perencanaan teknis bangunan pengolahan air limbah secara gabungan
TRANSCRIPT
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
• Modul Rentek-05:
Sistem Pengolahan Air Limbah secara Kimia
• Modul Rentek-06:
Sistem Pengolahan Air Limbah secara Biologi
• Modul Rentek-07:
Bangunan Pengolahan Air Limbah secara Aerobik
• Modul Rentek-08:
Bangunan Pengolahan Air Limbah secara Anaerobik
• Modul Rentek-09:
Bangunan Pengolahan Air Limbah Kombinasi
• Modul Rentek-10:
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)
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah
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
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah
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)
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah
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)
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah
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