DORA RESA E | 21080111140096MAKALAHPERANCANGAN BANGUNAN PENGOLAH AIR BUANGANRBC ( Rotating biological Contactor)

DISUSUN OLEH:Dora Resa Ekemeviane21080111140096

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGANFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS DIPONEGORO2014KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb.Puji syukur atas rahmat dan berkat dari Allah SWT akhirnya saya dapat menyelesaikan makalah dalam mata kuliah Perancangan Bangunan Pengolah Air Buangan (PBPAP) yang berjudul RBC (ROTATANG BIOLOGICAL CONTACTOR). Ucapan terimakasih juga kami ucapkan kepada dosen pengampu mata kuliah PBPAB, Bapak Junaidi, ST, MT, yang telah membimbing kami dalam proses pembuatan makalah ini. Tak lupa kami ucapkan kepada seluruh rekan-rekan Teknik Lingkungan UNDIP yang telah berkontribusi dan memberi bantuan dalam pembuatan makalah ini.Makalah ini dibuat dalam rangka penugasan mata kuliah PBPAB. Isi makalah ini tak lain dan tak bukan adalah mengenai pengolahan air buangan dengan unit flotasi. Sebagai mahasiswa yang sedang mempelajari ilmu PBPAB, ada perlunya untuk memahami flotasi.Akhir kata, kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan. Semoga makalah ini dapat bermanfaat. Selamat membaca!Wassalamualaikum Wr. Wb.

Semarang, Juni 2014

Penulis

DAFTAR ISI

Cover1

Kata Pengantar2

Daftar Isi3

Bab I: Pendahuluan4

Bab II: IsiBab III : Kesimpulan627

Daftar Pustaka28

BAB IPENDAHULUAN

1.1.LATAR BELAKANGLimbah terdapat tiga macam yakni limbah cair, padat dan gas. pada limbah cair terdapat polutan organik dan anorganik. dimana yang paling dominan pada limbah organik yakni sebanyak 78% berupa C,H,O yakni kandungan pada karbohidrat, protein dan lemak yang merupakan makanan dari mikroorganisme. Dari teknologi pengolahan limbah terdapat 3 proses yng efluen yakni primer, sekunder dan tersier. namun dalam praktiknya tidak harus digunakan seluruhnya tergantung karakteristik limbahnya.Pada proses pengolahan promer bisa dilakukan secara kimiawi yakni dengan screaming dan flokulasi, fisikawi dengan koagulasi. namun hasil pengolahan tersebut biasanya belum memenuhi standar mutu pengolahan limbah karena masih terdapat polutan yang harus disisihkan salah satu caranya yakni dengan memanfaatkan mikroorganisme tentunya yang sesuai dengan persyaratan hidup mikroorganisme tercapai yakni aerobik, yang membutuhkan oksigen bisanya dimanfaatkan RBC.RBC atau Rotating Biological Contactorialah suatu proses pengolahan limbah cair dengan menggunakan metode dimana unit pengolah air limbah ini berotasi dengan pusat pada sumbu atau as yang digerakkan oleh motor drive system dan/atau tiupan udara (air drive system) dari difusser yang dibenam dalam air limbah, di bawah media. Berbahan plastik, media tempat pelekatan mikroba dipasang sedemikian rupa sehingga terjadi kontak yang seluas-luasnya dengan air limbah dan oksigen yang terjadi silih berganti. Dimana metodenya melibatkan kontak dengan unsure-unsur biologi di dalam perputaran ataupun rotasi.1.2.TUJUANTujuan dari makalah ini adalah agar pembaca lebih memahami unit RBC.

1.3.METODE PENULISANMetode yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah dengan mencari sumber data dan informasi dari jurnal dan buku tentang RBC. Kemudian informasi dan data yang telah diperoleh diolah sedemikian rupa oleh penulis dalam bentuk tulisan di makalah.1.4.RUMUSAN MASALAH Apa itu unit RBC? Bagaimana perhitungan unit RBC?

BAB IIISI

2.1.DEFINISI RBC (ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR)RBC atau Rotating Biological Contactorialah suatu proses pengolahan limbah cair dengan menggunakan metode dimana unit pengolah air limbah ini berotasi dengan pusat pada sumbu atau as yang digerakkan oleh motor drive system dan/atau tiupan udara (air drive system) dari difusser yang dibenam dalam air limbah, di bawah media. Berbahan plastik, media tempat pelekatan mikroba dipasang sedemikian rupa sehingga terjadi kontak yang seluas-luasnya dengan air limbah dan oksigen yang terjadi silih berganti. Dimana metodenya melibatkan kontak dengan unsure-unsur biologi di dalam perputaran ataupun rotasi.RBC seperti kumpulan piringan-piringan dimana pada permukaannya ada media disk sebagai tempat mikroorganisme untuk memakan kandungan bahan organik dalam limbah diusahakan media disk bisa disediakan seluas-luasnya agar mikroorganisme dapat mudah mengambil polutan pada limbah yang dialirkan. Sistem pengoperasian RBC yakni menggunakan mikroorganisme untuk memakan bahan organik. syarat hidup mikroorganisme yakni memerlukan makanan dan O2. Sehingga pada RBC ini di setting seperti roda berputar sehingga ketika posisi dibawah mikroorganisme dapat mengambil makanan sedangkan ia bisa mengolahnya dengan mengambil oksigen terlebih dahulu ketika ia berada diatas. Akan tetapi perlu diketahui pula apabila RBC telah digunakan dalam jangka waktu yang lama pada permukaan media disk akan terbentuk tumpukan mikroorganisme yang banyak karena adanya pertumbuhan MO (mikroorganisme). jika MO ini terus menumpuk maka MO yang ada ditumpukan paling bawah yang hidup hanya MO an aerob karen tertutup oleh MO diatasnya. sehingga terkadang terbentuk seperti kerak.

Gambar 1 Unit Rotating Biological Contactor2.2 PRINSIP KERJA RBCPrinsip kerja pengolahan air limbah dengan RBC yakni air limbah yang mengandung polutan organik dikontakkan dengan lapisan mikro-organisme (microbial film) yang melekat pada permukaan media di dalam suatu reaktor. Media tempat melekatnya film biologis ini berupa piringan (disk) dari bahan polimer atau plastik yang ringan dan disusun dari berjajar-jajar pada suatu poros sehingga membentuk suatu modul atau paket, selanjutnya modul tersebut diputar secara pelan dalam keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah yang mengalir secara kontinyu ke dalam reaktor tersebut.Dengan cara seperti ini mikro-organisme misalanya bakteri, alga, protozoa, fungi, dan lainnya tumbuh melekat pada permukaan media yang berputar tersebut membentuk suatu lapisan yang terdiri dari mikro-organisme yang disebut biofilm (lapisan biologis). Mikro-organisme akan menguraikan atau mengambil senyawa organik yang ada dalam air serta mengambil oksigen yang larut dalam air atau dari udara untuk proses metabolismenya, sehingga kandungan senyawa organik dalam air limbah berkurang.Pada saat biofilm yang melekat pada media yang berupa piringan tipis tersebut tercelup kedalam air limbah, mikro-organisme menyerap senyawa organik yang ada dalam air limbah yang mengalir pada permukaan biofilm, dan pada saat biofilm berada di atas permuaan air, mikro-organisme menyerap okigen dari udara atau oksigen yang terlarut dalam air untuk menguraikan senyawa organik. Enegi hasil penguraian senyawa organik tersebut digunakan oleh mikro-organisme untuk proses perkembang-biakan atau metabolisme.Senyawa hasil proses metabolisme mikro-organisme tersebut akan keluar dari biofilm dan terbawa oleh aliran air atau yang berupa gas akan tersebar ke udara melalui rongga-rongga yang ada pada mediumnya, sedangkan untuk padatan tersuspensi (SS) akan tertahan pada pada permukaan lapisan biologis (biofilm) dan akan terurai menjadi bentuk yang larut dalam air.Pertumbuhan mikro-organisme atau biofilm tersebut makin lama semakin tebal, sampai akhirnya karena gaya beratnya sebagian akan mengelupas dari mediumnya dan terbawa aliran air keluar. Selanjutnya, mikro-organisme pada permukaan medium akan tumbuh lagi dengan sedirinya hingga terjadi kesetimbangan sesuai dengan kandungan senyawa organik yang ada dalam air limbah. Secara sederhana proses penguraian senyawa organik oleh mikro-organisme di dalam RBC dapat digambarkan seperti pada gambar 1.

Gambar 2.Mekanisme proses penguraian senyawa organik oleh mikro-organisme di dalam RBC

2.3 Aplikasi Rotating Biological Contactor (RBC)Kinerja RBC bergantung juga pada jumlah kompartemennya. Satu modul bisa berisi empat atau lima kompartemen. Di kompartemen pertama bisa ditambahkan aliran balik menuju unit pengendap awal agar kondisinya tidak terlalu anaerobik sehingga bau busuknya berkurang sekaligus membantu dinamika pertumbuhan mikroba. Begitu juga di kompartemen akhir bisa dipasang aliran balik menuju unit pengendap awal dengan maksud serupa. Umumnya, media kontak RBC terendam di dalam air limbah setinggi 40% dari diameternya. Kecepatan putarannya antara 1 3 putaran per menit. Putaran ini memberikan energi yang cukup bagi gaya hidrolis untuk meluruhkan biofilm dan aliran airnya turbulen supaya padatannya tetap tersuspensi (tidak mengendap). Waktu tinggal hidrolisnya di dalam setiap modul relatif singkat, yaitu 20 menit pada beban normal. Setiap tahap atau modulnya cenderung beroperasi sebagai reaktor teraduk sempurna.Berkaitan dengan media lekat mikrobanya, ada beberapa bahan yang dapat digunakan. Yang sering dipilih adalah media plastik HDPE (high-density polyethylene) berdiameter antara 2 4 m, dengan ketebalan mencapai 10 mm. Bentuk media bisa berupa lembaran pelat tetapi bisa juga berupa pipa-pipa atau tabung yang dipasang pada satu poros besi dengan bentangan mencapai 8 m. Media beserta poros dan motornya ini disebut satu modul yang terus berotasi di dalam bak. Beberapa modul dapat dipasang secara seri atau paralel sesuai dengan kebutuhan debit air limbah yang diolah. Biasanya antarmodul dipisahkan oleh sekat (baffle) untuk menghindari aliran singkat (short circuiting) di dalam tangki (bak). Kinerja RBC pun dipengaruhi oleh temperatur air limbah, konsentrasi substrat influen, waktu tinggal hidrolis, rasio volume tangki terhadap luas permukaan media, kecepatan rotasi media, dan oksigen terlarut.Umumnya, untuk mengolah air limbah domestik RBC tidak memerlukan pembibitan (seeding) mikroba. Sebab, mikroba sudah tersedia dalam jumlah yang cukup sebagai awal dalam memulai proses. Kira-kira sepekan sampai dua pekan setelah dimulai pengolahannya, di permukaan media akan menempel biomassa setebal 1 4 mm. Ketebalan ini bergantung pada kekuatan air limbah dan kecepatan rotasi media lekat. Menurut Antonie, 1978, konsentrasi mikroba tersebut mencapai 50.000 100.000 mg/l, suatu jumlah yang sangat tinggi sehingga cukup banyak zat pencemar organik dan nitrogen yang dihilangkannya dengan bantuan oksigen terlarut.2.4 Proses Pengolahan Limbah dengan RBCSecara garis besar proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC terdiri dari bak pemisah pasir, bak pengendap awal, bak kontrol aliran, reaktor/kontaktor biologis putar (RBC), Bak pengendap akhir, bak khlorinasi, serta unit pengolahan lumpur. Diagram proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC adalah seperti pada gambar 2

Gambar 3 : Diagram proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC.Bak Pemisah Pasir.

Air limbah dialirkan dengan tenang ke dalam bak pemisah pasir, sehingga kotoran yang berupa pasir atau lumpur kasar dapat diendapkan. Sedangkan kotoran yang mengambang misalnya sampah, plastik, sampah kain dan lainnya tertahan pada sarangan (screen) yang dipasang pada inlet kolam pemisah pasir tersebut.Bak Pengendap Awal.Dari bak pemisah/pengendap pasir, air limbah dialirkan ke bak pengedap awal. Di dalam bak pengendap awal ini lumpur atau padatan tersuspensi sebagian besar mengendap. Waktu tinggal di dalam bak pengedap awal adalah 2 4 jam, dan lumpur yang telah mengendap dikumpulkan daan dipompa ke bak pengendapan lumpur.Bak Kontrol Aliran.Jika debit aliran air limbah melebihi kapasitas perencanaan, kelebihan debit air limbah tersebut dialirkan ke bak kontrol aliran untuk disimpan sementara. Pada waktu debit aliran turun / kecil, maka air limbah yang ada di dalam bak kontrol dipompa ke bak pengendap awal bersama-sama air limbah yang baru sesuai dengan debit yang diinginkan.Kontaktor (reaktor) Biologis Putar.Di dalam bak kontaktor ini, media berupa piringan (disk) tipis dari bahan polimer atau plastik dengan jumlah banyak, yang dilekatkan atau dirakit pada suatu poros, diputar secara pelan dalam keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah. Waktu tinggal di dalam bak kontaktor kira-kira 2,5 jam. Dalam kondisi demikian, mikro-organisme akan tumbuh pada permukaan media yang berputar tersebut, membentuk suatu lapisan (film) biologis. Film biologis tersebut terdiri dari berbagai jenis/spicies mikro-organisme misalnya bakteri, protozoa, fungi, dan lainnya. Mikro-organisme yang tumbuh pada permukaan media inilah yang akan menguraikan senaywa organik yang ada di dalam air limbah. Lapsian biologis tersebut makin lama makin tebal dan kerena gaya beratnya akan mengelupas dengan sedirinya dan lumpur orgnaik tersebut akan terbawa aliran air keluar. Selanjutnya laisan biologis akan tumbuh dan berkembang lagi pada permukaan media dengan sendirinya.Bak Pengendap Akhir.Air limbah yang keluar dari bak kontaktor (reaktor) selanjutnya dialirkan ke bak pengendap akhir, dengan waktu pengendapan sekitar 3 jam. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang berasal dari RBC lebih mudah mengendap, karena ukurannya lebih besar dan lebih berat. Air limpasan (over flow) dari bak pengendap akhir relaitif sudah jernih, selanjutnya dialirkan ke bak khlorinasi. Sedangkan lumpur yang mengendap di dasar bak di pompa ke bak pemekat lumpur bersama-sama dengan lumpur yang berasal dari bak pengendap awal.Bak Khlorinasi.Air olahan atau air limpasan dari bak pengendap akhir masih mengandung bakteri coli, bakteri patogen, atau virus yang sangat berpotensi menginfeksi ke masyarakat sekitarnya. Untuk mengatasi hal tersebut, air limbah yang keluar dari bak pengendap akhir dialirkan ke bak khlorinasi untuk membunuh mikro-organisme patogen yang ada dalam air. Di dalam bak khlorinasi, air limbah dibubuhi dengan senyawa khlorine dengan dosis dan waktu kontak tertentu sehingga seluruh mikro-orgnisme patogennya dapat di matikan. Selanjutnya dari bak khlorinasi air limbah sudah boleh dibuang ke badan air.Bak Pemekat Lumpur.Lumpur yang berasal dari bak pengendap awal maupun bak pengendap akhir dikumpulkan di bak pemekat lumpur. Di dalam bak tersebut lumpur di aduk secara pelan kemudian di pekatkan dengan cara didiamkan sekitar 25 jam sehingga lumpurnya mengendap, selanjutnya air supernatant yang ada pada bagian atas dialirkan ke bak pengendap awal, sedangkan lumpur yang telah pekat dipompa ke bak pengering lumpur atau ditampung pada bak tersendiri dan secara periodik dikirim ke pusat pengolahan lumpur di tempat lain.

2.5 Reaksi Pada RBCPada proses RBC, terdapat beberapa reaksi yang terjadi, yaitu :1.oksidasi2.nitrifikasi3.denitrifikasiHal ini dijabarkan sebagai berikut. Bahan organik terkandung dalam limbah lalu mengambil oksigen sehingga ada reaksi antara bahan organik, O2 dan nutrien (biasanya sudah terkandung pada limbah) dalm proses metabolisme lalu dihasilkan NH3, CO2, C5h7HO2 (sel baru) yang terlepas ke udara.selain pada proses diatas ada respirasi endogenesis untuk mendapatkan energi yakni:C5H7HO2+O2>> 5CO2 + H2O + Energipada nitrifikasi limbah memiliki polutan yang mengandung amoniak NH4 yang baunya sangat menyengat. dengan reaksi sebagai berikut:2NH4+O2 (dengan bantuan nitrosomonas)>> 2NO2 + 4H + 2H2O2.6 Keunggulan dan KelemahanKeunggulan]Beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah denga sistem RBC antara lain : Pengoperasian alat serta perawatannya mudah. Untuk kapasitas kecil / paket, dibandingkan dengan proses lumpur aktif konsumsi energi lebih rendah. Dapat dipasang beberapa tahap (multi stage), sehingga tahan terhadap fluktuasi beban pengoalahan. Reaksi nitrifikasi lebih mudah terjadi, sehingga efisiensi penghilangan ammonium lebih besar. Tidak terjadi bulking ataupun buih (foam) seperti pada proses lumpur aktif.KelemahanSedangkan beberapa kelemahan dari proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC antara lain yakni : Pengontrolan jumlah mikro-organisme sulit dilakukan. Sensitif terhadap perubahan temperatur. Kadang-kadang konsentrasi BOD air olahan masih tinggi. Dapat menimbulkan pertumbuhan cacing rambut, serta kadang-kadang timbul bau yang kurang sedap.

2.7 Parameter Desain RBC Tabel 2.2 Kriteria desain untuk RBCTingkat Pengolahan

SecondaryNitrifikasiKombinasiNitrifikasiTerpisah

Beban Hidrolik, gal/ft2.d2.0-4.00.75-2.01.0-2.5

Beban Organiklb SBOD5/103ft2.da,blbtBOD5/103ft2.da,b0.75-2.02.0-3.50.5-1.51.5-3.00.1-0.30.2-0.6

Beban maximum pada tingkat pertamalb SBOD5/103ft2.da,blb tBOD5/103ft2.da,b

4-68-12

4-68-12

Beban NH3 ,lb/103 ft2. D0.15-0.30.2-0.4

Waktu retansi hidrolik, , h0.7-1.51.5-41.2-2.9

Effluen BOD5,mg/L15-307-157-15

Effluen NH3,mg/L 5 hampir tidak menunjukkan pengaruh terhadap efisiensi penghilangan BOD

Gambar 4 : Hubungan antara harga G dan beban hidrolik terhadap efisiensi penghilangan BOD.

2.7.4 Waktu Tinggal Rata-Rata ( Average Detention Time, T) T = (Q / V ) x 24 (Jam) (2.4) T = (Q / V ) x 24 (2.5) = 24.000 x (V/A) x (1/HL) = 24 G/HL Dimana : Q = debit air limbah yang diolah (m3/hari). V = volume efektif reaktor (m3)

2.7.5 Jumlah Stage (Tahap) Di dalam sistem RBC, Reaktor RBC dapat dibuat beberapa tahap (stage) tergantung dari kualitas air olahan yang diharapkan. Makin banyak jumlah tahapnya efisiensi pengolahan juga makin besar. Kualitas air limbah di dalam tiap tahap akan menjadi berbeda, oleh karena itu jenis mikroorganisme pada tiap tiap tahap umumnya juga berbeda. Keanekaragaman mikroorganisme tersebut mengakibatkan efisiensi RBC menjadi lebih besar. 2.7.6 Diameter Disk Diameter RBC umumnya berkisar antara 1 m sampai 3,6 meter. Apabila diperlukan luas permukaan media RBC yang besar, satu unit modul RBC dengan diameter yang besar akan lebih murah dibandingkan dengan beberapa modul RBC dengan diameter yang lebih kecil, tetapi strukturnya harus kuat untuk menahan beban beratnya. Jika dilihat dari aspek jumlah tahap, dengan luas permukaan media yang sama RBC dengan diameter yang kecil dengan jumlah stage yang banyak lebih efisien dibanding dengan RBC dengan diameter besar dengan jumlah stage yang sedikit. 2.7.7 Kecepatan Putaran Kecepatan putaran umumnya ditetapkan berdasarkan kecepatan peripheral. Biasanya untuk kecepatan peripheral berkisar antara 15 20 meter per menit atau kecepatan putaran 1- 2 rpm. Apabila kecepatan putaran lebih besar maka transfer okasigen dari udara di dalam air limbah akan menjadi lebih besar, tetapi akan memerlukan energi yang lebih besar. Selain itu apabila kecepatan putaran terlalu cepat pembentukan lapisan mikroorganisme pada permukaan media RBC akan menjadi kuarang optimal. 2.7.8 Temperatur Sistem RBC relatif sensitif terhadap perubahan suhu. Suhu optimal untuk proses RBC berkisar antara 15 40 0C. Jika suhu terlalu dingin dapat diatasi dengan memberikan tutup di atas rekator RBC. Berdasarkan hasil studi pilot plant, Popel (Jerman) mendapatkan rumus empiris terhadap luas permukaan media RBC yang dibutuhkan untuk mendapatkan efisiensi pengoloahan tertentu yakni sebagai berikut : (2.6)

Dimana : A = Luas permukaan media RBC yang dibutuhkan (m2) Aw = Luas permukaan media RBC yang tercelup ke dalam air limbah. = Efisiensi pengolahan (