal
2.7 Rencana Anggaran Biaya Pembangunan Biodigester
Rencana anggaran biaya (RAB) adalah biaya yang diperkirakan untuk pembuatan alat yang direncanakan tersebut. RAB ini menggunakan nilai HSPK Kota Kediri. RAB biodigester tinja manusia dan kotoran ternak tiap desain dapat dilihat pada Tabel. Sedangkan total investasi per Kepala Keluarga yang dikeluarkan untuk membangun instalasi biodigester dan jamban komunal sederhana yang sehat tertera pada Tabel. Tabel 2. 8 Investasi Total Instalasi Biodigester dan Jamban Sehat Komunal Investasi
Investasi
Investasi Tipe 1
Investasi Tipe
Investasi Tipe
Biodigester
Jamban Sehat
2
3
Rp 4.165.000
Rp 757.750
Rp 4.950.000
Rp 4.165.000
Rp 757.750
Rp 11.680.000
Rp 1.007.000
Rp 12.700.000
Rp 11.680.000
Rp 1.007.000
Rp 15.490.000
Rp 1.587.750
Rp 17.100.000
Rp 15.490.000
Rp 1.587.750
Tabel 2.9 Investasi per KK Jenis
Total Investasi
Jumlah KK
Total Investasi / KK
Tipe 1
Rp 4.900.000
2
Rp 2.450.000
Tipe 2
Rp 12.700.000
5
Rp 2.540.000
Tipe 3
Rp 17.100.000
10
Rp 1.710.000
26
2.8 Cara Pengoperasian Biodigester
Pengisian Awal : • Masukkan kotoran ternak dan air kencingnya bangunan Digester melalui Bak Inlet, dengan perbandingan 1 : 1 (kotoran ternak + air kencing dan air). • Ulangi kegiatan ini sampai bangunan Digester terisi penuh dan meluap ke Bak Pelimpahan dan keluar melalui pipa outlet. • Pastikan Stop kran pusat dalam keadaan tertutup. • Tunggu 4 – 7 hari sampai terbentuk gasbio yang ditandai dengan naiknya air dalam manometer (10 – 30 cm).
Pengisian Setiap Hari • Masukkan kotoran ternak + air kencingnya ke bak Inlet dan tambahkan air dengan perbandingan 1 : 1, aduk sampai rata dan masukkan dalam digester. • Apabila biogas akan digunakan untuk memasak, stop kran dari digester dan saluran gas pada kompor dibuka (on), kemudian nyalakan tungku kompor dengan api
2.9 Pemeliharaan Sistem Biodigester
Gangguan yang sering terjadi pada digester antara lain : a. Gangguan produksi gas BIO. Gangguan produksi gas BIO dapat diketahui apabila alat ukur tekanan (manometer) menunjukan pada posisi angka nol, yang berarti didalam digester sama sekali tidak ada tekanan. Ini kemungkinan terjadi kebocoran pada bangunan digester atau instalasi pipa gasnya. Cara perbaikan : kalau terjadi kebocoran pada bangunan digester, air limbah yang ada dalam digester disedot keluar, kemudian dicuci, baru dilakukan perbaikan kebocoran.
27
b Gangguan pada instalasi pipa gas Indikasi terjadinya gangguan ini dapat dilihat pada alat ukur tekanan yaitu apabila gas tidak digunakan secara terus menerus tetapi mengalami penurunan tekanan sampai menuju ke angka nol, maka berarti ada kebocoran dijalur pipa. Cara perbaikan : pertama kali pastikan dulu letak kebocorannya dengan cara air sabun dioleskan menggunakan kuwas pada sambungan pipa, kalau muncul gelembung-gelembung udara maka berarti ada kebocoran ditempat tersebut. Perbaikannya dengan memotong saluran pipa tersebut dan diganti dengan yang baru. c. Gangguan pada kompor Indikasinya terjadi nyala api tidak normal atau tidak seperti biasanya. Cara perbaikan : bersihkan tungku yang tersumbat dengan sikat kawat atau lainnya.
28
KESIMPULAN 1. Biodigester merupakan komponen utama dalam proses produksi biogas, karena dalam biodigesterlah material organik diurai oleh bakteri secara anaerob (tanpa udara) menjadi gas CH4 dan CO2 2. Prinsip kerja dari biodigester adalah gas metan yang dihasilkan dari tinja manusia dan kotoran sapi ditampung dalam fixed dome, kemudian gas dialirkan melalui pipa dengan cara membuka katup. 3. Tahapan perencanaan biodigester terdiri dari perencanaan debit idela tinja manusia dan kotoran sapi perah kec. Ngancar, perencanaan biodigester komunal 2 KK, perencanaan WC komunal 2 KK, dan perencanaan bak pengumpul blackwater 4. Pemeliharaan biodigester cukup dengan dilakukan jika ada gangguan pada produksi gas bio, pada instalasi pipa gas, dan pada kompor. 5. Kegunaan biodigester sangat banyak diantaranya adalah :
Mengurangi jumlah padatan
Membangkitkan energi, semakin besar kandungan methane dalam biogas, semakin besar pula kandungan energinya.
Mengurangi bau dari kotoran, dengan
pembuatan digester
setidaknya bau yang dihasilkan selama proses digestion dapat diarahkan, sehingga tidak mengganggu kenyamanan manusia
Menghasilkan air buangan
yang cukup bersih untuk keperluan
irigasi. Sebagian air buangan juga dapat dikembalikan lagi ke dalam biodigester
Menghasilkan padatan yang dapat dimanfaatkan sebagai pupuk
6. Campuran limbah pada Tipe 1 berasal dari 2 KK dan 4 ekor sapi perah, Tipe 2 berasal dari 5 KK dan 10 ekor sapi perah, serta Tipe 3 berasal dari 29
10 KK dan 20 ekor sapi perah. Hasil analisis jumlah limbah campuran dari limbah blackwater dan kotoran ternak untuk Tipe 1 sejumlah 184 liter/hari, Tipe 2 sejumlah 460 liter/hari, dan Tipe 3 sejumlah 1420 liter/hari. Total olahan limbah tersebut mampu menghasilkan volume gas metan sebesar 525 liter/hari dari Tipe 1, 1299 liter/hari dari Tipe 2, 1942 liter/hari dari Tipe 3. Asumsi pemakaian per KK adalah 1 jam, maka pada Tipe 1 mampu memenuhi kebutuhan memasak 2 KK, Tipe 2 memenuhi 3 KK dan Tipe 3 memenuhi 7 KK. 7. Tipe biodigester ideal untuk kawasan pegunungan di Kecamatan Ngancar dengan tanah relief berbatuan maka tipe yang direkomendasikan, yakni berbentuk fixe-dome 8. Investasi untuk 1 biodigester komunal skala rumah tangga dibebankan per KK sehingga lebih murah. Dan keuntungan yang dirasakan sama. Total RAB untuk pembuatan instalansi biodigester skala komunal rumah tangga beserta jamban komunal sederhana dan sehat untuk Tipe 1 berkisar Rp 4.950.000,-/2KK dengan rincian; RAB untuk pembangunan jamban komunal sederhana dan sehat Rp 757.750,- dan anggaran biaya untuk pembangunan instalansi biodigester mencapai Rp 4.165.000,-. RAB untuk Tipe 2 berkisar Rp 12.700.000,-/5KK dengan rincian; RAB untuk pembangunan jamban komunal sederhana dan sehat Rp 1.007.000,- dan anggaran biaya untuk pembangunan instalansi biodigester mencapai Rp 11.680.000,-. RAB untuk Tipe 3 berkisar Rp 17.100.000,-/10KK dengan rincian; RAB untuk pembangunan jamban komunal sederhana dan sehat Rp 1.587.750,- dan anggaran biaya untuk pembangunan instalansi biodigester mencapai Rp 15.490.000,-. Sehingga total investasi yang dibebankan per KK pada Tipe 1 berkisar Rp 2.450.000,-, Tipe 2 berkisar Rp 2.540.000,- dan Tipe 3 berkisar Rp 1.710.000,-
30
