Perencanaan Teknis Bangunan Pengolahan Air Limbah secara Gabungan

Sanitasi.Net

Bangunan Pengolahan Air Limbah

Gabungan

Modul D:

Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

Pelatihan Perencanaan Teknis

Sistem Pengelolaan Limbah Terpusat (SPAL-T)

Juli, 2015

Rentek-D10

Sanitasi.Net

Sanitasi.Net

Pokok Bahasan Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

• Modul Rentek-04:

Sistem Pengolahan Air Limbah secara Fisik


Sistem Pengolahan Air Limbah secara Kimia


Sistem Pengolahan Air Limbah secara Biologi


Bangunan Pengolahan Air Limbah secara Aerobik


Bangunan Pengolahan Air Limbah secara Anaerobik


Bangunan Pengolahan Air Limbah Kombinasi


Bangunan Pengolahan Air Limbah Gabungan

Sanitasi.Net

Bangunan Pengolahan Air Limbah Gabungan

1. Reaktor Cakram Biologis (Rotating Biological Contactor/ RBC

2. Biofilter

3. Bioreaktor Membran (Membrane bioreactor/ MBR)

4. Reaktor Biofilm dengan Media Bergerak (Moving Bed Biofilm

Reactor /MBBR)

Sanitasi.Net

REAKTOR CAKRAM BIOLOGIS

(ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR/ RBC)


Sanitasi.Net

Rotating Biological Contactor/ RBC

• RBC adalah salah satu teknologi pengolahan air limbah yang mengandung polutan organik biologis dengan sistem biakan mikroorganisme melekat.

• Prinsipnya adalah pengolahan zat-zat organik yang ada pada air limbah dengan mengunakan bakteri yang melekat pada media. Jika pada trikling filter, sistem ini menggunakan filter media yang diam sebagai tempat koloni bakteri berkembang.

• Air limbah dicurahkan keatas filter media tersebut secara intermitten untuk mendapatkan kondisi aerob.

• Sebagaimana umumnya koloni bakteri tersebut menghasikan lendir (film) dari proses sintesa.

• Lendir-lendir ini berkembang menutupi celah (void) diantar media sehingga terjadi clogging atau penyumbatan yang akan menghambat aliran. Oleh karena itu secara periodik perlu adanya pembilasan.

Sanitasi.Net

Rotating Biological Contactor/ RBC

• Bertentangan dengan kondisi clogging tersebut maka RBC

menggunakan media berupa piringan fiber/HDPE yang berada

40 % didalam air dan disusun vertikal pada as (axis) rotor

horizontal.

• Piringan diputar dengan kecepatan (3 s/d 6) rpm yang

memberikan kesempatan secara bergantian bagian-bagian dari

luas permukaan piringan menerima oksegen dari udara luar.

• Pemutaran ini selain untuk tujuan supplai oksigen pada bakteri

yang melekat pada piring juga dimaksud membilas otomatis

lendir yang terbentuk berlebihan pada piring. Jadi pada sistem

ini tidak akan terjadi clogging.

Sanitasi.Net

Kriteria Desain

RBC • Beban organik untuk piringan = 20 gr BOD/

m2 luas piringan.hari.

• Jarak antara piringan (3-5) cm.

• Diameter Piringan (1.5- 3)m.

• Detantion time (td) dalam bak (2 -4) jam.

• Kedalaman bak piringan tergantung tinggi bagian piringan yang terbenam dalam air, misal untuk piringan diameter 3m maka kedalam air dalam bak 2m.

• Kebutuhan listrik untuk rotor: (8-10) Kw.jam/(orang.Tahun).

• Produk lumpur: (0,4-0,5) kg / kg BOD removal.

Bak Pengendap II • Beban hidrolik

Permukaan:(16-32) m3/(m2.hari) untuk debit rata-rata, dan (40 -50) m3/(m2.hari) untuk debit puncak.

• Beban solid: (4-6) kg/(m2.jam) utk debit rata-rata dan (8-10) kg/(m2. jam) untuk debit puncak.

• Kedalam bak pengendap (3 -4,5) m.

Sanitasi.Net

Pengolahan Air Limbah dengan RBC

1. Saringan sampah.

2. Bak pengendap pendahuluan.

3. Bak kontak media (piringan)

4. Bak pengendap kedua.

5. Peralatan untuk pembubuhan zat

desinfektan.

6. Bak pengeram lumpur.

7. Bak pengering lumpur.

Sistem ini pada

umumnya diguna-

kan untuk skala

modul 1.000 s/d

10.000 jiwa.

Sanitasi.Net

Diagram Alir Proses Pengolahan

Air Limbah dengan Sistem RBC

Sanitasi.Net

Skematik Serial

Unit-Unit Pengolahan untuk Sistem RBC

Sanitasi.Net

Parameter Disain RBC

• Ratio volume reaktor terhadap luas permukaan media (G),

yakni perbandingan volume reaktor dengan luas permukaan

media:

G = (V/A) x103 (liter/m2)

• Beban BOD (BOD Loading):

BOD Loading = (Q x C0) / A (g .BOD/m2.hari)

• Beban Hidrolik (Hydraulic Loading, HL), yakni jumlah air limbah

yang diolah per satuan luas permukaan media per hari.

HL = (Q /A) x 1000 (liter/m2.hari)

• Waktu detensi Rata-rata (Average Detention Time, T)

T = (Q / V ) x 24 (Jam)

Sanitasi.Net

Kelebihan dan Kekurangan RBC

• Kelebihan – kebutuhan lahan yang relatif sempit,

– tahan terhadap beban kejut (shock loading) organik dan hidrolis,

– peluruhan biomassa lebih aktif,

– kebutuhan energi listrik rendah,

– kualitas effluent tinggi, dan

– mampu mengolah air limbah yang mengandung senyawa beracun, besi, sianida, selenium, dan lain-lain.

• Kekurangannya – biaya kapital dan pemasangan RBC lebih mahal dari ASP per debit per

kualitas air limbah yang setara, kalau oksigen terlarutnya rendah dan terdapat sulfida di dalam air limbahnya, maka bakteri pengganggu seperti Beggiatoa akan tumbuh di media RBC.

– biaya investasinya akan menjadi mahal apabila debit air olahannya besar (oleh sebab itu, RBC lebih cocok diterapkan pada debit kecil).

Sanitasi.Net

BIOFILTER


Sanitasi.Net

Biofilter

• Air limpasan dari bak pengendap awal selanjutnya dialirkan ke

bak kontaktor anaerob dengan arah aliran dari atas ke bawah,

dan dari bawah ke atas.

• Di dalam bak kontaktor anaerob tersebut diisi dengan media

dari bahan plastik tipe sarang tawon.

• Tangki biofilter terbuat dari bahan kedap air dan tahan korosi

seperti : fiber glass, pasangan bata, beton, dan bahan kedap

lainnya.

Sanitasi.Net

Biofilter

• Jumlah bak kontaktor anaerob terdiri dari dua buah

ruangan/Media kontaktor terdiri dari minimal 3 kompartemen.

• Penguraian zat-zat organik yang ada dalam air limbah dilakukan

oleh bakteri anaerobik atau fakultatif aerobik.

• Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter

akan tumbuh lapisan film mikro-organisme.

• Mikroorganisme inilah yang akan menguraikan zat organik

yang belum sempat terurai pada bak pengendap.

Sanitasi.Net

Biofilter

• Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak

kontaktor aerob.

– Di dalam bak kontaktor aerob ini diisi dengan media dan bahan plastik

tipe sarang tawon sambil diaerasi atau dihembus dengan udara sehingga

mikroorganisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada

dalam air limbah serta tumbuh dan menempel pada permukaan media.

– Dengan demikian air limbah akan kontak dengan mikroorgainisme yang

tersuspensi dalam air maupun yang menempel pada permukaan media

yang mana hal tersebut dapat meningkatkan efisiensi penguraian zat

organik, deterjen serta mempercepat proses nitrifikasi, sehingga

efisiensi penghilangan ammonia menjadi lebih besar. Proses ini sering

dinamakan Aerasi Kontak (Contact Aeration).

Sanitasi.Net

Biofilter

• Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir.

– Di dalam bak ini, lumpur aktif yang mengandung massa mikroorganisme

diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan

pompa sirkulasi lumpur.

– Sedangkan air limpasan (over flow) dialirkan ke bak klorinasi.

– Di dalam bak kontaktor khlor air limbah dikontakkan dengan senyawa

khlor untuk membunuh microorganisme patogen.

– Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses klorinasi dapat langsung

dibuang ke sungai atau saluran umum.

• Dengan kombinasi proses anaerob dan aerob tersebut dapat:

– menurunkan zat organik (BOD, COD),

– menurunkan konsentrasi ammonia, deterjen, padatan tersuspensi (SS),

phospat dan lainnya.

Sanitasi.Net

Tipikal Unit Pengolahan Bio-Filter

Anaerob-Aerob

Sanitasi.Net

Parameter Perencanaan Biofilter

• Bak Pengendap Awal

– Waktu detensi (Retention Time) rata-rata =(3–5)

jam

– Beban Permukaan = 20 – 50 m3/m2.hari (JWWA).

• Biofilter Anaerob

– Waktu detensi (Retention Time) rata-rata = 6–8

jam

– Tinggi ruang lumpur = 0,5 m

– Tinggi Bed Media pembiakan mikroba = 0,9–1,5 m

– Tinggi air di atas bed media = 20 cm

– Beban BOD persatuan permukaan media (LA) =

5-30 g BOD/m2.hari

• Bak Pengendap Akhir

– Waktu detensi (retention time) rata-rata = 2-5 jam

– Beban Permukaan (Surface Loading) rata-rata

= 10 m3/m2.hari

– Beban Permukaan = 20 – 50 m3/m2.hari

• Biofilter Aerob

– Waktu detensi (Retention Time) rata-rata = 6–8 jam

– Tinggi ruang lumpur = 0,5 m

– Tinggi Bed Media pembiakan mikroba = 1,2 m

– Tinggi air di atas bed media = 20 cm

– Beban BOD per satuan permukaan media (LA)= 5–

30 g BOD/m2.hari

• Media Pembiakan Mikroba

– Tipe = SarangTawon (Cross flow)

– Material = PVC Sheet

– Ketebalan = 0.15 – 0.23 mm

– Luas Kontak Spesifik = 150 – 226 m2/m3

– Diameter lubang = 2 cm x 2 cm

– Warna = hitam atau transparan

– Berat Spesifik = 30 – 35 kg/m3

– Porositas Rongga = 0,98

Sanitasi.Net

BIOREAKTOR MEMBRAN

(MEMBRANE BIOREACTOR/ MBR)


Sanitasi.Net

Membrane bioreactor (MBR)

• Membrane bioreactor (MBR) merupakan suatu sistem

pengolahan air limbah yang mengaplikasikan penggunaan

membran yang terendam di dalam bioreaktor.

• Proses yang terjadi di dalam bioreaktor mirip dengan lumpur

aktif konvensional (conventional activated sludge, AS), di mana

zat organik di dalam air limbah akan didegradasi secara

biologis oleh mikroorganisme aerob kemudian terjadi

pemisahan solid (lumpur).

• Bedanya, pada MBR proses pemisahan solid dilakukan

menggunakan membran sementara pada AS pemisahan solid

dilakukan secara gravitasi di dalam tangki pengendap.

Sanitasi.Net

Perbedaan Sistem Proses Konventional

dan Membran Bioreactor (MBR)

Sanitasi.Net

Fitur Utama MBR

• Tidak memerlukan bak pengendap (clarifier) sehingga dapat

menghemat penggunaan lahan.

• Konsentrasi MLSS (mixed liquor suspended solids) yang tinggi

dapat memaksimalkan jumlah BOD yang masuk ke dalam

modul MBR untuk diolah sehingga dapat mengurangi waktu

pengolahan.

• Pembuangan lumpur dapat dilakukan langsung dari dalam

reaktor.

• Kualitas efluen hasil pengolahan yang tinggi s

• Sehingga air hasil olahannya dapat digunakan kembali (misal

untuk boiler)

Sanitasi.Net

Kriteria Desain

• SRT = < 30 hari

• HRT = > 6 jam

• MLSS = (12-16) kg.m-3

• BOD5 loading rate = (0,4-0,7) kg.m3/hari

• Removal Organik =

– BOD = 98-99% - TSS = 99,9%

– NH4+ = 99,2% - COD = 99%

– P = 96,6%

Sanitasi.Net

REAKTOR BIOFILM DENGAN MEDIA BERGERAK

(MOVING BED BIOFILM REACTOR /MBBR)


Sanitasi.Net

Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)

• Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) merupakan proses

pengolahan yang sederhana dan membutuhkan luas lahan yang

lebih sedikit daripada sistem pengolahan air limbah tradisional.

• Teknologi MBBR menggunakan beribu biofilm dari

polyethylene yang tercampur di dalam suatu reaktor dengan

aerasi terus-menerus.

Sanitasi.Net

• Media memiliki berat jenis kurang dari 1,0.

• Luas permukaan media plastik yang digunakan besar, hal ini

digunakan untuk pertumbuhan bakteri.

• Biomassa tumbuh di permukaan sebagai film tipis yang

ketebalannya bervariasi antara 50-300 mikron.

• Medium atau kasar diffusers gelembung seragam ditempatkan

di bagian bawah reaktor mempertahankan oksigen terlarut

(DO) konsentrasi > 2,5-3 mg / L untuk menghilangkan BOD.

Sanitasi.Net

Kriteria Disain

• Anoxic HRT = (0,5-2) jam

• Aerobic HRT = (1-4) jam

• Luas permukaan Biofilm Elemen Pembawa =

(500-1200) m2/m3

• Biomassa per unit luas permukaan = (5-25) g TS/m2

• BOD SALR = (7,5-25) g/m2hari

• COD SALR = (15-50) g/m2hari

• NH4-N SALR = (0,45-1) g/m2hari

Keterangan :

*) Kriteri desain berdasarkan debit rata-rata

**) SALR = Surface Area Loading Rate

Sumber : (Brinkley J, et all, 2007)

Sanitasi.Net

• Teknologi ini tidak terlalu mengeluarkan biaya yang besar dan

perawatannya juga sangat mudah karena MBBR mampu

memproses secara alamiah merawat bakterinya sendiri pada

level optimum dari biofilm yang produktif.

• Dalam prosesnya, tidak membutuhkan pengembalian lumpur

dan tidak perlu mengatur F/M ratio atau tingkat MLSS yang

ada dalam reaktor.

• MBBR sangat efektif dalam mereduksi BOD, nitrifikasi, dan

meremoval nitrogen.

Sanitasi.Net

• Proses MBBR mempertahankan volume besar biofilm dalam

proses pengolahan air limbah biologis.

– Akibatnya, degradasi kontaminan biodegradable yang berkelanjutan

dalam ukuran tangki yang sama.

– Tanpa perlu melakukan pengembalian lumpur, proses ini memberikan

peningkatan perlindungan terhadap toxic shock, sementara secara

otomatis menyesuaikan untuk memuat fluktuasi.

• Proses MBBR cocok diterapkan untuk permasalahan nitrifikasi

karena prosesnya memungkinkan perkembangbiakan bakteri

nitrifikasi dalam area permukaan dilindungi dari ribuan

potongan plastik, disebut biocarriers atau media.

Sanitasi.Net

Diagram Alir Moving Bed Biofilm Reactor

Sanitasi.Net

Skematik Proses MBBR

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 Perencanaan 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) - 4 sesi

Sanitasi.Net

Terimakasih

Joy Irmanputhra

AFSI FasilitatorSanitasi.Org

Engineering

Perencanaan Teknis Bangunan Pengolahan Air Limbah secara Gabungan