Sanitasi.Net

Bangunan Pengolahan Air Limbah

secara Aerobik

Modul D:

Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

Pelatihan Perencanaan Teknis

Sistem Pengelolaan Limbah Terpusat (SPAL-T)

Juli, 2015

Rentek-D5

Sanitasi.Net

Sanitasi.Net

Komponen Pengolahan Air Limbah Aerobik

1. Kolam Aerasi (Aerated Lagoon)

2. Kolam Aerasi Fakulatif

3. Proses Lumpur Aktif (Activated Sludge Process)

4. Kolam Aerasi Ekstensif (Extended Aeration)

5. Parit Oksidasi (Oxidation Ditch)

Sanitasi.Net

KOLAM AERASI (AERATED LAGOON)

Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

Sanitasi.Net

Kolam Aerasi

• Kolam aerasi menggunakan peralatan aerator mekanik berupa

surface aerator yang digunakan untuk membantu mekanisasi

supply oksigen larut dalam air.

• Aerator ini menggunakan propeler yang setengah terbenam

dalam air dengan putarannya memecah permukaan air agar

lebih banyak bagian air yang kontak dengan udara dan

menyerap oksigen bebas dari udara.

• Dinding kolam aerasi terbuat dari beton bertulang, sedangkan

lantai kolam menggunakan geotekstil agar tidak terjadi

kebocoran.

Sanitasi.Net

Skematik Kolam Aerasi

Sanitasi.Net

Kelebihan & Kekurangan

• Kelebihan

– Biaya pemeliharaan rendah, effluent yang dihasilkan baik, biaya instalasi

awal rendah, dan tidak menimbulkan bau.

• Kelemahan

– Membutuhkan lahan yang luas dan membutuhkan energy yang besar

jika kolam aerasi dilengkapi dengan aerator.

Sanitasi.Net

Tipe dan Persyaratan Geotekstil

• Memiliki berat yang cukup (4 kg/m2) untuk terhindar dari

kemungkinan terangkat (uplift) akibat pelepasan gas karena

tanah mengandung material organik.

• Memiliki kemampuan untuk menutup kerusakan akibat

penetrasi batuan dengan diameter 5 cm.

• Memiliki kekuatan yang cukup untuk terhindar dari kerusakan

pada bagian tepinya karena proses pemasangan.

• Mudah dipasang dan tidak diperlukan tenaga kerja dengan

spesifikasi khusus untuk memasangnya.

Sanitasi.Net

Aerator dan Efisiensi

• Unit ini pada prinsipnya menempatkan aerator yang dapat

mengangkat seluruh endapan tersuspensi dalam aliran sehingga

dianggap terjadi pengadukan lengkap dari seluruh sisi kolam

sebagaimana terjadi pada aerasi di tangki sistem activated

sludge/lumpur aktif.

• Efisiensi BOD removal cukup tinggi namun karena aliran

keluar membawa juga endapan yang tersuspensi, dengan

demikian efisiensi pengurangan suspended solid pada efluen

sangat rendah.

Sanitasi.Net

Kebutuhan Energi dan Keuntungannya

• Kebutuhan energi untuk aerasi:

– hampir sama saja dengan tipe lainya, hanya karena harus mengangkat

seluruh suspensi, maka diperlukan tenaga aerator yang cukup besar

yaitu 2,6 s/d 3,88 kWh per 1000 m3 kolam.

– Lebih dari 4 kali tenaga yang diperlukan oleh fakultatif aerated lagoon

atau 2 kali tenaga aerator yang diperlukan extended aeration.

• Keuntungan tipe ini tidak memerlukan pengurasan lumpur

pada dasar kolam.

Sanitasi.Net

KOLAM AERASI FAKULATIF

Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

Sanitasi.Net

Kolam Aerasi Fakulatif

• Tipe ini selaras dengan kolam alga pada kolam stabilisasi,

hanya oksigen yang diperlukan disupply melalui aerator dan

bukan melalui proses fotosintesis algae.

• Sistem ini memberikan cukup oksigen, namun power input

aerator tidak cukup untuk menjaga seluruh partikel (solid)

tetap dalam bentuk suspensi.

• Sama dengan kondisi fakultatif pada kolam stabilisasi, yaitu:

– pada lapisan bagian atas terjadi proses dekomposisi aerobik dan

– pada bagian lapisan bawah kolam terjadi proses anaerobik.

Sanitasi.Net

Kebutuhan Energi

• Unit ini memerlukan power yang cukup rendah, namun

memerlukan lahan yang cukup luas meskipun tidak seluas

lahan untuk kolam stablisasi.

• Lumpur akibat pengendapan akan berada didasar kolam dan

secara periodik harus dibersihkan.

• Akumulasi lumpur facultatif aerated lagoon adalah 30 liter s/d

50 liter per jiwa setiap tahunnya.

Sanitasi.Net

Skematik Kolam Aerasi Fakultatif

Sanitasi.Net

PROSES LUMPUR AKTIF

(ACTIVATED SLUDGE PROCESS)

Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

Sanitasi.Net

Proses Lumpur Aktif

• Lumpur aktif merupakan proses pengolahan secara biologi

aerobik dengan mempertahankan jumlah massa mikroba dalam

suatu reactor dan dalam keadaan tercampur sempurna.

• Suplai oksigen mutlak diperlukan, biasanya menggunakan

peralatan mekanis aerator dan blower.

• Peralatan tersebut selain dibutuhkan untuk menyuplai oksigen,

juga diperlukan untuk melakukan pengadukan sempurna di

dalam reaktor.

• Perlakukan untuk memperoleh massa mikroba yang tetap

dalam reaktor adalah dengan melakukan resirkulasi lumpur

dan pembuangan lumpur dalam jumlah tertentu.

Sanitasi.Net

Proses Lumpur Aktif

• Limbah cair yang masuk ke dalam tangki aerasi akan terjadi pencampuran dengan mikroorganisme. – Mikroorganisme ini yang melakukan penguraian dan menghilangkan

kandungan organic dari limbah secara aerobic.

– Oksigen yang dibutuhkan untuk reaksi mikroorganisme tersebut diberikan dengan cara memasukkan udara ke dalam tangki aerasi dengan blower.

• Campuran limbah yang telah diolah kemudian dialirkan ke clarifier dan di dalam clarifier lumpur akan mengendap dan supernatannya dikeluarkan sebagai effluent dari proses.

• Sebagian besar lumpur aktif yang ada di clarifier diresirkulasi ke tangki aerasi supaya konsentrasi mikroorganisme dalam tangki aerasinya tetap sama dan sisa lumpur yang ada di buang untuk dilakukan pengolahan lumpur.

Sanitasi.Net

Jenis Lumpur Aktif

• Tipe konvensional

• Tipe extended aeration

Sanitasi.Net

Kriteria Perencanaan Lumpur Aktif

ConventionalStep

Aeration

Modified

Aeration

Extended

Aeration

Contact

Stabilization

High Rate

AerationPure Oxygen

1 Beban BOD : MLSS Loading kg/kg.hari 0.2-0.4 0.2-0.4 1.5-3.0 0.03-0.05 0.2-0.6 0.02-0.04 0.2-1.0

Volume Loading kg/.m3.hari 0.3-0.8 0.4-1.4 0.6-2.4 0.15-0.25 0.8-1.4 0.6-2.6 1.6-4.0

2 MLSS mg/L 1500-2000 2000-3000 400-800 3000-6000 3000-6000 3000-6000 6000-8000

3 Umur Lumpur (Sludge Age ) hari 2-4 15-30 4 2-4 8-20

4 Kebutuhan Udara (Qudara/Q air limbah) 3-7 3-7 2-3.5 > 15 > 12 > 15

5 Waktu Aerasi (HRT) jam 6-8 4-6 1.5-3 16-24 5 2-3 1-3

6 Rasio Sirkulasi Lumpur (Qlumpur/Q air limbah) % 20-40 20-30 5-10 50-150 40-100 50-150 25-50

7 Efisiensi Pengolahan % 85-95 90 60-70 75-85 85-90 75-95 85-95

Jenis Proses

SatuanNo Kriteria

(Sumber: Japan Sewage Work Assosiation)

Sanitasi.Net

Variable Perencanaan (Desain Variabel)

a. Beban BOD

b. Padatan Tersuspensi dalam Campuran Cairan (Mixed-Liqour Suspended Solids /MLSS)

c. Padatan Tersuspensi yang Mudah Menguap dalam Campuran Cairan (Mixed-Iiqour Volatile Suspended Solids /MLVSS)

d. Ratio Perbandingan Makanan terhadap Mikroorganisme (Food - to – Microorganism)

e. Waktu Tinggal Hidrolis (Hidraulic Retention Time /HRT)

f. Kebutuhan Oksigen untuk aerasi

g. Produksi Lumpur (Px)

h. Ratio Sirkulasi Lumpur (Hidraulic Recycle R)

i. Umur lumpur Aktif (ƟC)

Sanitasi.Net

PROSES LUMPUR AKTIF

(ACTIVATED SLUDGE PROCESS)

Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

Sanitasi.Net

Proses Lumpur Aktif

• Kolam Extended Aeration

– sebenarnya bukan termasuk kategori kolam aerasi seperti kolam aerasi

lainnya, proses ini merupakan pengembangan dari proses lumpur aktif

konvensional (standar).

– Untuk Extended Aeration tidak diperlukan bak pengendap awal.

Sanitasi.Net

Proses Lumpur Aktif

• Di dalam bak aerasi air limbah disuplai oksigen dari blower atau

diffuser sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan

zat organik yang ada di dalam air limbah.

– Dengan demikian di dalam bak aerasi tersebut akan tumbuh dan

berkembang biomassa dalam jumlah yang besar.

– Biomassa atau mikroorganisme inilah yang akan menguraikan senyawa

polutan yang ada di dalam air limbah.

• Unit ini juga membuat endapan tersuspensi dengan adukan

menyeluruh meliputi seluruh bagian kolam.

– sebagian lumpur yang terikut pada aliran outlet dari kolam ini

terendapkan,

– sebagian lainya dibiarkan terakumulasi di dalam kolam atau sebagian

yang diendapkan kemudian dikembalikan kedalam sistem aerasi.

Sanitasi.Net

Skema Extended Aeration

Sanitasi.Net

Sistem yang Digunakan

• Menempatkan tangki pengendapan terpisah sesudah kolam

• Memisahkan bagian dari kolam untuk zona pengendapan untuk

menahan lumpur sebelum effluen dilepas ke badan air.

• Melakukan operasi lagoon secara intermitten dengan

membuat dua unit secara pararel.

– Kedua unit akan beroperasi secara bergantian, ketika satu unit

berhenti, maka akan ada kesempatan terjadinya pengendapan.

– Lumpur akan terakumulasi mencapai konsentrasi solid yang ideal untuk

extended aeration.

Sanitasi.Net

Karakteristik dan Tipe Kolam Aerasi

Kriteria

Tipe Kolam Aerasi

Fakultatif Flowthrough Extended

Aeration

Konsentrasi solid, mg/l 30 - 150 30 – 300

4000 -

5000

Td, hari 3 – 6 2 - 5 0.7 -1

Dalam kolam, m 3 – 5 3 – 5 3 – 5

Eff BOD removal % 75 – 90 70 – 85 95 – 98

Kebutuhan lahan

m2/cap 0.15 – 0.45 0.10 – 0.35

0.13 –

0.25

Kebutuhan oxigen+) 0.6 – 0.8 0.6 – 0.8 1.2 – 1.8

Aeration kWh*

kWh / 1000 org 0.75-0.97 0.75-0.97 1.49-2.24

kWh / 1000 m3/kolam 0.75-1.12 2.61-3.88 1.12-1.87

Perhitungan Horse Power didasarkan bahwa aerator dapat memberikan 2,28 kgO2/kWh

Sanitasi.Net

PARIT OKSIDASI

Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

Sanitasi.Net

Parit Oksidasi

• Pada prinsipnya sistem oxidation ditch adalah extended aeration

yang semula dikembangkan berdasarkan saluran sirkular

kedalaman 1 s/d 1,5 m yang dibangun dengan pasangan batu.

• Reaktor ini biasanya digunakan untuk proses pemurnian air

limbah setelah mengalami proses pendahuluan.

• Fungsi utamanya adalah untuk menurunkan konsentrasi BOD,

COD, dan nutrient dalam air limbah.

Sanitasi.Net

Cara Kerja

• Air diputar mengikuti saluran sirkular yang cukup panjang

untuk tujuan aerasi dengan alat mekanik rotor seperti sikat

baja yang berbentuk silider.

• Rotor diputar melalui as (axis) horizontal dipermukaan air.

Alat aerasi untuk rotor yang horizontal disebut juga cage rotor

atau mammoth rotor, dan pasveer ditch (apabila rotornya

vertical).

Sanitasi.Net

Kelebihan dan Kekurangan

• Kelebihan

– Kemampuan meremoval organik dengan biaya operasional dan

perawatan rendah.

– Menghasilkan lumpur yang lebih sedikit daripada proses biologis

lainnya.

• Kekurangan

– Membutuhkan lahan yang luas

– Konsentrasi TSS pada effluent masih tergolong tinggi jika dibandingkan

dengan proses pengolahan activated sludge.

Sanitasi.Net

Proses Lumpur Aktif Sistem

Parit Oksidasi (Oxidation Ditch)

Sanitasi.Net

Referensi

Direktorat Pengembangan Penyehatan Lingkungan Permukiman (PPLP)

Direktorat Jenderal Cipta Karya

Kementrian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat

Sanitasi.Net

Modul Perencanaan Teknis SPAL-T

Modul

A. Dasar-dasar Perenca-naan Teknis SPAL-T

B. Unit Pelayanan

C. Unit Pengumpulan / Jaringan Perpipaan

D. Unit Pengolahan Air Limbah

E. Teknologi Pengolahan Lumpur

F. Konstruksi Bangunan

G. Rencana Anggaran Biaya

Sub-Modul

D1 Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

D2 Pemilihan Lokasi IPAL

D3 Pemilihan Teknologi dan Sistem IPAL

D4-6 Sistem Pengolahan Air Limbah (secara Fisik, Kimia, Biologi) - 3 Sesi

D7-8 Pengolahan (Aerobik, Anaerobik, Gabungan dan Kombinasi) - 2 sesi

Sanitasi.Net

Terimakasih

Joy Irmanputhra

AFSI FasilitatorSanitasi.Org