BAB IV

PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN LUMPUR TINJA

4.1 Gambaran Umum Perencanaan Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja (IPLT)

Untuk perencanaan kali ini diasumsikan alur dari proses inlet dari biodigester hingga

efluen yang berupa solid masuk ke unit Sludge Drying Bed (SDB) sedangkan efluen berupa

liquid masuk ke unit Anaerobic Baffled Reactor (ABR). Berikut ini alur inlet hingga outlet

IPLT sebagai berikut:

Gambar 4.1 Alur Inlet hingga Outlet IPLT

4.2 Perhitungan Jumlah Lumpur Yang Masuk IPLT

Dalam perhitungan lumpur yang masuk ke dalam IPLT, maka diketahui kapasitas

septic tank, ataupun dapat dihitung dari laju atau kapasitas lumpur tinja untuk masing-masing

orang ( cairan maupun endapan) sebesar 0,5 L/orang/hari. Pertama-tama dihitung dari

banyaknya jumlah rumah / jumlah orang, sebagaimana perhitungan berikut ini :

Total Jumlah Penduduk = 120.000 orang

Penduduk setiap KK = 5 orang / KK

Jumlah KK Dilayani = 120.000 / 5

= 24.000 KK

Q ABR 1,1 m3/hari

Efluent: 10 % Cairan0,1 m3/hari

Q SDB 50%1 m3/hari

Q ABR 50%1 m3/hari

Q input (Biodigester)2 m3/hari

Dalam pelayanan untuk sistem septic tank, maka dilakukan pengurasan 3 tahun sekali

untuk sistem septic tank.

Maka, dalam satuan hari, pelayanan IPLT ini selama 1095 hari (dimana dalam 1

tahun=365 hari).

Pelayanan untuk KK setiap harinya yang masuk ke dalam IPLT adalah

= 24.000 KK / 1095 hari

= 22 KK / hari

Maka dari itu, pelayanan pengurasan septic tank per-KK yang masuk ke dalam IPLT

adalah sebesar 22 KK per-hari

Dengan HRT selama 10 hari, yaitu waktu kerja dalam biodigester

Direncanakan akan dibuat 10 unit biodigester (dijelaskan lebih lanjut pada sub-bab

selanjutnya)

Karena kapasitas dari septic tank yang digunakan untuk masing-masing KK adalah

sebesar 1 m3

Karena ada 10 unit biodigester, maka jika KK yang masuk per-hari adalah 22 KK,

maka dibagi dengan unit digesternya, sebagai perhitungan berikut ini:

= 22 KK / 10 unit

= 2,22 KK per-unit digester / harinya

= 2 KK yan dilayani untuk 1 unit digester

Hasil perhitungan ini berarti jumlah KK yang masuk di setiap unit digester, berarti 1

unit digester dapat menampung 2 KK.

Jika 2 KK dengan kapasitas septic tank adalah sebesar 1 m3, maka volume yang

masuk ke dalam digester adalah sebesar 2 m3/ hari

Karena HRT atau waktu kerja adalah selama 10 hari, maka volume yang masuk untuk

masing-maing digester adalah sebesar 20 m3/hari

4.3 Perencanaan Biodigester

4.3.1 Gambaran Umum

Digester yang digunakan dalam Perencanaan IPLT ini adalah menggunakan tipe

Fixed Dome digester, dengan fungsi utama dari digester itu sendiri adalah stabilitator, atau

menyeimbangkan kadar antara solid, liquid, maupun volatile solid-nya, yaitu kadar organik

yang ada dalam fase solid, namun, volatile dapat lepas ke udara dalam bentuk gas metan

(CH4) apabila ada proses digest dengan waktu tertentu, untuk itu biodigester ini digunakan

sebagai pilihan alternatif dari pengolahan lumpur tinja Kota Kediri, karena akan

memaksimalkan efisiensi proses pengolahan karena lumpur tinja yang masuk telah

distabilisasikan di dalam reaktor yaitu biodigester.

Selain itu, biodigester ini lebih direkomendasikan untuk dipilih dalam perencanaan

pengolahan lumpur tinja dibandingkan dari sistem pengolahan yang menggunakan kolam

anaerobik, karena dalam alternatif penggunaan digester ini, faktor emisi gas yang lepas

sangat dipertimbangkan, jika dalam sistem kolam pengolahan, maka emisi gas metan (CH4)

yag lepas ke udara tidak diperhitungkan, bahkan terkesan dibiarkan. Maka dari itu, dipilih

alternatif dari pengolahan menggunakan biodigester, selai emisi gas CH4 dapat dikendalikan,

bahkan biogas yang ditimbulkan dapat dimanfaatkan pula dalam bentuk berbagai macam

energi-energi yang lain (misal listrik, gas bahan bakar, dsb)

Gambar 4.2 Biodigester Tipe Fixed Dome

4.3.2 Perhitungan Dimensi Digester

Dalam perhitungan dimensi digester ini, sebelumnya diketahui bahwa dalam

pengolahan atau proses stabilisasi yang ada dalam biodigester ini HRT (lama waktu kerja dari

biodigester) ini adalah rata-rata selama 10 hari, karena ketika proses berlangsung hingga 10

hari, maka C/N rasio dari lumpur yang telah distabilisasi dalam biodigester telah memenuhi

dan mencukupi untuk melakukan proses degradasi, dan lumpur yang berupa fix solid sudah

berbentuk lumpur padat, dengan tidak ada kadar volatile organic solid yang ada di dalamnya.

4.3.2.1 Volume Lumpur Yang Masuk

Sperti yang telah dijelaskan pada sub-bab selanjutnya, adalah sebagai berikut :

Pelayanan untuk KK setiap harinya yang masuk ke dalam IPLT adalah

= 24.000 KK / 1095 hari

= 22 KK / hari

Maka dari itu, pelayanan pengurasan septic tank per-KK yang masuk ke dalam IPLT

adalah sebesar 22 KK per-hari

Dengan HRT selama 10 hari, yaitu waktu kerja dalam biodigester

Direncanakan akan dibuat 10 unit biodigester (dijelaskan lebih lanjut pada sub-bab

selanjutnya)

Karena kapasitas dari septic tank yang digunakan untuk masing-masing KK adalah

sebesar 1 m3

Karena ada 10 unit biodigester, maka jika KK yang masuk per-hari adalah 2 KK,

maka dibagi dengan unit digesternya, sebagai perhitungan berikut ini :

= 22 KK / 10 unit

= 2,2 KK per-unit digester / harinya

= 2 KK (dibulatkan untuk angka keamanan)

Jika 2 KK dengan kapasitas septic tank adalah sebesar 1 m3, maka volume yang

masuk ke dalam digester adalah sebesar 2 m3/ hari

Karena HRT atau waktu kerja adalah selama 10 hari, maka volume yang masuk untuk

masing-maing digester adalah sebesar 20 m3/hari

Atau bisa diasumsikan bahwa setiap hari ada 22 KK yang masuk, maka akan

didapatkan 22 m3 lumpur yang masuk ke IPLT, maka volume 22 m3/hari atau 25

m3/hari (untuk angka keamanan) tersebut akan masuk di satu unit digester, untuk di

proses stabilisasikan selama 10 hari

Karena terdapat 10 unit digester, sistem input lumpur digunakan secara bergantian

pada unit-unit lain, ketika sudah mencapai waktu 10 hari, maka unit yag pertama kali

diisi sudah dapat digunakan untuk input lumpur selanjutnya, begitu seterusnya pada

unit-unit yang lainnya

4.3.2.2 Perhitungan Dimensi Masing-masing Unit Digester

Volume lumpur yang masuk untuk masing-masing unit biodigester adalah 20 m3

Dari persamaan dimensi geometrikal, maka dapat diasumsikan Vgs + Vf adalah

sebesar 80 %

Vgs + Vf adalah merupakan volume kerja dari unit biodigester yang telah mencakup

dari seluruh volume yang ada di dalam unit reaktor tersebut.

Sehingga V = Vgs + Vf, dimana untuk mencari hasil Vgs+Vf dengan perhitungan

sebagai berikut:

Vgs+Vf = Q x HRT

= 2 m3/hari x 10 hari

= 20 m3

Vgf + Vf = V

V = (Vgf + Vf) / 98%

= 20 m3 / 90%

= 27 m3

Diasumsikan H adalah sebesar 2 m

H sendiri adalah ketinggian untuk proses stabilisasi diluar dari proses pembentukan

gas dan pengendapan fix solid (dapat dilihat dalam gambar terlampir)

Diameter biodigester

D = 1,3078 x V x 1/3

D = 1,3078 x 27 x 1/3

D = 12 m

Ditetapkan faktor f1, yaitu digunakan untuk proses dari pembentukan gas dalam

reaktor biogas, yang nantinya akan digunakan dalam perhitungan ketinggian ruang

pembentukan gas selanjutnya. Faktor yang ditetapkan untuk ketinggian ruang

pembentukan gas adalah sebesar 1/5 dari diameter digester.

F1 = 1/5 x D Biodigester

F1 = 1/5 x 12

F1 = 2 m

Jadi ketinggian untuk pembentukan gas metan (biogas) adalah 2 m

Ditetapkan faktor f2, yaitu digunakan untuk proses dari pengendapan dari lumpur

yang sudah berbentuk fix solid dalam reaktor biogas, yang nantinya akan digunakan

dalam perhitungan ketinggian ruang lumpur selanjutnya. Faktor yang ditetapkan

untuk ketinggian ruang lumpur adalah sebesar 1/9 dari diameter digester.

F2 = 1/9 x D Digester

F2 = 1/9 x 12

F2 = 1,5 m

Jadi ketinggian untuk pengendapan lumpur/ruang lumpur adalah 1,5 m

Setelah itu didapatkan ketinggian total dari biodigester adalah jumlah dari H asumsi +

Hf1+ Hf2

H total = Hasumsi + Hf1 + Hf2

H total = 2 + 2 + 1,5

H total = 5,5

Jadi ketinggian total dari biodigester ini adalah sebesar 5,5.

Karena digunakan tipe biodigester fix dome, maka ruang pembentukan gas

ditempatkan diatas permukaan tanah, untuk mempermudah akses dalam pengambilan

biogas yang terbentuk (dapat dilihat dalam gambar terlampir)

Ditetapkan faktor R1, yaitu digunakan untuk proses dari pembentukan biogas (gas

metan) dalam reaktor biogas, yang nantinya akan digunakan dalam perhitungan

diameter dari ruang lumpur selanjutnya. Faktor yang ditetapkan untuk ketinggian

ruang lumpur adalah sebesar 0,725 dari diameter digester.

R1 = 0,725 x D Digester

R1 = 0,725 x 12

R1 = 9

Sehingga, dapat diketahui bahwa diameter lengkungan bagian atas untuk ruang

pembentukan biogas adalah sebesar 9 m

Ditetapkan faktor R2, yaitu digunakan untuk proses dari pengendapan dari lumpur

yang sudah berbentuk fix solid dalam reaktor biogas, yang nantinya akan digunakan

dalam perhitungan diameter ruang lumpur selanjutnya. Faktor yang ditetapkan untuk

ketinggian ruang lumpur adalah sebesar 1,00625 dari diameter digester.

R2 = 1,0625 x D Digester

R2 = 1,00625 x 12

R2 = 12 m

Sehingga, dapat diketahui bahwa diameter lengkungan bagian bawah untuk ruang

pembentukan biogas adalah sebesar 12 m, karena selisih tidak signifikan dan untuk

mempermudah bangunan konstruksi dari reaktor biogas ini, maka diameter ruang

lumpur disamakan dengan diameter biodigester, yaitu sebesar 12 m.

4.3.2.3 Proses Degradasi Dalam Biodigester

Meskipun dalam biodigester hanya ada proses stabilisasi, dalam biodigester juga

terjadi proses degradasi atau removal dari Total Solid, BOD, maupun COD.Karena dalam

biodigester ini berlangsung secara anaerobik, di mana bakteri metanogenenis berperan dalam

melakukan proses removal atau proses degradasi tersebut. (Saragih, FT UI, 2010)

Removal BOD

Diketahui bahwa removal BOD adalah sebesar 80 %, dimana dalam perencanaan ini

akan dibandingkan antara BOD yang merupakan baku mutu dengan BOD yang

dimiliki oleh lumpur tinja maka dapat dilakukan perhitungan seperti di bawah ini :

BOD Baku Mutu

BODin = 5000 mg/L

BODef = (100%-removal BOD) x BODin

= (100% - 80%) x 5000 mg/L

= 1000 mg/L

BOD Lumpur Tinja

BODin = 390 mg/L

BODef = (100%-removal BOD) x BODin

= (100% - 80%) x 390 mg/L

= 78 mg/L

Dari perhitungan diatas maka dapat diketahui setelah lumpur tinja diproses dalam unit

digester maka didapatkan BOD efluen dari lumpur tinja sebesar 78 mg/L dimana

BOD efluen tidak melebihi batas baku mutu.

Removal COD

Diketahui bahwa persentase removal COD adalah sebesar 60 %, dengan rasio

BOD/COD 0,75 maka dapat didapatkan CODin adalah sebesar 520 mg/L. Dimana

dalam perencanaan ini akan dibandingkan antara COD yang merupakan baku mutu

dengan COD yang dimiliki oleh lumpur tinja maka dapat dilakukan perhitungan

seperti di bawah ini:

COD Baku Mutu

CODin = 6667 mg/L

CODef = (100%-removal COD) x CODin

= (100% - 60%) x 6667 mg/L

= 2666 mg/L

COD Lumpur Tinja

CODin = 520 mg/L

CODef = (100%-removal COD) x CODin

= (100% - 60%) x 520 mg/L

= 208 mg/L

Dari perhitungan diatas maka dapat diketahui setelah lumpur tinja diproses dalam unit

digester maka didapatkan COD efluen dari lumpur tinja sebesar 208 mg/L dimana

COD efluen tidak melebihi batas baku mutu.

Removal Total Solid (TS)

Diketahui bahwa removal persentase dari total solid adalah 60 %, Dimana dalam

perencanaan ini akan dibandingkan antara TS yang merupakan baku mutu dengan TS

yang dimiliki oleh lumpur tinja maka dapat dilakukan perhitungan seperti di bawah

ini:

Total Solid Baku Mutu

TSin = 40000 mg/L

TSef = (100%-removal TS) x TSin

= (100% - 60%) x 40000 mg/L

= 16000 mg/L

Total Solid Lumpur Tinja

TSin = 733 mg/L

TSef = (100%-removal TS) x TSin

= (100% - 60%) x 733 mg/L

= 293 mg/L

Dari perhitungan diatas maka dapat diketahui setelah lumpur tinja diproses dalam unit

digester maka didapatkan TS efluen dari lumpur tinja sebesar 208 mg/L dimana TS

efluen tidak melebihi batas baku mutu.maka dapat diperhitungkan sebagai berikut ini :

TSin = 40000mg/L

TSef = (100 – 60)% x 40000mg/L

TSef = 16000 mg/L