View
227
Download
7
Category
Preview:
Citation preview
TUGAS PERANCANGAN PABRIK KE 2
Disusun Oleh :
Ryan Maulana Abdul Hakim 105100201111014
Halimatus Sa’Diyah 105100200111029
Dian Yulianti 105100601111003
Agung Sukoyo 105100613111003
Aprillia Purwitasari 105100601111004
KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
0
MALANG
2013
INTRODUCTION
Perkembangan industri pengolahan kelapa sawit di Indonesia pada era pembangunan ini
sangat pesat. Pada tahun 1990 di Indonesia dijumpai 84 unit pabrik kelapa sawit yang mengolah
10 juta ton tandan buah segar, dengan kapasitas yang bervariasi antara 20 - 60 ton tandan segar per
jam. Selama proses pengolahan buah kelapa sawit menjadi minyak sawit diperoleh limbah baik
berupa limbah cair maupun limbah padat. Limbah padat berupa jajangan, serat-serat dan cangkang
dapat diolah menjadi bahan yang berguna. Janjangan dibakar dan abu hasil pembakaran dapat
dimanfaatkan sebagai pupuk. Sedangkan serat-serat dan sebagian kulit dibakar dan panas yang
dihasilkan digunakan sebagai sumber energi. Cangkang yang tersisa dapat digunakan sebagai
bahan baku industri yang aktif maupun industri hard board.
Limbah cair industri pengolahan kelapa sawit dapat mencemari lingkungan bila langsung
dibuang ke badan air tanpa pengolahan lebih dahulu. Bobot limbah cair industri pengolahan
kelapa sawit berkisar 600 - 800 kg/ton tandan buah segar. Limbah ini mengandung senyawa
organik dan anorganik. Limbah yang mengandung senyawa organik dapat dirombak oleh mikroba
dan dapat dikendalikan secara biologis.
Limbah adalah buangan yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak
dikehendaki lingkungannya karena tidak mempunyai nilai ekonomi. Limbah mengandung
bahan pencemar yang bersifat racun dan bahaya. Limbah ini dikenal dengan limbah B3 (bahan
beracun dan berbahaya). Bahan ini dirumuskan sebagai bahan dalam jumlah relatif sedikit tapi
mempunyai potensi mencemarkan/merusakkan lingkungan kehidupan dan sumber daya.
Sebagai limbah, kehadirannya cukup mengkhawatirkan terutama yang bersumber dari pabrik
industri.
Adanya batasan kadar dan jumlah bahan beracun dan berbahaya pada suatu ruang dan
waktu tertentu dikenal dengan istilah nilai ambang batas, yang artinya dalam jumlah demikian
masih dapat ditoleransi oleh lingkungan sehingga tidak membahayakan lingkungan ataupun
1
pemakai. Karena itu untuk tiap jenis bahan beracun dan berbahaya telah ditetapkan nilai
ambang batasnya.
Tingkat bahaya keracunan yang disebabkan limbah tergantung pada jenis dan
karakteristiknya baik dalam jangka pendek maupun jangka panjang. Dalam jangka waktu
relatif singkat tidak memberikan pengaruh yang berarti, tapi dalam jangka panjang cukup fatal
bagi lingkungan. Oleh sebab itu pencegahan dan penanggulangan haruslah merumuskan
akibat – akibat pada suatu jangka waktu yang cukup jauh.
Melihat pada sifat – sifat limbah, karakteristik dan akibat yang ditimbulkan dari
limbah tersebut, maka diperlukan langkah pencegahan, penanggulangan, serta pengolahan
limbah tersebut.
Pengendalian secara biologis dapat dilakukan dengan proses aerob dan anaerob. Proses
anaerob mampu merombak senyawa organik yang terkandung dalam limbah sampai batas
tertentu yang dilanjutkan dengan proses aerob secara alami atau dengan bantuan mekanik.
Perombakan senyawa organik tersebut akan menghasilkan gas metana, karbon dioksida yang
merupakan hasil kerja dari mikroba asetogenic dan metanogenic. Limbah yang telah
dinetralkan dialirkan ke dalam kolam anaerobik untuk diproses. Proses perombakan limbah
dapat berjalan lancar jika kontak antara limbah dengan bakteri yang berasal dari kolam
pembiakan lebih baik. Proses yang terjadi pada kolam aerobik adalah proses aerobik. Pada
kolam ini telah tumbuh ganggang dan mikroba heterotrop yang membentuk flok. Hal ini
merupakan proses penyediaan oksigen yang dibutuhkan oleh mikroba dalam kolam, metoda
pengadaan oksigen dapat dilakukan secara alami dan atau menggunakan aerator.
2
Tugas Mata KuliahPerancanganPabrik II
Perancangan Unit PegolahanLimbah
Sebuah industry pertanian menghasilkan limbah dengan debit rata-rata 0.15 m3/detik.
Kandungan pencemaranya adalah pencemar organic saja yang ditunjukan dengan
kadar BOD sebesar 1400 mg/l.Untuk bias dibuang kelingkungan limbah arus diolah
sampai BOD menjadi 120 mg/l
Rancanglah instalasi pengolahan limbah secara lengkap
Pembahasan :
1. Konstituen yang terkandung di dalam limbah cair kelapa sawit yang mengalir kepusat
pengolahan limbah
Debit rata-rata 0.15 m3/detik
Kadar BOD sebesar 1400 mg/l
BOD akhirmenjadi 120 mg
2. Desain unit pengolahan limbah
3
Tahapan pengolahan limbah
N0 TAHAPAN PROSES KETERANGAN
1 Tangki Ekualisasi Untuk penampungan awal limbah cair
2 Bak Fatpit Pada unit ini minyak kelapa sawit yang masih dapat
diambil akan diperoleh secara maksimal. Dengan waktu
tinggal selama 10 jam untuk memisahkan minyak dari air
limbah
3 Cooling Pond Unit ini berfungsi untuk menampung sementara limbah
cair dan menurunkan temperaturnya. Waktu tinggal
limbah cair dalam unit ini adalah sekitar 4 – 6 jam.
4 Anaerobic Bioreactor Pengolahan limbah secara anaerobik merupakan proses
degradasi senyawa organik seperti karbohidrat, protein
dan lemak yang terdapat dalam limbah cair oleh bakteri
anaerobik tanpa kehadiran Oksigen menjadi biogas yang
terdiri dari CH4 (50-70%), serta N2, H2, H2S dalam
jumlah kecil. Waktu tinggal limbah cair pada bioreactor
anaerobik adalah selama 20 hari.Berdasarkan hasil
analisa menunjukkan bahwa proses anaerobik dapat
menurunkan kadar BOD dan COD limbah cair sebanyak
80 %.
5 Gas Holder Gas holder adalah tempat untuk menampung gas bio
yang terbentuk selama proses anaerobik. Unit ini
dilengkapi dengan gas meter , yaitu untuk mengetahui
berapa jumlah gas yang sudah dapat ditampung . unit ini
juga dilengkapi dengan pengukur tekanan pressure
gauge. Waktu tinggal gas yang terperangkap disini
diharapkan sekitar 8 jam.
6 Settling Tank Pada unit ini hanya akan dilakukan pemisahan bakteri
anaerobik melalui proses pengendapan . sebagian lumpur
endapan disini adalah lumpur aktif dan diresirkulasikan
4
ke reaktor anaerobik. Unit ini mempunyai waktu
penahanan hidrolis selama sedikitnya 4 jam.
7 Aerobic Bioreactor Bioreaktor aerobik merupakan tempat berlangsungnya
proses penguraian secara biologis zat-zat organik yang
tersisa pada kondisi aerob (membutuhkan oksigen atau
udara). Pada bagian dasar reaktor ini trdapat pipa
distributor untuk mengalirkan udara secara homogen dan
pengaduk di permukaan kolam. Dengan ini proses
penguraian akan berlangsung dengan cepat. Waktu
penahanan hidrolis dalam unit ini adalah selama 10 hari.
Pada proses pengolahan secara aerobik menunjukkan
penurunaan kadar BOD dan Kadar COD adalah sebesar
15 %.
8 Settling Tank 2 Unit ini berfungsi untuk mengendapkan lumpur aktif dari
bioreaktor aerobik. Sebagian dari lumpur ini
diresirkulasikan kedalam unit bioreaktor aerobik. Waktu
tinggal dalam unit ini adalah sekitar 6 jam.
9 Receiving tank Receiving tank berfungsi sebagai bak pengontrol dan
bermanfaat untuk penampungan sementara limbah
terolah sebelum dibuang ke lingkungan atau ke badan air
penerima. Waktu penampungan hanya selama 2 sampai 5
jam.
3. Dimensi desain
1. Perhitungan dimensi tangki ekualisasi
Jumlah tangki = 1 unit
Debit rata2 (Q) = 0,15 m3/s
Waktu detensi (td) = ± 8 menit
Volume tangki = Q x td = 0,15 m3/s x 8 menit = 72 m3 (80 m3)
Rencana kedalaman = 2 m
5
Rencana panjang = 10 m
Rencana lebar = 8m
Cek td = V/ Q = 160 m3 / 0,15 m3/s = 1066.667s = 17.78menit.
Lahan u/ tangki ekualisasi = p x l x jml bak = 10 x 8 x 1 = 80 m2
Desain dibuat dengan dimansi yang lebih besar untuk mengantisipasi terjadinya over produksi
2. Bak Fatpit
Jumlah bak Fatpit = 4
Debit rata2(Q) = 0,15 m3/s
Waktu detensi = ± 10 jam
Volume = Q x td = 0,15 m3/s x 10 jam = 5400 m3
Rencana kedalaman = 3 m
Rencana panjang = 25 m
Rencana lebar = 20 m
Cek td = Vtot / Q = 6000 m3/0,15 m3/s = 40000 s = 11.11 jam
Luas lahan yang diperlukan = panjang x lebar = 25 m x 20 m = 500 m2
Luas lahan total = 4 x 500 m2 = 2000 m2
3. Cooling Pond
Jumlah Tank = 6 unit
Debit rata2 (Q) = 0,15 m3/s
Waktu detensi (td) = ± 4 - 6 Jam → diambil 5 jam
Volume kolam = Q x td = 0,15 m3/s x 18000 detik = 2700m3
Rencana kedalaman = 2 m
Rencana panjang = 25 m
Rencana lebar = 10 m
Cek td = Vtot / Q = 3000 m3/0,15 m3/s = 20000 s = 5.56 jam
Lahan u/ Kolam pendinginan = p x l x jml bak = 25 x 10 x 6 = 1500m2
6
4. Anaerobic Bioreactor
Jumlah reaktor = 20 unit
Debit rata2 (Q) = 0,15 m3/s
Waktu detensi (td) = ± 20 hari
BOD in = 1400 mg/l
BOD remove =80 % x 1400 mg/l =1120 mg/l
BOD effluent = 20 % x 1400 mg/l =280 mg/l
Perhitungan Dimensi
BOD in = 1400 mg/l
ALR = 1400 mg/l x 10-6 kg/mg = 140 10-5 kg/L x 107 L/1 ha
=140 x 102 kg / ha
ALR = 14000 kg BOD / ha/hari
Loading volumetric (LV) = 0,3 kg BOD/m3.hari
V* =ALRLV =
14000 kgBOD /ha . d0,3 kgBOD /m3d = 46666.67 m3
V rencana Dengan HRT 20 Hari
V = V* x HRT = 46666.67 m3x 20hari= 933333.4m3
Kedalaman antara 3-6 m, diambil 6 agar hasil maksimal
Bentuk Anaerobic Bioreactor adalah balok
V = p x l x t x jumlah reaktor
Misal lebar adalah 50 meter, maka
933333.4m3 = p x 65 x 6 x 20
p= 97
Lahan u/ Anaerobic Bioreactor = luas persegi panjang x jml bak =97 x 65 x 20 = 126100m2
5. Gas Holder
Jumlah Tank = 2
Waktu detensi (td) = ± 8 Jam
Rencana ketinggian = 10 m
Rencana diameter = 5 m
Lahan u/ Gas Holder = 22/7 x 2.52 x 4 = 78.5 dibulatkan menjadi 80 m2
7
Daya tampung = 22/7 x 2.52 x 10 = 196,25 m3
Gas holder disediakan 2 untuk mengantisipasi kebocoran. Gas yang ditampung dalam gas
holder untuk selanjutnya akan langsung ditransfer ke unit produksi sebagai bahan bakar.
6. Settling Tank I
Jumlah tangki = 5
Debit rata2 (Q) = 0,15 m3/s
Waktu detensi (td) = ± 4 jam
Volume tangki = Q x td = 0,15 m3/s x 14400detik= 2160m3 dibulatkan
menjadi 2200 m3
Rencana kedalaman = 5 m
Rencana panjang = 12 m
Rencana lebar = 8 m
Cek td = volume tangki/Q = 2200 m3/0,15 m3/s =14666.67 s = 4.07
jam
Lahan u/ Settling Tank = p x l x jml tangki = 12 x 8 x 5 = 480 m2
7. Aerobic Bioreactor
Volume =
V=Y . (So−S ) .Q
X .((1 θc )+ kd)Yobs = koefisien yield observasi
S, So = konsentrasi BOD di influendanefluen (g/m3)
So = konsentrasi substrat ( mg BOD/ l )
Q = debit air yang diolah (l 3/t)
X = Konsentrasi mikroorganisme (mg Vss / l )
V = Volume tankiaerasi (m3)
- Q= 12960 m3/hari
8
- BODinfluent (So) = 280 mg/l
- BODremove = 280 mg/l x 58% = 159.6 mg/l
- BODeffluent (S) = 280 mg/l x 42% = 117.6 mg/l (sudahsesuaidengan BOD yang
diinginkan 117.6 < 120 mg/l)
- c(usialumpur/HRT) = 10 hari
- X = 25920 mg Vss/l
- SVI = 90 (SVI didefinisikan sebagai volume sludge yang mengendap 30 menit dalam satu
liter sampel dibagi dengan berat sludge kering per satu liter sludge).
- Y = 0.5 ; Y obs = 0.36 Kd = 0.04/ hari
- MLVSS/MLSS = 0.8
Volumeuntuk 1 aerobik bioreactor
V=Y . (So−S ) .Q
X .((1 θc )+ kd)V=
0.5 . (280−117. 6 mg / l ) . 12960 m3 /hari25920 mg/l . ((1/10 )+ 0 . 4 )( l/hari )
= 81. 2m3
Karenavolume untuk 1 reaktoruntuk 1x proses terlalukecilyaitu 81.2 m3sedangkan
HRT mencapai 10 harimakauntukefisiensilahan volume reaktordigantimenjadi
4872 m3 => (81.2 x 60 reaktor) sehingga 1 reaktordengan volume 4872 m3
setaradengan 60 reaktordengan volume 81.2 m3
Kedalaman antara 2 m
A =V
tinggi = 4872
2 = 2436 m2
9
Bentuk Anaerobic Bioreactor adalah balok
V = p x l x t x jumlah reaktor
Misal lebar adalah 30 meter, maka
4872m3 = p x 30 x 2
p = 82 m
Lahan untuk Anaerobic Bioreactor = luas persegi panjang x jml bak = 82 x 30 x 20 =
49200 m2
Perbandinganantarasubstrat (food) terhadapmikroorganisme (M)adalah:
F/M =
Q . SoV . X
¿ 12960 m3 /hari . 280 gr/m3
4872 m3 .25920 gr/m3
¿ 0 .029 kg/hari
Volumetric loading ataumassa BOD per m3 air limbah per hariadalah:
Vl=Q . SoV
=12960 m3 /hari . 280gr /m3
4872 m3 = 744 . 83 gr BOD/m3 . hari = 0. 74483 Kg/m3 . hari
Rasioresirkulasinyaadalah:
Xr ( mg/l )≈1SVI
=106
90 mg/l
= 11111 mg/l MLSS atau 10000 mg/l MLVSS
Kebutuhan Oksigen di tangki aerasi, dapat dihitung dari persamaan produksi Lumpur :
Px = Yobs Q (So – S)/1000 (Kg/hari)
= (0,36) x12960 m3/hari x (280-117.6 gr/m3)/ 1000
= 757.7 Kg/hari
10
Kebutuhan Oksigen per hari adalah :
Kg O2/hari = Q (So - S )1000 . f - 1.42 Px
Kg O2/hari =
12960 m3 /hari (280 - 117 .6 )1000 (0,7 ) - 1.42 (757.7)
= 1930.786 Kg/hari
8. Settling Tank 2
Jumlah tangki = 5
Debit rata2 (Q) = 0,15 m3/s
Waktu detensi (td) = ± 6 jam
Volume tangki = Q x td = 0,15 m3/s x 21600detik = 3240 m3dibulatkan
menjadi 3500 m3
Rencana kedalaman = 4 m
Rencana panjang = 18 m
Rencana lebar = 10 m
Cek td = 3500/ Q = 3500 m3 / 0,15 m3/s = 23333.33 s = 6.48jam
Lahan u/ Settling Tank = p x l x jml bak = 18 x 10 x 5 = 900 m2
9. Receiving Tank
Jumlah tangki = 2
Debit rata2 (Q) = 0,15 m3/s
Waktu detensi (td) = ± 3 jam
Volume tangki = Q x td = 0,15 m3/s x 10800 detik = 1620 m3dibulatkan
menjadi 1800 m3
Rencana kedalaman = 5 m
Rencana panjang = 16 m
Rencana lebar = 12 m
Cek td = 1800/ Q = 1800 m3 / 0,15 m3/s = 12000 s = 3,33 jam
Lahan u/ Settling Tank = p x l x jml bak = 16 x 12 x 2 = 1344 m2
11
LUAS LAHAN TOTAL
N0 TAHAPAN PROSES Luas
1 Tangki Ekualisasi 80m2
2 Bak Fatpit 2000 m2
3 Cooling Pond 1500 m2
4 Anaerobic Bioreactor 126100 m2
5 Gas Holder 80 m2
6 Settling Tank 480 m2
7 Aerobic Bioreactor 49200 m2
8 Settling Tank 2 900 m2
9 Receiving tank 1344 m2
Total 181684 m2 = 18.2 ha
Gambaran tempat pengolahan :
Gambar 1. Palm Oil Mill Effluen
12
Gambar 2.TangkiEkualisasi
Gambar 3. Bak Fat Pit
13
Gambar 4. Cooling Pond
Gambar 5. Kolam Anaerobik
14
Gambar 6. Gas Holder
Gambar 5. Kolam Aerobik
15
16
17
Recommended