Upload
doankhanh
View
217
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Optimasi Limpasan Air Limbah Ke Kali Surabaya (Segmen Sepanjang – Jagir)
Dengan Programma Dinamis
Thesis Oleh:Alfan Purnomo (3307201003)
Pembimbing:Dr. Ir. Nieke Karnaningroem, MSc.
Latar Belakang
• Kali Surabaya sebagai sumber air baku PDAM
• Kualitas air sungai harus memenuhi baku mutu yang berlaku
• Kelas 1 (PP 82 Th 2001)
• Kelas B (SK Gub Jatim No. 413 Th 1987)
• Berbagai sumber air limbah membuang limbahnya ke Kali Surabaya
• Terdapat PDAM Ngagel di Segmen Jagir yang mengambil air sungai sebagai air baku
Optimasi Limpasan
Air Limbah ke Kali
Surabaya
Tujuan & Manfaat Tujuan:
Mengidentifikasi daya tampung Kali Surabaya. Optimasi limpasan air limbah yang dibuang ke Kali
Surabaya.
Manfaat: Sebagai acuan dalam menentukan pembuangan limbah ke
Kali Surabaya . Sebagai upaya dalam menjaga kualitas air Kali Surabaya .
Ruang Lingkup Penelitian Lokasi studi merupakan Kali Surabaya dengan segmen
Sepanjang – Jagir. Parameter yang diukur dalam penelitian ini yaitu DO, suhu,
BOD, dan COD. Variabel yang digunakan pada penelitian ini antara lain:
Baku mutu sungai berdasarkan PP 82 Tahun 2001: Kelas I, Kelas II dan Kelas III.
Segmen sungai: Sepanjang – Gunung Sari dan Gunung Sari – Jagir. Debit sungai: debit maksimum dan debit minimum.
Optimasi yang dilakukan adalah optimasi konsentrasi zat pencemar organik (BOD dan COD) yang mampu ditampung oleh sungai berdasarkan kemampuan sungai.
Lokasi titik sampling dalam penelitian ini mendekati lokasi titik sampling dari Perum Jasa Tirta (PJT).
Kali Surabaya
Kelud & Semeru
East Java
IndonesiaLuas DAS : 12.000 km 2 (25% Jatim)
Populasi (2003) : 15.5 juta (43% Jatim)
Curah hujan : 2,000 mm/ tahun
Potensi air : 12 miliar m3/tahun
Panjang sungai : 320 km East Java
Brantas River Basin
Gambaran Kondisi Lokasi Penelitian
SEPANJANG JAGIR
Domestik
Industri
PDAM Ngagel
Pintu Air Gunung Sari
Daya Tampung Daya tampung beban pencemaran air adalah kemampuan air
pada suatu sumber air, untuk menerima masukan beban pencemaran tanpa mengakibatkan air tersebut menjadi cemar (Kep MenLH No.110 tahun 2003)
Terdapat 2 metode yang dianjurkan dalam penentuan daya tampung di dalam Kep MenLH No.110 tahun 2003 yaitu : Neraca Massa Streeter Phelps
Programma Dinamis Programma Dinamis merupakan sebuah pemecahan
masalah dengan cara menguraikan solusi menjadi tahapan sedemikian sehingga solusi dari persoalan dapat dipandang dari serangkaian keputusan yang saling berkaitan
Suatu problem diselesaikan secara bertahap dalam tahap–tahap (stage) sehingga disebut sebagai Multistage programming
Pendekatan Programma Dinamis Programma Dinamis Maju
Programma Dinamis Mundur
Tahap 1 Tahap 2 Tahap n……..
f1(s1,x1) f2(s2,x2) ...... fn(sn,xn)
Tahap n ………. Tahap 1Tahap 2
f1(s1,x1)f2(s2,x2)......fn(sn,xn)
Kerangka Penelitian (1)Optimasi Limpasan Air Limbah Ke Kali Surabaya
(Segmen Sepanjang – Jagir)Dengan Programma Dinamis
Persiapan Penelitian
o Alat Sampling Kualitas Air
o Penentuan Titik Sampling
o Bahan Kimia untuk analisa parameter
Tinjauan Pustaka
A
Kerangka Penelitian (2)
Pengumpulan DataData Primer:• Data konsentrasi parameter:
COD, BOD, DO, dan Temperatur• Debit sungai
Data Sekunder:• Data limpasan air limbah • Data kualitas air
Pengolahan DataPrediksi dengan Metoda Fuzzy Linear dan
Regresi Linear
Analisa dan Pembahasan
Kesimpulan dan Saran
A
Pengolahan DataOptimasi dengan Metoda Programma Dinamis
SEGMEN 1 SEGMEN 2
Pengumpulan DataPembagian Segmen Kali Surabaya
(Sepanjang – Jagir)
SEPANJANG JAGIRGUNUNG SARI
START
INPUT DATA
Prediksi kualitas air sungai
Fuzzy Linear
MSE ≈ 0Korelasi Regresi Linear
MSE ≈ 0KorelasiData Sekunder
Programma Dinamis
Konsentrasi BOD yang dapat dibuang ke Sungai
Konsentrasi COD yang dapat dibuang ke Sungai
END
Ya
Tidak
Ya
Tidak
AlgoritmaPenelitian
Diagram Alur Optimasi
Baku Mutu Sungai Kelas I
Baku Mutu Sungai Kelas III
Baku Mutu Sungai Kelas II
Optimasi LimpasanAir lImbah
Debit Rendah
Debit Besar
Debit Sedang BOD air limbah yang dapat dibuang
DO Kecil
DO Tinggi
DO Sedang
Pengolahan Data, Analisa dan Pembahasan Dalam prediksi kualitas, digunakan program
komputer pada setiap metoda. Metoda Fuzzy Linear MATLAB 7 Metoda Regresi Linear MINITAB 14
Hal yang akan dianalisa dan dibahas yaitu : Prediksi kualitas air Kali Surabaya Optimasi limpasan air limbah ke Kali Surabaya
Batasan-batasan Programma Dinamis Batasan kualitas air sungai didasarkan pada
PP 82 Tahun 2001 Parameter yang digunakan sebagai acuan
adalah BOD Variabel yang digunakan adalah Debit dan
DO
Pengumpulan Data Sekunder
Lokasi TahunBOD (mg/L) COD (mg/L) DO (mg/L)
Debit (m3/detik)
Baku mutu min maks
Baku mutu min maks
Baku mutu min maks min maks
Sepanjang 2006
2
2,8 8,4
10
7,4 42,3
6
0,2 4,3 10,8 130,4
2007 1,9 22,8 10,8 49 1,7 4,2 8,6 78,6
Gunungsari 2006 2,7 7,6 5,9 60,4 2,2 4,2 11,5 142,7
2007 1,8 11,5 10,9 50,8 1,6 3,7 11,5 81,5
Jagir 2006 2,3 11 8,8 56 0,8 3,1 0,29 92,83
2007 2 12,3 8,5 48,7 1,1 2,9 1,92 54,5
Pengumpulan Data PrimerLokasi
Sampling Parameter Satuan Baku mutu*
Periode Sampling1 2 3 4
Sepanjang DO mg/L 6 4,1 2,88 2,85 2,88BOD mg/L 2 17,4 23 26,5 19,63COD mg/L 10 28,48 42,42 38,38 33,33Suhu oC Dev. 3 27 30 29 29,5
Gunung Sari DO mg/L 6 4,15 2,8 2,68 3,3BOD mg/L 2 18,33 25,25 17,38 18,13COD mg/L 10 26,6 33,24 32,26 24,18Suhu oC Dev. 3 28 29,5 30 30
Jagir DO mg/L 6 4,7 2,85 2,68 3,4BOD mg/L 2 17,13 24,88 13,75 18,63COD mg/L 10 26,6 36,3 32,26 32,26Suhu oC Dev. 3 28 30 29,5 29,5
Daya Dukung Sungai
Segmen Daya Dukung Beban Sungai
Sepanjang -Gunung Sari 6.808,32 – 8.899,2 59.232,38 – 117.914,4
Gunung Sari -Jagir 13.910,4 – 18.144 120.881,38 – 229.068
Daya Dukung = Debit Sungai x Baku Mutu
Daya Tampung Sungai
Daya tampung sungai telah terlampaui apabila defisit oksigen yang terjadi di sungai (Dc) lebih besar daripada defisit oksigen pada titik kritis (Dall)
Segmen Dall Dc
Sepanjang -Gunung Sari 1,58 3,93 - 5,87
Gunung Sari - Jagir 1,52 3,75 - 5,14
Kondisi Kali SurabayaSegmen
Sepanjang – Gunung SariSegmen
Gunung Sari – Jagir
Daya Dukung & Daya Tampung
Tercemar
Plotting Time Series DataSegmen Sepanjang – Gunung Sari
Index
BOD
(m
g/L)
454035302520151051
25
20
15
10
5
0
48
47
46
45
44
43
42
41
40
39
38373635
343332
31302928
27
2625
24
23
2221
2019
18
17
16
1514
13
12
1110
9
876
543
2
1
Time Series Plot of BOD (mg/L)
Index
DO
(m
g/L)
454035302520151051
4
3
2
1
0
4847464544
4342
41
40
39
38
3736
353433
3231
30
2928
27
26
25
24
23
2221
20
19
1817
16
15
14
131211
1098
7
6
54
3
2
1
Time Series Plot of DO (mg/L)
Index
Deb
it (
m3/
deti
k)
454035302520151051
160
140
120
100
80
60
40
20
0
48
47
46454443
4241
40
39
38
37
363534333231
3029
28
27
2625
24
23
22212019
1817
16
15
14
13
121110987
65
4
3
21
Time Series Plot of Debit (m3/detik)
Index
COD
(m
g/L)
454035302520151051
60
50
40
30
20
10
0
48
4746
45
44
43
4241
40
39
38
37
3635
34
33
3231
30
29
2827
26
25
24
23
22
21
2019
18
17
16
15
14
13
1211
10
9
876
5
4
3
2
1
Time Series Plot of COD (mg/L)
Plotting Time Series DataSegmen Gunung Sari - Jagir
Index
BO
D
70635649423528211471
14
12
10
8
6
4
2
7271
70
69
68
67
66
65
64
63
62
61
60
5958
57
56
55
54
5352
51
50
49
48
47
46
45
4443
42
41
40
39
38
37
36
3534
33
32
3130
29
28
27
2625
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
1413
1211
109
87
654
3
21
Time Series Plot of BOD
Index
DO
70635649423528211471
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
72
71
70
69
686766
65
64
63
62
61
6059
58
57
56
5554
53
5251
50
4948
47
46
45
4443
424140
39
383736
35
34
3332
3130
29282726
25
2423
222120
1918
17
16
15
14
1312
11109
87
6
54
3
2
1
Time Series Plot of DO
Index
De
bit
70635649423528211471
160
140
120
100
80
60
40
20
0
72
71
70
69
68676665646362
61605958
57
565554
53
52
51
50
49
4847464544434241403938373635
34
33
3231
302928
27
26
25
24
23
22212019
1817
16
15
14
13
121110987
65
4
3
21
Time Series Plot of Debit
Index
COD
70635649423528211471
60
50
40
30
20
10
0
72
71
70
69
68
67
66
65
64
63
62
61
605958
57
56
55
54
53
52
51
50
49
48
47
4645444342
4140
39
38
37
36
35
34
3332
31
30
29
28
27
26
25
24
2322
21
20
19
1817
16
15
14
13
1211
10
9
87
6
5
43
2
1
Time Series Plot of COD
Prediksi Metoda Fuzzy Linear (Sepanjang – Gunung Sari)Fungsi Variabel Nama Himpunan
FuzzySemesta
Pembicaraan (Unit) Domain (Unit)
Input
DORendah
[0,2 - 4,3][0,2 - 1,75]
Sedang [1 - 3,5]Tinggi [2,75 - 4,3]
DebitKecil
[10,7 - 142,7][10,7 - 50]
Sedang [25 - 125]Besar [100 - 142,7]
Output
BODRendah
[1,8 - 22,8][1,8 - 8]
Sedang [4 - 20]Tinggi [16 - 22,8]
CODRendah
[5,9 - 60,4][5,9 - 30]
Sedang [17,5 - 52,5]Tinggi [40 - 80,8]
Prediksi Metoda Fuzzy Linear (Gunung Sari - Jagir)Fungsi Variabel Himpunan Fuzzy Semesta Pembicaraan
(Unit) Domain (Unit)
Input
DORendah
[0,8 - 4,2][0,8 - 2]
Sedang [1,25 - 3,75]Tinggi [3 - 4,2]
DebitKecil
[0,29 - 142,7][0,29 - 50]
Sedang [20 - 120]Besar [90 - 142,7]
Output
BODRendah
[1,8 - 13,3][1,8 - 6]
Sedang [4 - 12]Tinggi [10 - 13,3]
CODRendah
[5,9 - 60,4][5,9 - 25,9]
Sedang [15 - 50]Tinggi [39,1 - 60,4]
Perbandingan Metoda Fuzzy Linear dan Regresi Linear
Nilai MSE Fuzzy Regresi
BOD 35,3605 11,1292
COD 285,6767 101,2554Nilai MSE Fuzzy Regresi
BOD 8,78 7,69
COD 147,2 64,99
SegmenGunung Sari - Jagir
SegmenSepanjang - Gunung Sari
Grafik Hasil Prediksi dengan Metoda Fuzzy Linear dan Regresi Linear
Index
Dat
a
454035302520151051
25
20
15
10
5
0
Variable
Prediksi Reg. BOD
BODPrediksi Fuzzy BOD
Time Series Plot of BOD, Prediksi Fuzzy BOD, Prediksi Reg. BOD
Index
Dat
a
454035302520151051
60
50
40
30
20
10
0
Variable
Prediksi Reg. COD
CODPrediksi Fuzzy COD
Time Series Plot of COD, Prediksi Fuzzy COD, Prediksi Reg. COD
SEGMEN SEPANJANG – GUNUNG SARI
Grafik Hasil Prediksi dengan Metoda Fuzzy Linear dan Regresi Linear
SEGMEN GUNUNG SARI - JAGIR
Index
Dat
a
70635649423528211471
14
12
10
8
6
4
2
Variable
BOD prediksi regresi
BODBOD prediksi Fuzzy
Time Series Plot of BOD, BOD prediksi Fuzzy, BOD prediksi regresi
Index
Dat
a
70635649423528211471
60
50
40
30
20
10
0
Variable
COD prediksi regresi
CODCOD prediksi Fuzzy
Time Series Plot of COD, COD prediksi Fuzzy, COD prediksi regresi
Alur Programma Dinamis
Baku Mutu Sungai Kelas I
Baku Mutu Sungai Kelas III
Baku Mutu Sungai Kelas II
Optimasi LimpasanAir lImbah
Debit Rendah
Debit Besar
Debit Sedang BOD air limbah yang dapat dibuang
DO Kecil
DO Tinggi
DO Sedang
TAHAP BTAHAP A
Penentuan batasan dan konstanta penguraian zat organik
Penentuan Konsentrasi
Pencemar yang Dapat Dibuang
Konsentrasi BOD dan COD yang Dapat Dibuang
Jenis Industri
*Baku Mutu
Segmen Sungai
Hasil Optimasi Terbesar
BOD COD BOD (mg/L) COD (mg/L)
mg/L mg/L Kelas I
Kelas II
Kelas III
Kelas I
Kelas II
Kelas III
Minyak Goreng 100 350
Sepanjang –Gunung Sari 8,46 25,93 34,92 31,33 96,04 129,33Pemotongan
Hewan 100 250
Tahu 150 300
Minyak Goreng 100 350
Gunung Sari -Jagir 8,47 26,3 35,81 27,32 84,84 115,52Pemotongan
Hewan 100 250
Tahu 150 300
Kesimpulan 1 Daya tampung dari Kali Surabaya pada segmen
Sepanjang – Jagir sudah terlampaui Defisit oksigen Kali Surabaya segmen Sepanjang – Gunung
Sari pada kondisi BOD minimum dan DO maksimum (kondisi terbaik) dan pada kondisi BOD maksimum dan DO minimum (kondisi terkritis) adalah 3,93 – 5,87 mg/L sedangkan defisit oksigen pada titik kritis adalah 1,58 mg/L
Pada segmen Gunung Sari – Jagir, defisit oksigen yang terjadi pada kondisi BOD minimum dan DO maksimum (kondisi terbaik) dan pada kondisi BOD maksimum dan DO minimum (kondisi terkritis) adalah 3,75 – 5,14 mg/L sedangkan defisit oksigen pada titik kritis adalah 1,52 mg/L.
Kesimpulan 2a Konsentrasi BOD dari air limbah yang dapat
dibuang ke Kali Surabaya yaitu: Jika sungai dikehendaki menjadi kelas I maka
konsentrasi BOD dan COD terbesar dari air limbah yang dapat dibuang untuk segmen Sepanjang – Gunung Sari adalah 8,46 mg/L dan 31,33 mg/L sedangkan pada segmen Gunung Sari – Jagir adalah 8,47 mg/L dan 27,32 mg/L.
Kesimpulan 2b Jika sungai dikehendaki menjadi kelas II maka
konsentrasi BOD dan COD terbesar dari air limbah yang dapat dibuang untuk segmen Sepanjang – Gunung Sari adalah 25,93 mg/L dan 96,04 mg/L sedangkan pada segmen Gunung Sari – Jagir adalah 26,3 mg/L dan 84,84 mg/L.
Jika sungai dikehendaki menjadi kelas III maka konsentrasi BOD dan COD terbesar dari air limbah yang dapat dibuang untuk segmen Sepanjang – Gunung Sari adalah 34,92 mg/L dan 129,33 mg/L sedangkan pada segmen Gunung Sari – Jagir adalah 35,81 mg/L dan 115,52 mg/L.
Saran Penelitian Lanjutan Perlu dicoba mengkaji parameter zat
konservatif jenis logam yang terkandung di dalam air Kali Surabaya.
Perlu adanya kajian mengenai rencana pengelolaan air limbah di sekitar Kali Surabaya segmen Sepanjang – Jagir dengan mengacu pada BOD air limbah yang dapat dibuang ke Kali Surabaya.
Pengumpulan Data Kualitas Air Sungai
1/2 H1/2 H
1/3 L1/3 L Titik 2 Titik 1
SNI 6989.57:2008
Data kualitas air sungai Kali Surabaya selama 1-2 tahun dari Perum Jasa Tirta
Pengambilan sampel air sungai
Pengumpulan Data Limbah Industri Menentukan industri yang berpotensi
mencemari Kali Surabaya Data limpasan limbah industri didapatkan dari
dinas terkait