bab ii (re-pengolahan air limbah domestik)
TRANSCRIPT
II. MEMPELAJARI PENGOLAHAN FISIK DAN BIOLOGI AIR LIMBAH
DOMESTIK (IPAL) BOJONGSOANG
2.1 Jenis Kegiatan
Jenis kegiatan yang dilakukan adalah mempelajari proses pengolahan air
limbah (IPAL) Bojongsoang yang terdiri dari Pengolahan Fisik dan Pengolahan
Biologi dengan unit pengolahan terdiri dari Instalasi dan Kolam Stabilisasi.
2.2 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Kegiatan
Waktu pelaksanaan kegiatan Praktek Kerja Lapangan (PKL) ini
dilaksanakan di Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Bojongsoang yang
beralamatkan di Jl. Raya Bojongsoang, Kecamatan Ciganitri, Kabupaten
Bandung. Praktek Kerja Lapangan ini dilaksanakan sejak tanggal 18 April 2011
hingga 20 Mei 2011.
2.3 Jenis Kegiatan PKL yang Dilakukan
Pekerjaan Pengolahan Air Limbah Domestik di IPAL Bojongsoang terdiri
dari Pengolahan Fisik dan Biologi dengan unit pengolahan terdiri dari Instalasi
dan kolam Stabilisasi.
Proses Fisik pada Instalasi meliputi :
1. Pemisahan sampah besar/kasar
2. Pemisahan sampah halus
3. Pemisahan pasir
Proses Biologi pada Kolam Stabilisasi meliputi beberapa tahap, antara lain :
1. Proses Anaerob
2. Proses Fakultatif
3. Proses Penyempurnaan (Maturasi)
5
6
2.4 Peralatan dan Bahan yang Digunakan
Alat yang digunakan dalam Proses Pengolahan Limbah Cair Domestik di
IPAL Bojongsoang sebagai berikut :
Alat yang digunakan pada proses Fisik pada Instalasi meliputi :
1. Saringan Kasar (Bar Screen)
2. Kolam Pengumpul (Sump Well)
3. Pompa ulir (Screw Pump)
4. Saringan Halus (Mechanical Bar Screen)
5. Kontainer Sampah
6. Alat pemisah Pasir (Grit Rake)
7. Pengeruk Pasir (Grit Chamber)
Alat yang digunakan pada proses Biologi pada Kolam Stabilisasi meliputi :
1. Kolam Anaerob
2. Kolam Fakultatif
3. Kolam Maturasi
2.5 Pelaksanaan Kegiatan
2.5.1 Pengertian Air Limbah
Air buangan atau limbah adalah kombinasi dari cairan dan sampah cair
yang berasal dari daerah pemukiman, perdagangan, perkantoran maupun
perindustrian bersama-sama dengan air tanah, air pemukiman, dan air hujan
(Metcalf dan Eddy). Sedangkan menurut Ehlers dan Steed, air buangan atau
limbah adalah cairan yang dibawa oleh air buangan.
Berdasarkan kedua definisi tersebut dapat disimpulkan bahwa air buangan
atau limbah adalah air kotor yang merupakan hasil samping dari aktifitas manusia
baik dari aktifitas rumah tangga, industri, tempat-tempat umum (seperti tempat
rekreasi) dan biasanya mengandung bahan-bahan atau zat-zat yang dapat
membahayakan kehidupan manusia serta membahayakan kelestarian lingkungan.
Data mengenai sumber air limbah dapat dipergunakan untuk
memperkirakan jumlah rata-rata aliran air limbah dari berbagai jenis perumahan,
industri dan aliran air tanah yang ada di sekitarnya. Seluruh data ini harus dihitung
7
perkembangannya atau pertumbuhannya sebelum membuat suatu bangunan
pengolah air limbah serta merencanakan pemasangan saluran pembawanya.
Sumber utama air limbah rumah tangga dari masyarakat adalah air berasal dari
perumahan dan daerah perdagangan. Adapun sumber lainnya yang tidak kalah
pentingnya adalah daerah perkantoran atau lembaga serta daerah fasilitas rekreasi.
Untuk daerah tertentu banyaknya air limbah dapat diukur secara langsung. Untuk
daerah perumahan yang kecil aliran air limbah biasanya diperhitungkan melalui
kepadatan penduduk dan rata-rata perorang dalam membuang air limbah. Adapun
besarnya rata-rata air limbah yang berasal dari daerah hunian dapat dilihat pada
Tabel 1.
Tabel 1. Rata-rata Aliran Air Limbah dari Daerah Pemukiman
Sumber Unit
Jumlah Aliran
(L/Unit/Hari)
Kisaran Rata-rata
1 Apartemen Orang 200-300 260
2 Hotel, penghuni tetap Orang 150-220 190
3Tempat tinggal keluarga :
Rumah tangga
Rumah mewah
Rumah agak modern
Rumah pondok
Orang
Orang
Orang
Orang
190-350
300-550
100-250
100-240
280
380
200
190
4 Rumah kos-kosan Orang 120-200 150
Sumber: Metcalf dan Eddy, 1979
2.5.2 Tata Letak Sistem Pelayanan IPAL Bojongsoang
Instalasi Pengolahan Air Limbah PDAM Kota Bandung terletak di
Kabupaten Bandung tepatnya di Kecamatan bojongsoang. Instalasi ini
mempunyai areal yang cukup luas sehingga lokasinya merupakan perbatasan
diantara dua desa, yaitu Desa bojongsoang dan Desa Bojongsari. Luas areal
8
instalasi tersebut adalah 85 Ha yang meliputi instalsi dan kolam stabilisasi, sistem
pelayanan air limbah Kota Bandung tertera pada Gambar 1.
Keterangan gambar :
1. Cimahi Utara 2. Dago3. Wilayah Bojongkara 4. Wilayah Cibeunying5. Wilayah Karees 6. Wilayah Tegalega7. Wilayah Ujungberung 8. Wilayah Gedebage9. IPAL Bojongsoang
Gambar 1. Unit Sistem Pelayanan Air Limbah kota BandungSumber : IPAL, 2000
2.5.3 PROSES PENGOLAHAN AIR LIMBAH DOMESTIK IPAL
BOJONGSOANG
Sistem pengolahan air limbah di IPAL Bojongsoang terhitung
konvensional. Proses-prosesnya mengutamakan proses alami, tanpa bantuan
teknologi yang rumit dan tanpa bantuan bahan kimia aditif. IPAL seluas 85 hektar
ini mengolah air limbah melalui dua proses utama, yaitu proses fisik dan biologi.
Proses fisik memisahkan air limbah dari sampah-sampah, pasir, dan padatan
lainnya sehingga proses pengolahan biologi tidak terganggu. Proses biologi
1 2
43
5
7
6
8
9
CIMAHI UTARA DAGO
WILAYAH CIBEUNYING
WILAYAH BOJONGKARA
WILAYAH KAREES WILAYAH UJUNG
BERUNG
WILAYAH GEDE BAGE
WILAYAH TEGALEGA
IPAL BOJONGSOANG
9
mengolah air limbah sehingga parameter Biochemical Oxygen Demand (BOD),
Chemical Oxygen Demand (COD), Dissolved Oxygen (DO), kandungan bakteri
Coli, kandungan logam berat, dan lainnya yang memenuhi daya dukung
lingkungan badan air di mana air limbah yang sudah diolah ini akan dibuang.
Berikut adalah Gambar 2 skema dari proses pengolahan air limbah IPAL
Bojongsoang.
Gambar 2 . Skema Proses Pengolahan Limbah oleh IPAL BojongsoangSumber : IPAL, 2000
2.5.4 PROSES FISIK PADA INSTALASI AIR LIMBAH DOMESTIK
Langkah-langkah yang dilakukan dalam mereduksi material secara fisik
dapat dilakukan dengan mereduksi SS (suspended solid) sehingga terjadi
penurunan kandungan material organik dan BOD. Antara lain : screening, filtrasi,
flotasi, sedimentasi, mixing. Berikut adalah tahapan–tahapan proses fisik pada
Instalasi (IPAL) Bojongsoang :
1. 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
10
mengganggu proses yang ada. Proses ini juga digunakan untuk mengurangi beban
pada pengolahan utama seperti terlihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Saluran Open ChannelSumber : Aurora, 2011
2. 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, Gambar 4
memperlihatkan mesin Bar Screen. Air buangan yang telah melewati bar screen
kemudian dikumpulkan pada sumur pengumpulan selanjutnya dipompakan
menuju instalasi pengelolaan.
Tabel 2 Jenis rak yang dibersihkan mekanis dan dengan tanganBagian-bagiannya
Ukuran JerujiPembersihan
dengan tanganPembersihan
mekanisLebar (mm)Dalam (mm)
Jarak bersih antara jeruji (mm)Kemiringan dari atas
Kecepatan yang diharapkan (m/s)Kehilangan tekanan
5-1525-7525-5030-450.3-0.6
150
5-1525-7515-750-300.6-1150
Sumber : Metcalf dan Eddy, 1979
11
Gambar 4. Manual Bar ScreenSumber : Aurora, 2011
3. 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 :
1) Bentuk bak :
Bentuk bak yang dirancang tergantung kualitas air limbah yaitu :
Adanya padatan yang mudah mengendap
Diperlukan pengadukan
Diperlukan oksigenasi/suplay udara
2) Waktu tinggal
Waktu tinggal air limbah dalam bak akan menentukan dimensi bak yaitu :
Kualitas air limbah (apakah berbau)
Lahan yang tersedia
12
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:
a. Menampung air buangan dari sumber yang kedalamannya dibawah
permukaan dari instalasi pengolahan air buangan sebelum air buangan
tersebut dipompakan ke atas.
b. Menstabilkan atau mengkonstankan variasi debit dan konsentrasi air
buangan.
c. Meningkatkan kinerja pada proses selanjutnya.
4. 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 di Instalasi Bojongsoang 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 :
13
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 :
a. Kandungan padatan dalam air buangan
b. Kandungan kimia dalam air buangan
c. Kondisi air buangan / suhu
d. Penentuan jumlah pompa
e. Daya yang harus disediakan pompa
f. Kondisi suction pompa itu sendiri
Gambar Screw Pump dan Mesin Operasi Penggerak Pompa ditunjukan oleh Gambar 5.
Gambar 5. Screw Pump (kiri) dan Mesin Penggerak Screw Pump (kanan)Sumber : Aurora, 2011
5. Mechanical Bar Screen ( Saringan Halus)
Setelah melewati proses pemompaan, air limbah domestik akan masuk
kedalam Mechanical Bar Screen yang merupakan alat mekanis berupa mesin
penghalus atau pemarut berfungsi untuk menghaluskan / menghancurkan padatan
kasar, sehingga mempunyai ukuran kecil yang seragam. Mechanical Bar Screen
14
(Saringan Halus) terdiri dari sebuah tabung berongga yang terbuat dari besi yang
berputar secara terus menerus pada sumbu vertikal dengan sumber tenaga dari
motor listrik. Pada tabung ini merupakan suatu saringan yang mempunyai gigi-
gigi pemotong yang tajam lalu sampah yang berasal dari Mechanical Bar screen
akan dipadatkan oleh Screen Press lalu masuk kedalam kontainer sampah, berikut
adalah Gambar 6 menunjukan Mechanical Bar Screen dan Screen Press.
Gambar 6. Mechanical Bar Screen (kiri) dan Screen Press (kanan)Sumber : Aurora 2011
6. 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, berikut adalah Gambar 7 dan Gambar 8 menunjukkan Grit Chamber
dan Grit Rake.
Gambar 7 . Grit Chamber untuk memisahkan pasir dari air buangan yang pengoperasian secara mekanik
Sumber : Aurora, 2011
15
Gambar 8 . Grit rake untuk melakukan pengerukan pasir yang terkumpul pada Grit Dischare PocketSumber:Aurora, 2011
2.5.5 PROSES BIOLOGI PADA KOLAM STABILISASISetelah melalui proses fisik, air limbah akan masuk ke dalam proses
biologi. Ditinjau dari kebutuhan oksigen, maka proses ini dapat dibedakan
menjadi dua jenis yaitu proses aerob yang berlangsung dengan hadirnya oksigen
dan proses anaerob yang berlangsung tanpa adanya oksigen.
Berikut adalah Gambar 9 diagram alir dari proses biologi pengolahan
limbah yang dilakukan oleh IPAL Bojongsoang
Gambar 9 . Diagram Alir Proses Biologi di IPAL BojongsoangSumber : IPAL, 2000
16
Kolam pengolahan biologi terdiri dari 14 kolam yang terdiri dari dua
bagian utama utama, bagian A dan bagian B. Jadi, masing-masing bagian terdiri
dari tujuh kolam yaitu, tiga kolam anaerob, dua kolam fakultatif, dan dua kolam
maturasi dan hasil akhir dari semua proses tersebut berakhir ke anak Sungai
Citarum sebagai badan air buangan air limbah yang sudah di treatment.
1. Proses Anaerobik
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. Pada Gambar 10
terjadi proses anaerob dimana proses anaerobik akan menghasilkan gas metan
yang bisa dipergunakan sebagai sumber energi, bakteri yang membantu
menghasilkan gas methan adalah Methanosarcina bakteri dan Methanospirillum
hungaley, sedangkan pada proses aerobik akan menghilangkan zat organiknya.
Proses anaerobik merupakan upaya penurunan bahan organik secara anaerobik
dengan bantuan mikroba anaerob. Karakteristik kolam anaerobik adalah sebagai
berikut.
Debit : 80.835 m3/hari
Beban volumetrik : 275 g BOD/m3/hari
BOD Influen : 360 mg/l
Total Beban Org : 20.100 kg BOD/hari
Waktu Detensi : 2 hari
Kedalaman kolam : 4 m
Luas Area : 4,04 ha
Temperatur : 22,5 oC
BOD Efluen : 144 mg/l
17
Gambar 10. Kolam Anaerobik(Sumber : Aurora, 2011)
2. Proses Fakultatif
Setelah melewati kolam anaerobik, air limbah masuk ke proses fakultatif
yang merupakan kolam dengan kedalaman 1-2.5 meter. Pada kolam ini kedalaman
air terbagi menjadi tiga zona, yaitu zona aerobik di bagian atas, zona fakultatif di
bagian tengah dan zona anaerobik dibagian atas dasar kolam. Alga yang
menempati bagian atas akan melakukan fotosintesis pada siang hari, pada lapisan
kedua jumlah oksigen relatif lebih sedikit dan pada lapisan di dasar kolam terjadi
proses anaerobik atau tanpa adanya oksigen. Pada Proses fakultatif terjadi upaya
penurunan bahan organik secara anaerob dan aerob , pada proses fakultatif terjadi
proses reduksi BOD sampai 80 %, peningkatan kadar Oksigen( Dari Reaerasi
dan Proses Fotosintesa), serta penurunan Bakteri Pathogen. Kolam Fakultatif
ditunjukan oleh Gambar 11. Karakteristik kolam fakultatif adalah sebagai berikut.
Debit : 80.835 m3/hari
Beban volumetrik : 300 gr BOD/m3/hari
BOD Influen : 144 mg/l
Total Beban Org : 11.640 kg BOD/hari
Waktu Detensi : 5,6 - 7 hari
Kedalaman kolam : 2 m
Luas Area : 29,8 ha
Temperatur : 22,5 oC
BOD Efluen : 50 mg/l
18
Gambar 11. Kolam FakultatifSumber : Aurora, 2011
3. Proses Maturasi
Proses terakhir adalah maturasi merupakan proses pematangan air buangan
sebagai penyempurnaan dari kualitas efluen akhir sesuai dengan standar baku
mutu yang berlaku sebelum dibuang ke badan air atau sungai dapat dilihat pada
Gambar 12. Karakteristik kolam maturasi adalah sebagai berikut.
Debit : 80.835 m3/hari
Fecal coli : 5000 MPN/100 ml
BOD Influen : 50 mg/l
Waktu Detensi : 3 hari
Kedalaman kolam : 1,5 m
Luas Area : 32,2 ha
Temperatur : 22,5 oC
BOD Efluen : 30 mg/l
Gambar 12 Kolam Maturasi Air Limbah Yang Siap Buang ke Badan AirSumber : Aurora, 2011
19
Air hasil olahan berupa effluen yang dilepas ke badan air penerima harus
sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan. Adapun standar desain untuk proses
pengolahan pada IPAL Bojongsoang adalah sebagai berikut :
Tabel 3. Standar Baku Mutu Air Limbah IPAL Bojongsoang
No PARAMETERKOLAM/ PROSES
SATUANAn F M
1 Debit 80.835 80.835 80.835 m3/hari
2 Beban Volumetrik 275 300 - gr.BOD/m3/hari
34
BOD InfluentTotal Beban Organik
36020.100
14411.640
50-
mg/Lgr.BOD/m3/hari
5 Detention Time 2 5-7 3 Hari
6 Kedalaman Kolam 2 5-7 3 Meter
7 Luas Area 4,04 29,8 32,5 Ha
8 Temperatur 22,5 22,5 22,5 oC
9 BOD effluent 144 50 30 Mg/liter
10 Fecal Coli 108 - 5.000 mpn/100ml
Sumber : IPAL, 2000*keterangan
An : Kolam Anaerobik
F : Kolam Fakultatif
M : Kolam Maturasi
2.5.6 Debit Air Buangan
Jumlah air buangan yang masuk ke Instalsi Pengolahan adalah berfluktuasi
sesuai dengan kondisi musim.
Tabel 4. Data Perhitungan Jumlah Air Masuk ke IPAL Tahun 2006-2010
No TahunDebit Air
Terolah Rata –Rata/ Hari
Kehilangan AirTotal Debit Sebenarnya
KeteranganPump. Station
Open Channel
1 2006 9.664 m3/hari 3.221 m3/hari 4.832 17.717
Debit Air Selama Setahun Dalam Variasi
Musim
2 2007 15.882m3/hari 5.294 m3/hari 7.941 29.117
3 2008 19.748m3/hari 6.582 m3/hari 9.874 36.204
4 2009 20.427 m3/hari 6.809 m3/hari 10.213 37.449
5 2010 17.242 m3/hari 5.747 m3/hari 8.621 31.610
Sumber : IPAL, 2000
20
Gambar 13. Alat Pengukur Debit Air Limbah Yang MasukSumber : Aurora, 2011
2.5.7 PEMANFAATAN HASIL PROSES PENGOLAHAN AIR LIMBAH
1. Produk Utama
Hasil proses instalsi pengolahan air limbah Bojongsoang dimanfaatkan
oleh masyarakat sekitar untuk kebutuhan pertanian dan perikanan.
Warga masyarakat sekitar IPAL Bojongsoang yang memanfaatkan air mencakup
4 Desa yaitu :
1. Desa Bojongsoang : untuk mengairi ± 50 Ha
2. Desa Bojongsari : untuk mengairi ± 60 Ha
3. Desa Lengkong : untuk mengairi ± 50 Ha
4. Desa Cipagalo : untuk mengairi ± 20 Ha
2. Produk Sampingan
Sesuai dengan berlangsungnya proses operasional instalasi pengolahan
maka pemeliharaan proses harus selalu diperhatikan. Dalam pemeliharaan proses
Biologi, pengendapan lumpur merupakan masalah utama pada kolam Anaerobik,
sedangkan pada kolam lainnya relatif kecil. Untuk mencegah terjadinya gangguan
proses pada kolam stabilisasi maka perlu dilakukan pengangkatan lumpur dari
kolam Anaerobik. Pengangkatan lumpur dilakukan setiap 5 tahun sekali.
Jumlah lumpur yang dihasilkan cukup besar maka perlu dicari alternatif
pemanfaatannya sehingga tidak mengganggu lingkungan. Sesuai dengan hasil uji
21
laboratorium, komposisi lumpur sangat baik untuk media pertumbuhan tanaman.
Untuk itu maka telah dilakukan pengujian terhadap berbagi jenis tanaman baik
tanaman konsumsi maupun tanaman non-konsumsi. Berikut adalah kegiatan
dalam rangka pemanfaatan lumpur kolam Anaerobik antara lain :
Gambar 14. Penghijauan LokasiSumber : Aurora, 2011
Gambar 15. Pembibitan Tanaman Hias di Green HouseSumber : Aurora, 2011