Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah di Kecamatan Berbah, Kabupaten Sleman, DIY

8

TUGAS BESAR
PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH
KECAMATAN BERBAH
DAERAH ISTIMEWA YOGYAKARTA

Diajukan Kepada Universitas Islam Indonesia Yogyakarta Untuk Memenuhi Persyaratan pada Mata Kuliah Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah

Disusun Oleh:
Afrizal Ilham Tawakal
14513126

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA
YOGYAKARTA
2017

TUGAS BESAR
PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH
KECAMATAN BERBAH
DAERAH ISTIMEWA YOGYAKARTA

Diajukan Kepada Universitas Islam Indonesia Yogyakarta Untuk Memenuhi Persyaratan pada Mata Kuliah Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah

Disusun Oleh:
14513126

Yogyakarta, Juni 2016
Disetujui Oleh,

Asisten Dosen, Dosen pengampu,

Supriyanto, S.T.,M.Sc.,M.Eng Andik Yulianto S.T, M.T

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb.
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, tidak lupa shalawat serta salam kepada Nabi Muhammad SAW sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Besar Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah.
Dengan adanya tugas ini, diharapkan mahasiswa dapat merencanakan suatu sistem instalasi pengolahhan air limbah pada suatu daerah tertentu dimana nantinya tugas ini akan bermanfaat di masa yang akan datang terutama di dunia kerja.
Pada kesempatan ini saya mengucapkan banyak terima kasih kepada :
Bapak Andik Yulianto.,S.T.,M.T. selaku dosen mata kuliah Drainase dan Sewerage yang telah banyak memberikan bimbingan serta pengarahan kepada saya dalam menyelesaikan tugas ini.
Bapak Supriyanto.,S.T.,M.Sc.,M.Eng selaku asisten pembimbing yang banyak memberikan penjelasan sehingga tugas ini dapat saya selesaikan dengan baik.
Akhir kata, saya berharap bahwa laporan tugas perencanaan drainase dan sewerage ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya khususnya bagi saya sendiri. Amin.
Wassalamualaikum Wr. Wb.

Yogyakarta, 10 Juli 2017


ABSTRAK

Air Limbah adalah air bersih yang telah digunakan oleh masyarakat untuk berbagai macam keperluan. Di tinjau dari sudut tempat dihasilkannya, air buangan dapat didefinisikan sebagai campuran dari zat cair atau air yang membawa limbah yang mengalir dari tempat pemukiman, institusi, komersial, dan bangunan industri, bersamaan dengan air tanah, air permukaan, dan air hujan. (Metcalf & Eddy, 1991)
Upaya pencegahan timbulnya pencemaran lingkungan dan bahaya yang diakibatkan air limba, maka harus ada pengelolaan secara khusus terhadap limbah tersebut agar bisa dihilangkan atau dikurangi sifat bahayanya. Kualitas effluent dari IPAL harus sesuai dengan PermenLHK No.68 Tahun 2016 yang direncanakan memenuhi kelas air ke tiga yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
Unit pengolahan yang direncanakan pada tugas ini yaitu, Bar Screen, Sumur Pengumpul, Grease Trap, Grit Chamber, UASB Reactor, Kolam Anaeribik, Kolam Fakultatif dan Kolam Maturasi. Dengan kebutuhan lahan 627.100 m2. Biaya yang diperlukan untuk pembangunan Instalasi Pengolahan Air Limbah ini adalah Rp. 164.191.570.175, 00.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR 3
ABSTRAK 4
DAFTAR ISI 5
DAFTAR TABEL 7
DAFTAR GAMBAR 8
BAB I 9
PENDAHULUAN 9
1.1 Latar Belakang 9
1.2 Maksud dan Tujuan 10
1.2.1 Maksud 10
1.2.2 Tujuan 10
1.3 Ruang Lingkup 11
BAB II 12
ANALISA DEBIT, BEBAN PENGOLAHAN, DAN KUALITAS EFLUEN 12
2.1 Gambaran Umum Wilayah Perencanaan 12
2.1.1 Peta Wilayah 12
2.1.2 Demografi Kependudukan 13
2.1.3 Fasilitas Umum 13
2.2 Proyeksi Penduduk 14
2.2.1 Proyeksi Maju 16
2.3 Analisa Debit 17
2.4 Beban Pengolahan dan Kualitas Effluent 20
BAB III 23
KRITERIA PERENCANAAN 23
3.1 Unit Pengolahan Sekunder 29
3.2 Efisiensi Pengolahan 36
3.3 Skema Pengolahan IPAL 37
BAB IV 40
PERENCANAAN IPAL 40
4.1 Desain Bar Screen 40
4.2 Desain Bak Pengumpul 42
4.3 Pompa (Screw Pump) 43
4.4 Desain Grease Trap 44
4.5 Desain Grit Chamber 45
4.6 Desain UASB Reactor 46
4.7 Desain Kolam Anaerobik 47
4.8 Desain Kolam Fakultatif 48
4.9 Desain Kolam Maturasi 49
BAB V 51
BILL OF QUANTITY (BOQ) DAN RENCANA ANGGARAN BIAYA (RAB) 51
5.1 BOQ Unit Produksi (Instalasi Pengolahan Air) 51
5.1.1 BOQ Unit 51
5.1.2 BOQ Pekerjaan Tanah 52
5.2 RAB (Rencana Anggaran Biaya) 53
LAMPIRAN 54

DAFTAR TABEL
Tabel 1 Batas Wilayah Kecamatan Berbah 12
Tabel 2 Jumlah Penduduk menurut desa di Kecamatan Berbah, 2015 13
Tabel 3 Fasilitas Umum Pendidikan 13
Tabel 4 Fasilitas Umum Kesehatan 13
Tabel 5 Fasilitas Umum Tempat Ibadah 14
Tabel 6 Jumlah Penduduk Kecamatan Sleman 14
Tabel 7 Proyeksi Hitung Maju dengan Metode Aritmatik 16
Tabel 8 Perhitungan Debit Puncak 19
Tabel 9 Total Debit Limbah Perencanaan 19
Tabel 10 Kualitas Influen Air Limbah 20
Tabel 11 Baku Mutu Limbah Domestik 21
Tabel 12 Perhitungan Beban Pengolahan 22
Tabel 13 Kriteria Desain Bar Screen 23
Tabel 14 Kriteria Desain Bak Pengumpul 25
Tabel 15 Kriteria Desain Grit Chamber 26
Tabel 16 Kriteria Perencanaan Kolam Anaerobik 31
Tabel 17 Kriteria Desain Kolam Fakultatif 32
Tabel 18 Kriteria Perencanaan Kolam Maturasi 35
Tabel 19 Hasil analisis kualitas effluent pada air limbah 38
Tabel 20 Efisiensi Removal Unit 38
Tabel 21 Perbandingan Kualitas Effluent Dengan Baku Mutu 39
Tabel 22 Perhitungan BOQ Tiap Unit 51
Tabel 23 Perhitungan BOQ Unit + Beton 51
Tabel 24 BOQ Pekerjaan Tanah 52
Tabel 25 RAB 53

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Peta Administrasi Kecamatan Berbah 12
Gambar 2 Diagram Proyeksi Aritmatik Kecamatan Berbah 16
Gambar 3 Sketsa Bak Penangkap Lemak 27
Gambar 4 Sketsa UASB Reactor 28
Gambar 5 Skema Proses Pengolahan Limbah dengan Sistem Kolam 29
Gambar 6 Penampang melintang kolam stabilisasi 30
Gambar 7 Diagram Alir Proses Biologi Sistem Kolam 30
Gambar 8 Kolam Anaerobik 32
Gambar 9 Kolam Fakultatif 33
Gambar 10 Kolam Maturasi 34

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Air Limbah adalah air bersih yang telah digunakan oleh masyarakat untuk berbagai macam keperluan. Di tinjau dari sudut tempat dihasilkannya, air buangan dapat didefinisikan sebagai campuran dari zat cair atau air yang membawa limbah yang mengalir dari tempat pemukiman, institusi, komersial, dan bangunan industri, bersamaan dengan air tanah, air permukaan, dan air hujan. (Metcalf & Eddy, 1991)
Jumlah air limbah yang dibuang akan selalu bertambah dengan meningkatnya jumlah penduduk dengan segala kegiatannya. Apabila jumlah air yang dibuang berlebihan melebihi dari kemampuan alam untuk menerimanya maka akan terjadi kerusakan lingkungan.
Upaya pencegahan timbulnya pencemaran lingkungan dan bahaya yang diakibatkan air limbah serta yang akan menyebabkan kerugian sosial ekonomi, kesehatan dan lingkungan, maka harus ada pengelolaan secara khusus terhadap limbah tersebut agar bisa dihilangkan atau dikurangi sifat bahayanya. Selain itu, perlu diusahakan metode pengelolaan yang ramah lingkungan serta pengawasan yang benar dan cermat oleh berbagai pihak.Lingkungan yang rusak akan menyebabkan menurunnya tingkat kesehatan manusia yang tinggal pada lingkungannya itu sendiri sehingga oleh karenanya perlu dilakukan penanganan air limbah yang seksama dan terpadu baik itu dalam penyaluran maupun pengolahannya.
Sistem penyaluran air limbah adalah suatu rangkaian bangunan air yang berfungsi untuk mengurangi atau membuang air limbah dari suatu kawasan/lahan baik itu dari rumah tangga maupun kawasan industri. Sistem penyaluran biasanya menggunakan sistem saluran tertutup dengan menggunakan pipa yang berfungsi menyalurkan air limbah tersebut ke bak interceptor yang nantinya di salurkan ke saluran utama atau saluran drainase.
Sistem penyaluran air limbah ini pada prinsipnya terdiri dari dua macam yaitu: sistem penyaluran terpisah dan sistem penyaluran campuran, dimana sistem penyaluran terpisah adalah sistem yang memisahkan aliran air buangan dengan limpasan air hujan, sedangkan sistem penyaluran tercampur menggabungkan aliran air buangan dengan limpasan air hujan. Dalam hal ini pembahasan hanya mencakup sistem penyaluran air limbah terpisah. Kemudian sistem pengolahan limbah pun terdiri dari 2 macam yaitu sistem pengolahan on-site position dan sistem off-site position, yang akan ditinjau nantinya adalah sistem pengolahan off-site posistion dimana air limbah disalurkan melalui sewer (saluran pengumpul air limbah) lalu kemudian masuk ke instalasi pengolahan terpusat.

1.2 Maksud dan Tujuan

1.2.1 Maksud
Adapun maksud dari tugas Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah (PIPAL) adalah agar mahasiswa mampu merencanakan pembangunan suatu Instalasi Pengolahan Air Limbah Komunal (IPAL Komunal) dan Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja (IPLT), termasuk unit-unit didalamnya, dan layak diterapkan pada wilayah perencanaan pada Kecamatan Berbah. Sehingga efluen air limbah yang dibuang ke lingkungan tidak menimbulkan pencemaran, dan dapat dimanfaatkan untuk pertanian dan perikanan. Selain itu untuk memenuhi persyaratan tugas perencanaan pada mata kuliah Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah (PIPAL).

1.2.2 Tujuan
Adapun tujuan dari tugas perencanaan instalasi pengolahan air limbah ini antara lain adalah :
Mahasiswa mampu membuat masterplan sederhana terkait metode pengolahan air limbah yang digunakan/direncanakan pada wilayah perencanaan.
Mahasiswa mampu membuat Detailed Engineering Design untuk fasilitas instalasi pengolahan air limbah komunal pada wilayah perencanaan.
Mahasiswa mampu membuat Detailed Engineering Design untuk fasilitas instalasi pengolahan lumpur tinja pada wilayah perencanaan.
Mahasiswa mampu merencanakan pemanfaatan lumpur untuk biogas.
Mahasiswa mampu merencanakan perhitungan Bill of Quantity dan Rencana Anggaran Biaya pada pembangunan fasilitas IPAL komunal dan IPLT di wilayah perencanaan.

1.3 Ruang Lingkup
Batasan atau ruang lingkup dalam tugas perencanaan instalasi pengolahan air limbah kecamatan dimana perencanaannya menyangkut :
Pendahuluan
Yang menjelaskan latar belakang adanya perencanaan instalasi pengolahan air limbah, maksud dan tujuan sistem tersebut, ruang lingkup daerah yang akan di rancang atau direncanakan pembuatan sistem IPAL dan sistematika laporan yang mendeskripsikan isi pada setiap bab yang akan di buat.
Gambaran Umum Wilayah Perencanaan
Menjelaskan kondisi wilayah perencanaan yang meliputi : luas wilayah, daerah perbatasannya, kondisi geografis, fisik, demografi – sosial, jumlah penduduk dan fasilitas – fasilitas yang ada di daerah perencanaan tersebut.
Kondisi Eksisting dan Proyeksi Air Limbah
Pada kondisi Eksisting ini berpedoan pada buku putih sanitasi yogyakarta, serta dapat memproyeksikan kebutuhan air limbah berdasarkan jumlah penduduk yang ada serta dari pemakaian air bersih yang digunakan penduduk untuk keperluan sehari – hari.
Strategi Pengolahan Air Limbah
Merancang sistem pengolahan air limbah untuk dapat membuat atau menbentuk IPAL Komunal dan IPLT sesuai ketentuan yang ada,
Perencanaan IPAL Komunal
Menjelaskan rencana bentuk sistem pengolahan dan jaringan jalur IPAL Komunal yang tersedia di suatu Kecamatan perencanaan.
Perencanaan IPLT
Menjelaskan rencana bentuk sistem pengolahan dan jaringan jalur IPLT yang tersedia di suatu Kecamatan perencanaan

BAB II
ANALISA DEBIT, BEBAN PENGOLAHAN, DAN KUALITAS EFLUEN

2.1 Gambaran Umum Wilayah Perencanaan
2.1.1 Peta Wilayah
Kecamatan Berbah merupakan salah satu kecamatan yang berada di bagian timur wilayah Kabupaten Sleman. Luas Wilayah Kecamatan Berbah 22,99 km2. Desa Kalitirto merupakan desa terluas dengan luas 6,21 km2, atau sekitar 27,02 persen dari luas wilayah Kecamatan Berbah.

Gambar 1 Peta Administrasi Kecamatan Berbah

Tabel 1 Batas Wilayah Kecamatan Berbah
Arah
Wilayah
Utara
Selatan
Timur
Barat
Kec. Kalasan & Lanud Adisucipto
Kab. Bantul
Kec. Prambanan & Kab. Bantul
Kab. Bantul & Lanud Adisucipto

2.1.2 Demografi Kependudukan
Tabel 2 Jumlah Penduduk menurut desa di Kecamatan Berbah, 2015
Desa
Dusun
RW
RT
Rata-rata Jiwa

Dusun
RW
RT
Sendangtirto
18
44
97
855
350
169
Tegaltirto
14
34
87
790
325
127
Jogotirto
10
32
79
1322
413
174
Kalitirto
16
34
92
725
341
126
Kecamatan
58
144
355
3692
1429
596

2.1.3 Fasilitas Umum
A. Pendidikan
Tabel 3 Fasilitas Umum Pendidikan
Desa
SLB
TK
SD

Negeri
Swasta
Sendangtirto
1
7
2
4
Tegaltirto
1
4
3
2
Jogotirto
0
5
4
1
Kalitirto
0
6
5
3
Kecamatan
2
22
14
10

B. Kesehatan
Tabel 4 Fasilitas Umum Kesehatan
Desa
Puskesmas
Puskesmas Pembantu
Dokter Praktik
Poliklinik
Rumah Bersalin
Sendangtirto
0
1
3
0
0
Tegaltirto
0
1
4
0
0
Jogotirto
0
1
3
0
1
Kalitirto
1
1
3
0
1
Kecamatan
1
4
13
0
2

C. Tempat Ibadah
Tabel 5 Fasilitas Umum Tempat Ibadah
Desa
Masjid
Mushola
Gereja
Pura
Vihara

Katolik
Kristen

Sendangtirto
37
27
0
1
0
0
Tegaltirto
26
23
0
0
0
1
Jogotirto
26
26
1
1
0
0
Kalitirto
24
16
1
2
0
0
Kecamatan
113
92
2
4
0
1

2.2 Proyeksi Penduduk
Data penduduk masa lampau sangat penting untuk menentukan proyeksi penduduk pada masa yang akan datang. Pada perencanaan ini, daerah yang akan dilayani adalah 60% dari luas total daerah perencanaan. Hal ini karena kepadatan penduduk yang rendah dan terdapat beberapa elevasi yang dianggap tidak relevan untuk dilakukan dalam prencanaan. Analisa pertambahan penduduk daerah perencanaan dilakukan berdasarkan metode pendekatan aritmatik, geometrik, dan least square.
Berikut adalah tabel data jumlah penduduk Kecamatan Berbah tahun 2007 hingga 2016.
Tabel 6 Jumlah Penduduk Kecamatan Sleman

Sumber : BPS Kabupaten Berbah

Contoh Perhitungan:
Ka=P07-P162007-2016

Ka=44849-569092007-2016=1340
Keterangan :
P07 : jumlah penduduk pada tahun 2007
P16 : jumlah penduduk pada tahun 2016
Persentase pertambahan penduduk rata-rata per tahun :
r=4484956909-110=2,689 %

2.2.1 Proyeksi Maju
Metode yang dipilih dalam perhitungan proyeksi maju adalah metode aritmatik. Proyeksi dilakukan untuk waktu 20 tahun kedepan.

Tabel 7 Proyeksi Hitung Maju dengan Metode Aritmatik

Gambar 2 Diagram Proyeksi Aritmatik Kecamatan Berbah

2.3 Analisa Debit
Kuantitas air limbah yang akan diolah dalam instalasi pengolahan air limbah ditetapkan berdasarkan jumlah kepala keluarga yang nantinya akan mempengaruhi besanya debit air limbah dan ukuran kapasitas unit pengolahan air limbah.

Debit Rata-Rata:
Debit rata-rata air limbah diperoleh dengan mengkalikan 70% - 80% factor air limbah terhadap debit air bersih. Dalam perencanaan ini dipilih 80% sebagai factor air limbah.
Qr=Qb ×80%
Dimana :
Qr = Debit rata-rata air limbah (m3/s)
Qb = Debit air bersih

Debit Puncak:
Debit puncak merupakan debit rata-rata (tanpa infiltrasi) dikalikan dengan factor puncak. Dalam perencanaan ini, factor puncak ditentukan dari formula Babbit.

qp=fpQr
Dengan:
fp=5P0,167
Dimana :
qp = Debit puncak (m3/hari)
fp = Factor puncak
Qr = Debit rata-rata (m3/hari)
P = Jumlah penduduk dilayani pada tahun rencana (jiwa)

Debit puncak :
qp=fpQr

Debit Infiltrasi:
Dalam perhitungan debit puncak total, harus mempertimbangkan debit infiltrasi yang besarnya 10% dari debit rata-rata.
qi=10% Qr
Dimana :
qi = Debit infiltrasi (m3/hari)
Qr = Debit rata-rata (m3/hari)

Debit infiltrasi
qi=10% Qr

Debit Puncak Total Air Limbah:
Debit puncak total diperoleh dengan menjumlahkan debit puncak air limbah dengan debit infiltrasi.
Qp=qp+qi

Tabel 8 Perhitungan Debit Puncak
Jalur
Jumlah Penduduk
Kebutuhan Air bersih (l/hari)
Debit Rata-Rata Limbah (m3/detik)
Faktor Puncak
Qinfiltrasi (m³ /detik)
Debit Puncak

Limbah

(m3/s)
A-A'
11065
1327787
0,0136
1,85
0,00123
0,0240
B-B'
3074
368830
0,0039
2,12
0,00034
0,0078
C-C'
3688
442596
0,0046
2,08
0,00041
0,0090
D-D'
4610
553245
0,0057
2,03
0,00051
0,0110
E-E'
5840
700777
0,0073
1,98
0,00065
0,0138
F-F'
6455
774543
0,0079
1,96
0,00072
0,0148
G-G'
3074
368830
0,0038
2,12
0,00034
0,0077
H-H'
6147
737660
0,0075
1,97
0,00068
0,0142
I-I'
7684
922075
0,0094
1,92
0,00085
0,0173
J-J'
10758
1290904
0,0133
1,85
0,00120
0,0235
K-K'
4610
553245
0,0057
2,03
0,00051
0,0110
L-L'
3688
442596
0,0046
2,08
0,00041
0,0090
M-M'
3996
479479
0,0049
2,06
0,00044
0,0096
N-N'
3074
368830
0,0038
2,12
0,00034
0,0077
O-O'
4303
516362
0,0053
2,04
0,00048
0,0103
P-P'
3996
479479
0,0049
2,06
0,00044
0,0097
Q-Q'
3381
405713
0,0042
2,10
0,00038
0,0083

Tabel 9 Total Debit Limbah Perencanaan
Wilayah Perencanaan
Kebutuhan Air bersih (l/hari)
Debit Rata-Rata Limbah (m3/detik)
Debit Puncak Kumulatif

m3/s
L/s
Kecamatan Berbah
10732948
0,1103
0,2089
208,9

2.4 Beban Pengolahan dan Kualitas Effluent
Air limbah yang akan diolah pada Instalasi Pengolahan Air Limbah ini berasal dari air buangan domestik. Dengan karakteristik air buangan yang cukup tinggi, maka perlu dilakukan pengolahan air limbah hingga memenuhi standar baku mutu yang telah ditentukan untuk perikanan dan pertanian. Adapun karakteristik air limbah ini merupakan golongan medium strength berdasarkan pada Tabel 2.5. Metcalf & Eddy. 2003 yaitu:

Tabel 10 Kualitas Influen Air Limbah

Concentration
Contaminants
Unit
Medium Strength
Solids, total (TS)
mg L-1
720
Dissolved, total (TDS)
mg L-1
500
Fixed
mg L-1
300
Volatile
mg L-1
200
Suspended solids (SS)
mg L-1
210
Fixed
mg L-1
50
Volatile
mg L-1
160
Settleable solids
mg L-1
10
BOD5 at 20° C
mg L-1
190
Total organic carbon (TOC)
mg L-1
430
Chemical oxygen demand (COD)
mg L-1
140
Nitrogen (total as N)
mg L-1
40
Organic
mg L-1
15
Free ammonia
mg L-1
25
Nitrites
mg L-1
0
Nitrates
mg L-1
0
Phosphorus (total as P)
mg L-1
7
Organic
mg L-1
2
Inorganic
mg L-1
5
Chlorides
mg L-1
50
Sulfate
mg L-1

Oil and Grease
mg L-1
90
Volatile organic compounds (VOCs)
mg L-1
100-400
Total coliform
CFU 100 mL-1
107-109
Fecal coliform
CFU 100 mL-1
104-106

Setelah melalui pengolahan dalam IPAL, kualitas effluent yang harus dicapai dalam perencanaan ini akan dimanfaatkan untuk pertanian dan perikanan. Kualitas effluent dari IPAL tersebut harus sesuai dengan PermenLHK No.68 Tahun 2016 Tentang Baku Mutu Limbah Domestik , dimana terdapat 4 klasifikasi mutu air. Berkesesuaian dengan peraturan itu maka kelas air yang memenuhi adalah kelas air ke tiga.
Kelas tiga, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. Berikut ditampilkan parameter dan ambang batas / nilai maksimum dalam PermenLHK No.68 Tahun 2016:

Tabel 11 Baku Mutu Limbah Domestik
No.
Parameter
Satuan
Kadar Maksimum*
1
pH
-
6 – 9
2
BOD
Mg/L
30
3
COD
Mg/L
100
4
TSS
Mg/L
30
5
Minyak & Lemak
Mg/L
5
6
Amoniak
Mg/L
10
7
Total Coliform
Jumlah/100mL
3000
8
Debit
L/org/hari
100

Beban Pengolahan dihitung berdasarkan debit dan kualitas effluent yang ada.
Beban Pengolahan dihitungan cara sebagai berikut:
Beban pengolahan = Debit Kumulatif x Kualitas Influent
= 208,9 l/s x 210 mg/l
= 5473 mg/s

Tabel 12 Perhitungan Beban Pengolahan
No.
Debit Kumulatif
Kualitas Influent
Debit Kumulatif

l/s

Parameter
Satuan
Medium Strength
208,9

Beban Pengolahan (mg/s)
1
TSS
mg/L
210
43862
2
Total N
mg/L
40
8355
3
Total P
mg/L
7
1462
4
COD
mg/L
430
89813
5
BOD
mg/L
190
39685
6
Total Coliform
Jumlah/100ml
1000000
1000000
7
Fecal Coliform
Jumlah/100ml
10000
1000

BAB III
KRITERIA PERENCANAAN

Pengolahan air limbah bertujuan untuk melindungi kesehatan masyarakat, mencegah kondisi kurang baik pada badan air penerima, dan agar badan air penerima tetap layak digunakan kembali untuk pertanian dan industry. Untuk mengatur hasil pengolahan air limbah maka perlu dibuat kriteria kualitas air untuk semua badan air penerima, sehingga tingkat pengolahan air limbah dapat menyesuaikan kualitas badan air penerima. Berikut adalah tahapan–tahapan proses fisik pada Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL):
Saluran Masuk Air Limbah Domestik (Open Channel)
Pada saluran open channel air limbah domestik dikondisikan sedemikian rupa sehingga ketika air limbah masuk ke unit pengolahan utama tidak mengganggu proses yang ada. Proses ini juga digunakan untuk mengurangi beban pada pengolahan utama.
Bar Screen ( Pemisah Sampah Kasar Manual)
Langkah awal dalam pengolahan air limbah adalah membersihkan partikel-partikel besar yang mengapung dan tersuspensi. Dimensi dan ukuran screen dipengaruhi oleh parameter - parameter sebagai berikut: Kecepatan aliran air limbah pada screening channel (saluran screening) tidak boleh dibawah kecepatan pembersihan diri (cleansing self) sebesar 37.5 cm/dtk.

Tabel 13 Kriteria Desain Bar Screen
Faktor Desain
Pembersihan
Cara Manual
Pembersihan
dengan Alat
Mekanik
Kecepatan aliran lewat celah (m/dt)
0,3 – 0,6
0,6 – 1
Ukuran penampang batang
Lebar (mm)
4 – 8
8 – 10
Tebal (mm)
25 – 50
50 – 75
Jarak bersih dua batang (mm)
25 – 75
10 – 50
Kemiringan thd. Horizontal (derajat)
45 – 60
75 – 85
Kehilangan tekanan lewat celah (mm)
150
150
Kehilangan tekanan Max.(cloging) (mm)
800
800
Sumber : Syed R, Qosim, Wastewater Treatment Plant

Sump Well (Sumur Pengumpul)
Langkah selanjutnya air limbah yang sudah melewati Bar Screen (Saringan Kasar) masuk menuju sumur pengumpul, fungsi dari sumur pengumpul adalah untuk mengatasi masalah operasional yang disebabkan oleh debit yang bervariasi, untuk meningkatkan hasil dari pelaksanaan proses selanjutnya dan meminimalkan ukuran dan biaya dari fasilitas pengolahan hilir. Digunakan untuk melakukan netralisasi, pendinginan, dan memperkecil beban kandungan beban limbah sebelum masuk ke pengolahan biologis.
Hal-hal yang perlu diperhatikan :
Bentuk bak :
Bentuk bak yang dirancang tergantung kualitas air limbah yaitu :
Adanya padatan yang mudah mengendap
Diperlukan pengadukan
Diperlukan oksigenasi/suplay udara
Waktu tinggal
Waktu tinggal air limbah dalam bak akan menentukan dimensi bak yaitu :
Kualitas air limbah (apakah berbau)
Lahan yang tersedia
Kerusakan/perbaikan peralatan
Jumlah/debit air limbah per hari
Untuk mengetahui jumlah air yang harus ditampung yaitu :
waktu tinggal
Luas penampang

Kedalaman efektif :
Volume bak penampung = Waktu tinggal x jumlah air

Penggunaan sumur pengumpul berfungsi sebagai berikut:
Menampung air buangan dari sumber yang kedalamannya dibawah permukaan dari instalasi pengolahan air buangan sebelum air buangan tersebut dipompakan ke atas.
Menstabilkan atau mengkonstankan variasi debit dan konsentrasi air buangan.
Meningkatkan kinerja pada proses selanjutnya.

Tabel 14 Kriteria Desain Bak Pengumpul
Parameter
Simbol
Besaran
Satuan
Waktu detensi
Td
<2
Jam
Kecepatan aliran
V
0,3-3
m/det
Slope bak
S
1:1
-
Kedalaman
H
1-3
meter

Screw Pump (Pompa Ulir)
Langkah selanjutnya adalah memompa air limbah menggunakan Screw Pump agar air limbah dapat naik menuju ke atas menuju saringan halus (Mechanical Bar Screen). Waktu pengumpulan pada sumur pengumpulan tidak boleh terlalu lama, pompa Screw Pump akan bekerja secara otomatis ketika air limbah yang dikumpulkan pada sumur pengumpul mengenai kutub kabel yang dihubungkan dengan tombol operasi mesin Screw Pump. Selain itu kita dapat menghitung power pompa digunakan rumus sebagai berikut :
P =
Dimana : P = Power pompa (K. Nm/ dt)
δ = Berat spesifikasi air (KN / m3)
H = Head loss total
η = Efisiensi pompa (45 – 75%)

Faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam pemilihan pompa dan penentuan sistem dalam pompa adalah sebagai berikut :
Kandungan padatan dalam air buangan
Kandungan kimia dalam air buangan
Kondisi air buangan / suhu
Penentuan jumlah pompa
Daya yang harus disediakan pompa
Kondisi suction pompa itu sendiri

Sedimentasi pada Grit Rake dan Grit Chamber
Setelah air limbah melalui proses di Mechanical Bar Screen (saringan halus), lalu air limbah masuk ke proses penyaringan dan pengerukan pasir-pasir halus yang dilakukan oleh Grit Rake dan Grit Chamber di bagian ini dilakukan proses pemisahan padatan dalam air limbah berdasarkan perbedaan berat jenis antara padatan dan air. Pada proses sedimentasi padatan akan mengendap dengan sendirinya.
Tabel 15 Kriteria Desain Grit Chamber
Faktor Rencana
Kriteria
Keterangan
Dimensi
Kedalaman, m
Panjang, m
Lebar, m
Rasio lebar/dalam
Rasio panjang/lebar
2 – 5
7,5 – 20
2,5 – 7
1:1 s/d 5:1
2,5:1 s/d
5:1
Jika diperlukan untuk menangkap pasir halus (0,21 mm), gunakan td yang lebih lama.
Lebar disesuaikan juga untuk peralatan pengeruk pasir mekanik, kalau terlalu lebar dapat menggunakan buffle pemisah aliran untuk mencegah aliran pendek.
Kecepatan Aliran, m/dt
0,6 – 0.8
Di permukaan air
Waktu detensi pada aliran puncak, menit
2 – 5

Supply udara Liter/det.m panjang Tangki
5-12
jika menggunakan aerated Grit chamber

6. Bak Penangkap Lemak (Grease Trap)
Bak penangkap lemak merupakan bak yang berfungsi untuk memisahkan lemak dan minyak dengan air limbah dengan memanfaatkan gaya gravitasi dan perbedaan massa jenis.
Kriteria desain :
Waktu detensi ± 30 menit
Rasio P : L = 2 : 1

Gambar 3 Sketsa Bak Penangkap Lemak

7. UASB (Up flow Anaerobic Sludge Blanket)
Air limbah masuk dari bagian bawah reaktor lalu dialirkan secara vertikal ke atas. Air limbah pertama-tama akan melewati suatu lapisan yang dinamakan sludge bed. Pada lapisan ini air limbah yang masuk akan mengalami kontak dengan mikroba anaerob yang berbentuk granula (pellet) yang menyusun sludge bed tersebut. Biogas yang terbentuk dari metabolisme anaerob akan bergerak ke atas dan mengakibatkan terjadinya proses vertical mixing di dalam reaktor. Dengan demikian, tidak diperlukan alat mekanik untuk pengadukan di dalam reaktor.
Pada bagian atas reaktor terdapat dua jenis saluran, yaitu saluran untuk mengeluarkan limbah hasil olahan (efluen) serta saluran untuk mengeluarkan biogas. Karena gas dan efluen bergerak ke atas, maka diperlukan suatu struktur untuk menahan granula agar tidak ikut terbawa ke aliran efluen. Struktur inilah yang dinamakan Gas-Liquid-Solid separator(GLSS). Menurut Anh (2004), GLSS merupakan bagian penting dari UASB karena memiliki fungsi sebagai berikut:
Mengumpulkan, memisahkan, dan mengeluarkan biogas yang terbentuk
Mengurangi turbulensi di dalam kompartemen pengendapan yang terjadi akibat pembentukan gas
Memungkinkan terjadinya pemisahan lumpur secara sedimentasi, flokulasi, atau terperangkap di dalam sludge blanket
Membatasi ekspansi sludge bed
Mencegah terjadinya wash-out lumpur (terbawanya lumpur ke aliran efluen)

Gambar 4 Sketsa UASB Reactor

3.1 Unit Pengolahan Sekunder

Gambar 5 Skema Proses Pengolahan Limbah dengan Sistem Kolam
Sumber : IPAL, 2002

Unit secondary treatment yang digunakan pada IPAL ini adalah menggunakan rangkaian kolam stabilisasi. Berdasarkan proses biologis dominan yang berlangsung di dalamnya, kolam stabilisasi limbah dapat dibedakan menjadi tiga tipe, yaitu kolam anaerobik, fakultatif, dan maturasi (aerobik). Dalam satu sistem pengolahan air limbah, tiga macam kolam tersebut disusun 44 secara seri dengan urutan anaerobik-fakultatif-maturasi. Suatu sistem pengolahan dapat terdiri dari satu seri kolam pengolahan atau dapat juga terdiri dari beberapa seri kolam pengolahan yang disusun secara paralel.

Gambar 6 Penampang melintang kolam stabilisasi

Pada dasarnya kolam anaerobik dan fakultatif didesain untuk mengurangi kandungan BOD, sedangkan kolam maturasi didesain untuk mengurangi kandungan mikroorganisme patogen. Kolam maturasi hanya dibutuhkan jika air limbah yang akan diolah memiliki kadar BOD tinggi (> 150 mg/l), atau jika air hasil olahan ditujukan bagi keperluan irigasi. Agar diperoleh hasil olahan yang baik, air limbah yang akan masuk ke dalam kolam anaerobik harus disaring terlebih dahulu untuk menghilangkan kandungan pasir, kerikil, dan padatan berukuran besar lainnya (Ramadan and Ponce, 2004; Lani Puspita et al., 2005).

Gambar 7 Diagram Alir Proses Biologi Sistem Kolam

1. Kolam Anaerobik
Kolam anaerobik berfungsi untuk menguraikan kandungan zat organik (BOD) dan padatan tersuspensi (SS) dengan cara anaerobik atau tanpa oksigen. Langkah awal pada proses biologi adalah proses anaerobik yang dilakukan pada kolam stabilisasi baik yang berupa aerobik maupun yang berjalan secara anaerobik pada proses ini akan menghilangkan bau dan memudahkan penghancuran serta menghilangkan jumlah mikroorganisme. Mikroorganisme anaerobik mengubah senyawa anaerob dalam air limbah menjadi gas CO2, H2S, dan CH4 yang akan menguap ke udara; sementara berbagai padatan dalam air limbah akan mengalami sedimentasi dan terkumpul di dasar kolam sebagai lumpur (Daur: Informasi Lingkungan Kota dan Industri, Vol.2 No.1 Agustus 2001; Varón, 2003; Ramadan and Ponce, 2004; Lani Puspita et al., 2005).
Tabel 16 Kriteria Perencanaan Kolam Anaerobik
Parameter Kriteriadesain
Kriteria
Kedalaman (m)
0,2 – 0,3
Waktu detensi (hari)
2 – 6
Beban BOD Kg/ha/hari
111 – 222
% penyisihan BOD
80 – 95
Konsentrasi algae (mg C/l)
100

Proses anaerobik merupakan upaya penurunan bahan organik secara anaerobik dengan bantuan mikroba anaerob. Oksigen juga diperlukan dalam proses anaerob tetapi sumbernya adalah senyawa kimia bukan oksigen bebas yang terlarut. Dalam proses anaerob hasil akhir adalah agak rumit, proses reaksi berjalan lambat dan dapat menimbulkan gangguan bau. Dalam kolam stabilisasi dapat dikatakan masih selalu terdapat proses anaerob pada dasar lumpur dan endapan meskipun kolam sudah dirancang sebagai kolam aerob. Pada kolam yang dalam terdapat suatu lapisan cairan pada dasar yang menunjang proses anaerob.

Gambar 8 Kolam Anaerobik

2. Kolam Fakultatif
Kolam fakultatif berfungsi untuk menguraikan dan menurunkan konsentrasi bahan organik yang ada di dalam limbah yang telah diolah pada kolam anaerobik. Kolam fakultatif memiliki kedalaman 1-2 meter. Pada anaerobik proses pengolahan air limbah dilakukan oleh kerjasama mikroorganisme anaerob, fakultatif, dan anaerobik, serta alga. Kolam fakultatif primer biasa dibangun jika beban limbah yang akan diolah tidak terlalu besar atau jika lokasi pembangunan kolam terlalu dekat dengan fasilitas umum sehingga pembangunan kolam anaerobik yang umumnya mengeluarkan bau menyengat akan sangat mengganggu masyarakat sekitar (Daur : Informasi Lingkungan Kota dan Industri, Volume 2 No.1 Agustus 2001;Varón, 2003; Ramadan and Ponce, 2004; Lani Puspita et al., 2005).

Tabel 17 Kriteria Desain Kolam Fakultatif
Parameter Kriteria Desain
Kriteria
Sumber
Waktu detensi
5 – 30 hari
Tchobanoglous, 1991
Panjang : Lebar
(2-4) : 1
Dept. PU Dirjen Cipta Karya, 1999
Kedalaman air
1.2 – 2.4 m
Tchobanoglous, 1991
Tinggi jagaan
0.3 – 0.5 m
Efisiensi BOD total
70%

Kolam fakultatif didesain untuk mendegradasi air limbah yang bebannya tidak terlalu tinggi (100-400 kg BOD/Ha/hari pada suhu udara antara 20-25oC), hal ini dilakukan agar jumlah populasi alga dalam perairan tetap terjaga, mengingat sumber oksigen terbesar kolam (yang sangat diperlukan oleh bakteri aerob untuk mendegradasi bahan anaerob) berasal dari fotosintesis algae. Karena keberadaan alga inilah kolam fakultatif terlihat berwarna hijau; walau terkadang kolam dapat terlihat berwarna sedikit merah jika beban anaerob yang masuk terlalu tinggi, hal ini disebabkan oleh munculnya bakteri sulphide-oxidizing photosynthetic yang berwarna ungu.

Gambar 9 Kolam Fakultatif

Pada kolam fakultatif apabila limbah masuk akan mengalami stabilisasi dengan fermentasi methan pada bagian dasarnya dan sebagian dengan oksidasi bakteri pada bagian atasnya. Oksigen yang dipergunakan untuk proses oksidasi diperoleh melalui aerasi pada permukaan air dan hasil dari fotosintesis algae yang tumbuh secara alami pada kolam (Mara, 1976). Mahida (1993) mengatakan stabilisasi zat-zat organik dilakukan oleh bakteri, yang pada kondisi anaerob akan menghasilkan asam-asam organik dan methan, sedangkan pada kondisi aerob akan menghasilkan CO2.

3. Kolam Maturasi (Aerobik)
Kolam maturasi merupakan kolam sangat dangkal (kedalaman 1-1,5 m) yang didesain untuk mendegradasi kandungan mikroorganisme pathogen dan nutrien. Degradasi mikroorganisme patogen dan faecal coliform dalam kolam maturasi dilakukan oleh sinar matahari, yaitu melalui proses exogenous photosensitization yang dimediasi oleh oksigen. Jumlah dan ukuran kolam maturasi yang dibangun sangat bergantung pada kualitas bakteriologi air olahan yang ingin dicapai. Kondisi kolam yang dangkal menyebabkan kolam ini hampir tidak memiliki stratifikasi secara vertikal dan oksigen terlarut terdapat pada keseluruhan kolom air. Keanekaragaman jenis alga pada kolam maturasi jauh lebih tinggi daripada kolam fakultatif (Curtis et al., 1994, Varón, 2003; Lani Puspita et al, 2005).

Gambar 10 Kolam Maturasi

Kolam maturasi merupakan kolam tambahan yang dibangun jika pengelola pengolahan air limbah menginginkan kualitas air olahan yang jauh lebih baik (terutama dari sudut bakteriologi), karena sebetulnya air olahan dari kolam anaerobik dan kolam fakultatif telah cukup memadai bagi keperluan irigasi. Kolam maturasi juga dapat berfungsi sebagai penyangga (buffer) jika kolam fakultatif tidak bekerja seperti yang diharapkan dan berguna untuk mereduksi kandungan nutrien (Ramadan and Ponce, 2004; Lani Puspita et al, 2005).

Tabel 18 Kriteria Perencanaan Kolam Maturasi
Parameter Kriteria Desain
Kriteria
Sumber
Waktu detensi
5 – 20 hari
Tchobanoglous, 1991
Panjang : Lebar
(2-4) : 1
Kedalaman air
0.9 - 1.5 m
Tinggi jagaan
0.3 - 0.5 m
Efisiensi BOD total
70%

Fungsi kolam maturasi yakni:
Menurunkan konsentrasi padatan tersuspensi (SS) dan BOD yang masih tersisa didalamnya dari kolam fakultatif.
Menghilangkan mikroba patogen dan coliform yang berada di dalam limbah melalui perubahan kondisi yang berlangsung dengan cepat serta pH yang tinggi. (Ramadan and Ponce, 2004; Lani Puspita et al, 2005).

3.2 Efisiensi Pengolahan
Perhitungan efisiensi unit pengolahan pada IPAL ditandai dengan persentase removal pencemar. Perhitungan persentase removal pencemar ini didasarkan pada data kualitas influen dan effluen yang kemudian akan dibandingkan nilainya untuk mengetahui efisiensi unit pengolahan.
Perhitungan efisiensi tersebut berdasarkan pada rumus :
% Removal= (Nilai Parameter Influent-Nilai Parameter Effluent)Nilai Parameter Influentx 100%
Untuk efisiensi .pada pengolahan fisik nilai persentase removal kadar pencemar ditentukan dengan rumus :

Evaluasi IPAL ini akan didasarkan pada besarnya persentase removal dan perbandingan kualitas effluent dengan baku mutu yang di izinkan Air buangan yang telah diolah akan dimanfaatkan untuk pertanian dengan mengacu pada Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan 86 Tahun 2016 Tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air.

TSS = 3790 kg/hariBOD = 3429 kg/hariCOD = 7760 kg/hariOil & Grease = 1624 kg/hariAmoniak = 451,2 kg/hariColiform = 1000000 Jumlah/100mLTSS = 3790 kg/hariBOD = 3429 kg/hariCOD = 7760 kg/hariOil & Grease = 1624 kg/hariAmoniak = 451,2 kg/hariColiform = 1000000 Jumlah/100mLSumurPengumpulSumurPengumpulTSS = 3790 kg/hariBOD = 3429 kg/hariCOD = 7760 kg/hariOil & Grease = 1624 kg/hariAmoniak = 451,2 kg/hariColiform = 1000000 Jumlah/100mLTSS = 3790 kg/hariBOD = 3429 kg/hariCOD = 7760 kg/hariOil & Grease = 1624 kg/hariAmoniak = 451,2 kg/hariColiform = 1000000 Jumlah/100mL3.3 Skema Pengolahan IPAL
TSS = 3790 kg/hari
BOD = 3429 kg/hari
COD = 7760 kg/hari
Oil & Grease = 1624 kg/hari
Amoniak = 451,2 kg/hari
Coliform = 1000000 Jumlah/100mL
TSS = 3790 kg/hari
BOD = 3429 kg/hari
COD = 7760 kg/hari
Sumur
Pengumpul
Sumur
Pengumpul
TSS = 3790 kg/hari
BOD = 3429 kg/hari
COD = 7760 kg/hari
TSS = 3790 kg/hari
BOD = 3429 kg/hari
COD = 7760 kg/hari
TSS = 3790 kg/hariBOD = 3429 kg/hariCOD = 7760 kg/hariOil & Grease = 1624 kg/hariAmoniak = 451,2 kg/hariColiform = 1000000 Jumlah/100mLTSS = 3790 kg/hariBOD = 3429 kg/hariCOD = 7760 kg/hariOil & Grease = 1624 kg/hariAmoniak = 451,2 kg/hariColiform = 1000000 Jumlah/100mLScreenScreen
TSS = 3790 kg/hari
BOD = 3429 kg/hari
COD = 7760 kg/hari
TSS = 3790 kg/hari
BOD = 3429 kg/hari
COD = 7760 kg/hari
Screen
Screen

Grease TrapGrease Trap
Grease Trap
Grease Trap
TSS = 3410 kg/hariBOD = 3257 kg/hariCOD = 7371 kg/hariOil & Grease = 81,2 kg/hariAmoniak = 451,2 kg/hariColiform = 1000000 Jumlah/100mLTSS = 3410 kg/hariBOD = 3257 kg/hariCOD = 7371 kg/hariOil & Grease = 81,2 kg/hariAmoniak = 451,2 kg/hariColiform = 1000000 Jumlah/100mLTSS = 852,7 kg/hariBOD = 1140,1 kg/hariCOD = 2948,7 kg/hariOil & Grease = 81,2 kg/hariAmoniak = 270,7 kg/hariColiform = 1000000 Jumlah/100mLTSS = 852,7 kg/hariBOD = 1140,1 kg/hariCOD = 2948,7 kg/hariOil & Grease = 81,2 kg/hariAmoniak = 270,7 kg/hariColiform = 1000000 Jumlah/100mLUASB ReactorUASB ReactorGrit ChamberGrit Chamber
TSS = 3410 kg/hari
BOD = 3257 kg/hari
COD = 7371 kg/hari
Oil & Grease = 81,2 kg/hari
TSS = 3410 kg/hari
BOD = 3257 kg/hari
COD = 7371 kg/hari
TSS = 852,7 kg/hari
BOD = 1140,1 kg/hari
COD = 2948,7 kg/hari
TSS = 852,7 kg/hari
BOD = 1140,1 kg/hari
COD = 2948,7 kg/hari
UASB Reactor
UASB Reactor
Grit Chamber
Grit Chamber
TSS = 3790 kg/hariBOD = 3429 kg/hariCOD = 7760 kg/hariOil & Grease = 81,2 kg/hariAmoniak = 451,2 kg/hariColiform = 1000000 Jumlah/100mLTSS = 3790 kg/hariBOD = 3429 kg/hariCOD = 7760 kg/hariOil & Grease = 81,2 kg/hariAmoniak = 451,2 kg/hariColiform = 1000000 Jumlah/100mL
TSS = 3790 kg/hari
BOD = 3429 kg/hari
COD = 7760 kg/hari
TSS = 3790 kg/hari
BOD = 3429 kg/hari
COD = 7760 kg/hari

TSS = 13,3 kg/hariBOD = 9,1 kg/hariCOD = 23,6 kg/hariOil & Grease = 13,5 kg/hariAmoniak = 17,3 kg/hariColiform = 2000 Jumlah/100mLTSS = 13,3 kg/hariBOD = 9,1 kg/hariCOD = 23,6 kg/hariOil & Grease = 13,5 kg/hariAmoniak = 17,3 kg/hariColiform = 2000 Jumlah/100mL
TSS = 13,3 kg/hari
BOD = 9,1 kg/hari
COD = 23,6 kg/hari
TSS = 13,3 kg/hari
BOD = 9,1 kg/hari
COD = 23,6 kg/hari
BiogasBiogasKolam Stabilisasi (Anaerobik-Fakultatif- Maturasi)Kolam Stabilisasi (Anaerobik-Fakultatif- Maturasi)
Biogas
Biogas
Kolam Stabilisasi (Anaerobik-Fakultatif- Maturasi)
Kolam Stabilisasi (Anaerobik-Fakultatif- Maturasi)
OutletOutlet
Outlet
Outlet
Sambungan RumahSambungan Rumah
Sambungan Rumah
Sambungan Rumah

Tabel 19 Hasil analisis kualitas effluent pada air limbah

Tabel 20 Efisiensi Removal Unit
Units
Average Removal Efficiency

BOD5
COD
SS
Amonia
Oil & Grease
Total N
Total P
Coliforms

%
%
%
%
%
%
%
%
Bar Screen
-
-
-
-
-
-
-
-
Sump Well
-
-
-
-
-
-
-
-
Grease Trap
-
-
-
-
80-95
-
-
-
Grit Chamber
0-5
0-5
05-10
-
-
-
-
-
UASB Reactor
60-75
55-70
65-80
<50
-
<60
<35
-
Stabilization Pond

Anaerobic Pond
80-85
70-83
73-83
50-65
<50
50-65
>50
70-95
Facultative Pond
80-85
70-83
73-83
50-65
<50
50-65
>50
70-95
Maturation Pond
80-85
70-83
73-83
50-65
<50
50-65
>50
70-95
(Sumber: Marcos Von Sperling (2005), Halaman: 221, Tabel 4.9)
Tabel 21 Perbandingan Kualitas Effluent Dengan Baku Mutu
No
Parameter
Effluent Setelah IPAL
Debit Limbah
Kualitas Efluent
Baku Mutu
Status

Mg/s
L/s
Mg/L

1
TSS
154,2
208,90
0,74
30
Memenuhi
2
BOD
105,6

0,51
30
Memenuhi
3
COD
273,0

1,31
100
Memenuhi
4
Minyak & Lemak
156,4

0,75
5
Memenuhi
5
Amoniak
201

0,96
10
Memenuhi
6
Total Coliform
2000

2000
3000
Memenuhi

BAB IV
PERENCANAAN IPAL

4.1 Desain Bar Screen
Screen berguna untuk menangkap/menyaring sampah padat yang berukuran besar yang terikut dalam aliran air limbah seperti plastik, kain, kayu dan lain sebagainya. Jika tidak ditangkap terlebih dahulu, sampah tersebut akan menyumbat pipa, memacetkan pompa dan peralatan mekanik lainnya, selain itu juga mengganggu proses treatment selanjutnya. Ada beberapa tipe saringan yang dipakai tergantung ukuran padatan yang akan ditangkap, adakalanya dipakai 2 jenis screen ataupun bukaan yang dipasang secara seri.
Perencanaan :
Q = Qpeak = 0,2089 m3/detik
Lebar saluran (l) = 3,8 m
Kedalaman air = 0,8 m
Panjang = 1,7 m
Bar screen dengan pembersihan manual
Kemiringan vertikal 60o
Tipe batang segiempat dengan sisi tajam (β) = 2,42
Jarak antar batang (b) = 50 mm = 0,05 m
Lebar batang (w) = 10 mm = 0,01 m
Kedalaman batang (d) = 50 mm = 0,05 m
Perhitungan :
Jumlah batang (n)
B = (n x w) + (n + 1) x b
3,8 = (n x 0,01) + (n + 1) x 0,05
3,8 = 0,01n + 0,05n +0,05
n = 3,75 / 0,06
n = 63 batang
Jumlah celah (s)
S = n + 1 = 63 + 1 = 64 celah
Lebar celah total (Lt)
Lt = s x b = 64 x 0,05 = 3,2 m
Panjang sisi terendam air (Ls)
Ls = H / sin 60o = 0,92 m
Kecepatan aliran melalui screen (Vs)
Kondisi bersih
Vs = Qpeak / (Lt x Ls) = 0,2089 / (3,2 x 0,92) = 0,07 m/detik
Kondisi setengah clogging
Lt' = 0,5 x Lt = 0,5 x 3,2 = 1,6 m
Vs' = Qpeak / (Lt x Ls) = 0,2089 / (1,6 x 0,92) = 0,14 m/detik
Headloss (hL)
Kondisi bersih
hL = β x ( w x nb x ( n+1 ) )43 x Vs22g sin 60o
= 2,42 x ( 0,01 x 160,05 x 63+1 )43 x 0,0722 x 9,8 sin 60o
= 0,0009 m = 0,09 cm
hL = ( Vs'2- Vs2 )2g x 10,7
= ( 0,142- 0,072 )2 x 9,8 x 10,7
= 0,0010 m = 0,1 cm
Ketinggian air setelah bar screen (Hs)
Kondisi bersih
Hs = H - hL = 0,8 - 0,0009 = 0,7991 m
Hs' = H – hL' = 0,8 – 0,0010 = 0,7999 m
Kecepatan air setelah bar screen (Vs)
Kondisi bersih
Vs = Q / (B x Hs) = 0,2089 / (3,8 x 0,7991) = 0,07 m/s
Vs' = Q / (B x Hs') = 0,2089 / (3,83 x 0,7999) = 0,07 m/s

4.2 Desain Bak Pengumpul
Sumur pengumpul berfungsi untuk mengatasi masalah operasional yang disebabkan oleh debit yang bervariasi, untuk meningkatkan hasil dari pelaksanaan proses selanjutnya dan meminimalkan ukuran dan biaya dari fasilitas pengolahan hilir. Digunakan untuk melakukan netralisasi, pendinginan, dan memperkecil beban kandungan beban limbah sebelum masuk ke pengolahan biologis.
Perencanaan :
Bak pengumpul 1 buah
Waktu tinggal = 5 menit ( < 10 menit )
Qpeak = 0,2089 m3/detik
Freeboard = 0,5 m
Tinggi efektif bak (H) = 2,5 m
Tinggi total (Htot) = 0,5 + 2,5 = 3 m
Perhitungan :
Debit bak pengumpul (Q)
Q = Qpeak / sumur = 0,2089 / 1 = 0,2089 m3/detik
Volume bak pengumpul (V)
V = Q x Td = 0,2089 m3/detik x 5 menit x 60 detik/menit = 62,7 m3
Luas area bak pengumpul (A)
A = V / Htotal = 62,7 / 3 = 20,9 m2
Panjang dan lebar bak ( p dan l)
p : l = 3 : 2
A = p x l
20,9 = 32l x l
l = 3,73 m p = 32l = 32 x 3,73 = 5,595 m

4.3 Pompa (Screw Pump)
Langkah selanjutnya adalah memompa air limbah menggunakan Screw Pump agar air limbah dapat naik menuju ke atas menuju saringan halus (Mechanical Bar Screen).
Perencanaan :
Menggunakan 2 pompa, 1 pompa sebagai cadangan
Sudut kemiringan 30o
Jumlah screw pump = 2 buah
Jarak dinding dengan pompa = 0,5 m
Jarak antar pompa = 1 m
Diameter = 1 m
Level muka air di outer pompa (h2) = 3 m
Kecepatan motor penggerak = 45 rpm
Perhitungan :
Level air minimum pada bak pengumpul (h1)
h1 = (34) x D x cos 30o
= (34) x 2 m x cos 30o
= 1,3 m
Total Head (H)
H = h2 – h1 = 3 m – 1,3 m = 1,7 m
Daya pompa (P)
Whp = 1000 x Q x H75
= 1000 x 0,2089 x 1,775
= 4,73 hp
Bhp = Whp / 70% (efisiensi 70%)
= 4,73 hp / 0,7
= 6,76 hp
P(2 pompa) = Bhp x 745,7 watt
= 6,76 hp x 745,7 watt
= 5044,2 watt
= 5,04 Kw
P(tiap pompa) = 5,04 / 2 = 2,52 Kw
Pompa yang digunakan adalah merk Grundfoss Tipe CR-3-33

4.4 Desain Grease Trap
Direncanakan sebagai berikut:
Debit (Q) = 0,2089 m3/s = 12,54 m3/menit
Waktu tinggal (td) = 45menit
Vbak= Q x td=12, 54 m3menit x 45 menit=564,3 m3

Konsentrasi Tangkapan Bak Minyak dan Lemak
= 1543 kg/hari (Tabel 3.8)

Debit Endapan Minyak
= Konsentrasi / Berat jenis minyak
= kg/hari /( 0,8 x 1000) kg/m3
= 1,93 m3/hari

Luas area bak minyak (Abak minyak)

Abak= Vbakh perencanaan=564,3 m33 m=188 m2

Panjang (p) dan Lebar (l) bak
p : l = 3 : 2
A = p x l
188 m2 = 32l x l
l = 11,2 m p = 32l = 32 x 11,2 = 16,8 m
4.5 Desain Grit Chamber
Grit Chamber berfungsi untuk melakukan proses pemisahan padatan dalam air limbah berdasarkan perbedaan berat jenis antara padatan dan air.
Perencanaan:
Menggunakan 2 unit Grit Chamber
Waktu detensi (td) = 60 detik = 1 menit
Kecepatan Horizontal (Vh) = 0,3 m/dt
Diameter yang diendapkan = 65 mesh (0,21 mm)
Kecepatan Pengendapan (Vs) = 1,15 m/menit =0,01917 m/dt
Q peak = 0,3682 m3/s
Perhitungan:
Luas Penampang :
Across = Qvh=0,2089 m3/s0,3 m/s = 0,7 m2

Luas Permukaan :
Asurface = Qvs=0,2089 m3/s0,01917 m/s = 10,89 m2

Kedalaman Air :
h = Vs x td = 1,15 m/menit x 1 menit = 1,15 m

Lebar Grit Chamber :
b = Acrossh=0,7 m21,15 m = 1,373 m

Panjang Grit Chamber
L = Volumeb x h=Q x tdb x h= 0,2089m3dt x 60 dt0,6 m x 1,15 m = 18,2 m

Cek turbulensi (NRe)
R = b x hb+(2 x h)=1,066 x 1,151,066+(2 x 1,15) = 0,45

NRe = Vh x RƲ=0,3 x 0,458,774 x 10-5 = 1538 < 2000
4.6 Desain UASB Reactor
UASB (Up-flow Anaerobik Sludge Blanket) merupakan proses pengolahan air limbah secara anaerobik dengan bantuan mikroorganisme yang bertujuan untuk mengurangi bahan organik, Proses akan menghasilkan gas metana yang dapat digunakan untuk biogas. Berikut adalah data perencanaan desain UASB reactor :
Perencanaan:
Kecepatan pengendapan () = 1,5 m/jam
Faktor efektivitas volume reactor = 85%
Ketinggian untuk kolektor gas (Hg) = 2,5 m (diatas tanah)
Rata-rata muatan organik (Lorg) = 10 kg COD/m3.hari
So = 408,5 mg/L = 0,4085 kg/m3
Q = 0,2089 m3/detik = 18048,96 m3/hari
COD yang disisihkan = 245 mg/L
Perhitungan :
Dimensi reaktor
A = Q = 12.534 m3/jam1,5 m/jam = 8,4 m2
A = ¼ π D2
D = 4Aπ = 3,3 m
Hi = A = 8,41,5 = 5,6 m (dibawah tanah)
Ht = Hi + Hg = 5,6 + 2,5 = 8,1 m
Volume reactor (Vt)
Vn = A x Ht = 8,4 m2 x 8,1 m = 68, 04 m3
Vt = VnE = 68,0485% = 80,04 m3
Waktu detensi hidrolik
td = VtQ = 80,0040,2089 = 383 detik
Hasil Biogas
Per 1 mg/L COD = 0,06 mL biogas
Komposisi Gas Metan = 54 – 70 % biogas
Biogas Yang dihasilkan = COD yang disisihkan x 0,06
= 245 x 0,06 = 14,7 mL
Kandungan Gas Metan = 70% Biogas
= 0,7 x 14,7
= 10,3 mL

4.7 Desain Kolam Anaerobik
Kolam anaerobik berfungsi untuk menguraikan kandungan zat organik (BOD) dan padatan tersuspensi (SS) dengan cara anaerobik atau tanpa oksigen.
Perencanaan :
Kedalaman air dalam kolam = 3,5 m
Freeboad = 0,5 m
Kedalaman total (h) = 4 m
Temperatur dalam kolam = 25oC
Waktu detensi (td) = 2 hari
Rasio panjang : lebar = 3 : 1
Digunakan 4 unit kolam dibuat secara paralel
Laju beban BOD = 500 gr BOD/m3.hari
Perhitungan :
Beban BOD tiap kolam = 3429 kg/hari (Tabel 3.8) / jumlah kolam
= 3429 kg/hari / 4 kolam
= 857,3 kg/hari
Volume tiap kolam = beban BOD masuk / laju beban BOD
= 857,3 kg/hari / 500 gr/m3.hari
= 857,3 kg/hari / 0,5 kg/m3
= 1714,6 m3
Luas permukaan (A) = V/h
= 1714,6 m3 / 4 m
= 428,6 m2

Panjang dan Lebar tiap kolam
Luas permukaan (A) = panjang x lebar
428,6 m2 = 3l x l
l2 = 142,8 m2
l = 12 m
p = 3l
= 3 x 24 m
= 36 m

4.8 Desain Kolam Fakultatif
Kolam fakultatif berfungsi untuk menguraikan dan menurunkan konsentrasi bahan organik yang ada di dalam limbah yang telah diolah pada kolam anaerobik.
Perencanaan :
Freeboard = 0,5 m
Kedalaman total (htotal) = 2,5 m
Temperatur rata-rata dalam bulan (T) = 25oC
Digunakan 6 unit kolam dibuat secara seri
Perhitungan :
Beban BOD tiap kolam = 3429 kg/hari (Tabel 3.8) / jumlah kolam
= 3429 kg/hari / 6 kolam
= 571,5 kg/hari
Beban BOD/ha = 20T – 120 kg/ha/hari
= 20 (25) – 120
= 380 kg/ha/hari
Luas lahan tiap kolam = beban BOD tiap kolam / beban BOD/ha
= 571,5 kg/hari / 380 kg/ha/hari
= 1,5 ha
= 15000 m2
Volume tiap kolam = A x htotal
= 15000 m2 x 4 m
= 60000 m3
Waktu detensi (td) = Vkolam / Debit limbah
= 60000 m3 / 4512,2 m3/hari
= 13 hari
Untuk mempersingkat waktu, kolam fakultatif dibuat seri sehingga waktu operasi menjadi lebih singkat.
Luas permukaan tiap kolam = p x l
p : l = 3 : 2
A = p x l
15000 m2 = 32l x l
l = 100 m
p = 32l = 32 x 150 = 150 m

4.9 Desain Kolam Maturasi
Kolam maturasi merupakan kolam sangat dangkal (kedalaman 1-1,5 m) yang didesain untuk mendegradasi kandungan mikroorganisme pathogen dan nutrien. Degradasi mikroorganisme patogen dan faecal coliform dalam kolam maturasi dilakukan oleh sinar matahari, yaitu melalui proses exogenous photosensitization yang dimediasi oleh oksigen.
Perencanaan :
Freeboard = 0,5 m
Kedalaman total (htotal) = 2 m
Waktu detensi (td) = 5 hari
Digunakan 4 kolam secara pararel

Perhitungan :
Debit tiap kolam = Qlimbah / jumlah kolam
= 18048,96 m3/hari / 4 kolam
= 4512,25 m3/hari
Volume kolam = Qlimbah x td
= 4512,25 m3/hari x 5 hari
= 22561,2 m3
Luas permukaan kolam = V/htotal
= 22561,2 m3 / 2 m
= 11280 m2
Panjang dan lebar kolam
Luas permukaan kolam = p x l
p : l = 3 : 2
A = p x l
11280 m2 = 32l x l
l = 86 m
p = 32l = 32 x 150
= 129 m

BAB V
BILL OF QUANTITY (BOQ) DAN RENCANA ANGGARAN BIAYA (RAB)

5.1 BOQ Unit Produksi (Instalasi Pengolahan Air)

5.1.1 BOQ Unit

Tabel 22 Perhitungan BOQ Tiap Unit
No
Bangunan Unit
Panjang (m)
Lebar (m)
Kedalaman (m)
Jumlah Unit
Luas (m2)
Volume (m3)
1
Bar Screen
1,7
3,80
0,8
1
6,46
5,17
2
Sumur Pengumpul
5,59
3,73
3
1
20,85
62,55
3
Grease Trap
16,8
11,2
3
1
188,16
564,48
4
Grit Chamber
18,20
1,37
1,15
2
49,98
57,47
5
Kolam Anaerobik
36
12
4
4
1728
6912
6
Kolam Fakultatif
150
100
2,5
6
90000
225000
7
Kolam Maturasi
129
86
2
4
44376
88752
No
Bangunan Unit
Diameter (m2)
Kedalaman
Jumlah Unit
Luas (m2)
Volume (m3)
1
UASB Reactor
3,3
5,6
1
8,4
80,4

Tabel 23 Perhitungan BOQ Unit + Beton
No
Bangunan Unit
Panjang Galian (m)
Lebar Galian (m)
Kedalaman (m)
Jumlah Unit
Luas (m2)
Volume (m3)
1
Bar Screen
1,7
4,3
1,3
1
7,31
9,50
2
Sumur Pengumpul
6,1
4,2
4
1
25,76
90,16
3
Grease Trap
17,3
11,7
4
1
202,41
708,44
4
Grit Chamber
18,7
1,9
1,65
2
69,94
115,40
5
Kolam Anaerobik
36,5
12,5
5
4
1825,00
8212,50
6
Kolam Fakultatif
150,5
100,5
3,0
6
90751,50
272254,50
7
Kolam Maturasi
129,5
86,5
3
4
44807,00
112017,50
No
Bangunan Unit
Diameter (m)
Kedalaman (m2)
Jumlah Unit
Luas (m2)
Volume (m3)
1
UASB Reactor
3,8
8,6
1
8,9
80,9
Total
137697,8
393488,9

5.1.2 BOQ Pekerjaan Tanah

Tabel 24 BOQ Pekerjaan Tanah
No
Bangunan unit
Luas Pengukuran Galian (m2)
Pekerjaan Tanah
Beton (m3)

Galian Tanah (m3)
Buangan Tanah (m3)

1
Bar Screen
7,3
9,5
9,5
4,3
2
Sumur Pengumpul
25,8
90,2
90,2
27,6
3
Grit Chamber
202,4
708,4
708,4
144,0
4
Bak Pengendap I
69,9
115,4
115,4
57,9
5
Kolam Anaerobik
1825,0
8212,5
8212,5
1300,5
6
Kolam Fakultatif
90751,5
272254,5
272254,5
47254,5
7
Kolam Maturasi
44807,0
112017,5
112017,5
23265,5
8
UASB Reactor
8,9
80,9
80,9
0,5
Total
137697,8
393488,9
393488,9
72054,8

5.2 RAB (Rencana Anggaran Biaya)

Tabel 25 RAB
NO
Uraian Pekerjaan
Satuan
Volume
Harga
Harga
Jumlah

Bahan (Rp)
Upah (Rp)
Harga (Rp)
A
PEKERJAAN PERSIAPAN

1
Pengukuran
ls
137697,8

750.000,00
103.273.364.025,00
2
Pembersihan Lapangan
m2
137697,8

2.000,00
275.395.637,40
3
Administrasi Dokumentasi
ls
1

300.000,00
300.000,00
4
Pembuatan Asbuilt Drawing
ls
1

550.000,00
550.000,00

B.
PEKERJAAN TANAH

1
Galian Tanah Fondasi
m3
393488,9

19.199,00
7.554.593.355,58
2
Buangan Tanah
m3
393488,9

18.500,00
7.279.544.615,78

-
C.
PEKERJAAN BETON

-
1
Pekerjaan Beton
m3
72054,8
320.830,00
314.310,00
45.764.901.086,85

D.
PEKERJAAN PEMASANGAN

1
Batang bar screen
bh
63
150.000,00
3.255,00
153.255,00
2
Pompa
bh
2
21.378.000,00
6.100,00
42.768.200,00

Jumlah

164.191.570.175,61

LAMPIRAN

Katalog Pompa

Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah di Kecamatan Berbah, Kabupaten Sleman, DIY

Recommend Documents