PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH (IPAL)

DENGAN MENGGUNAKAN KOMBINASI SISTEM ANAEROBIK –

AEROBIK PADA PABRIK TAHU “DUTA”

MALANG

Diana Khusna Mufida1, Moh. Sholichin

2, Chandrawati Cahyani

3

1Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya 2 Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Universitas Brawijaya

3 Dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Universitas Brawijaya

Universitas Brawijaya – Malang, Jawa Timur, Indonesia

Jln. MT Haryono 167 Malang 65145 Indonesia

e-mail: didyde13@gmail.com

ABSTRAK

Pabrik Tahu DUTA Malang yang berkapasitas produksi 900 kg kedelai perhari

menghasilkan limbah cair sebesar 17,745 m3 dengan kualitas BOD5, COD, TSS, dan pH

berturut – turut adalah 1.340 mg/L, 1.852 mg/L, 1.520 mg/L, dan 4,09. Berdasarkan baku

mutu limbah cair yang telah ditentukan oleh pemerintah, maka dibutuhkan perencanaan

instalasi pengolahan limbah cair pabrik tahu tersebut. Untuk mengolah limbah cair pabrik

tahu dapat menggunakan kombinasi sistem anaerobik – aerobik dengan biofilter karena

limbah cair pabrik tahu dapat terurai secara biologis dengan peranan mikroorganisme.

Instalasi yang dibutuhkan yaitu bak pemisah minyak, bak ekualisasi, bak anaerobik dan

bak aerobik yang dilengkapi biofilter, serta bak penjernih. Bak pemisah minyak

multifungsi untuk saponifikasi, bak ekualisasi dapat menurunkan kadar TSS, bak anaerobik

memiliki efisiensi sebesar 75 % dan efisiensi bak aerobik 95 %, serta bak penjernih yang

dilengkapi dengan pompa sirkulasi lumpur. Dari pengolahan tersebut tidak didapatkan

lumpur dan diperkirakan BOD5, COD, TSS berturut – turut sebesar 15,9 mg/L , 22,0 mg/L,

1,5 mg/L, dan pH 6,50.

Kata kunci: limbah cair pabrik tahu, IPAL, pemisah minyak, ekualisasi, anaerobik,

aerobik, biofilter, penjernih.

ABSTRACT

DUTA tofu factory Malang has production capacity of 900 kg soybean per day

relase 17.745 m3 wastewater with quality BOD5, COD, TSS, and pH respectively are

1.340 mg / L, 1.852 mg / L, 1.520 mg / L, and 4,09. Based on effluent quality standards set

by the government, there should be need a planning about water treatment plant for the

factory. For tofu factory wastewater can use a combination of anaerobic - aerobic systems

with biofilter because the tofu wastewater is biodegradable with the action from

microorganisms. The installations that needed are skimmer, equalization basin,

anaerobic and aerobic basin completed with biofilter, also clarifier. Skimmer is

multifunctional for saponification, equalization basin can reduce TSS, anaerobic basin

has an efficiency of 75% and aerobic has an efficiency of 95 %, clarifier is completed

with sludge circulation pump. The treatment is not relase any sludge and estimated BOD5,

COD, TSS respectively are 15,9 mg / L, 22,0 mg / L, 1,5 mg / L, and pH 6,50.

Keywords: tofu wastewater, IPAL, skimmer, equalization, anaerobic, aerobic, biofilter,

clarifier

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Industri tahu merupakan salah satu

industri pangan yang berpotensi dalam

pencemaran air dari limbah cair yang

dihasilkannya. Tahu dibuat dengan bahan

baku utama berupa kedelai dan mem-

butuhkan banyak air dalam setiap tahapan

proses pembuatannya. Dari hasil proses

produksi tahu tersebut didapatkan tahu

untuk dikonsumsi, ampas tahu untuk

pakan ternak atau pemanfaatan lainnya

serta limbah cair.

Limbah cair yang dihasilkan dari

setiap proses pembuatan tahu mempunyai

debit yang cukup besar. Untuk setiap 1 kg

bahan baku kedelai dibutuhkan rata-rata

45 liter air dan akan dihasilkan limbah

cair berupa whey tahu sebanyak 43,5 liter

(Nuraida dalam Amir Husin 2008:1).

Whey mengandung bahan-bahan organik

berupa protein, karbohidrat, lemak dan

minyak yang tinggi (Nurhasan dan

Pramudyanto, 1987 dalam Amir Husin

2008:1). Limbah cair tahu dengan karak-

teristik mengandung bahan organik tinggi,

suhu mencapai 40oC - 46

oC, kadar BOD5

(6.000 - 8.000 mg/l), COD (7.500 -14.000

mg/l), TSS dan pH yang cukup tinggi pula

(Herlambang, 2002:15).

Pabrik Tahu DUTA merupakan

salah satu industri tahu yang berada di

kota Malang. Pabrik tahu DUTA

berkapasitas produksi 900 kg kedelai/hari.

Namun, Pabrik Tahu DUTA belum

melakukan pengolahan terhadap limbah

cair tahu yang dihasilkannya. Limbah cair

dari proses produksi tahu tersebut

merupakan limbah cair organik bio-

degradable yang berpotensi untuk men-

cemari lingkungan air pada sungai

Sumpil. Oleh karena itu, Pabrik Tahu

DUTA membutuhkan sebuah instalasi

pengolahan air limbah (IPAL) yang

ekonomis dalam hal pengadaan dan

pengoperasian ketika sudah dibangun.

Banyak teknologi untuk mengolah

limbah cair organik, salah satu cara untuk

mengatasi masalah limbah cair industri

tahu adalah dengan kombinasi pengolahan

anaerobik dan aerobik.

1.2. Identifikasi Masalah

Pokok permasalah yang dapat

diidentifikasi adalah sebagai berikut:

1. Tidak adanya usaha pengelolahan

limbah cair dari proses produksi tahu.

2. KualitasBOD, COD, TSS dan pH

belum memenuhi Keputusan Gurbernur

Jatim Nomor 72 Tahun 2013 tentang

Baku Mutu Air Limbah Bagi Industri

dan/atau Kegiatan Usaha Lainnya.

3. Limbah cair tahu berpotensi untuk

mencemari lingkungan air.

4. Pabrik Tahu DUTA memiliki modal

yang terbatas dan luas lahan yang

terbatas untuk pembangunan (IPAL) .

1.3. Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penelitian yang

dilakukan adalah mendapatkan desain

IPAL yang sesuai untuk memberi

masukan kepada Pabrik Tahu DUTA

Malang maupun pihak yang terkait agar

melakukan pengolahan terhadap limbah

cair yang dihasilkan dari proses produksi

tahu. Dengan adanya pengolahan air

limbah tahu, maka kesehatan dan estetika

lingkungan sekitar bisa ditingkatkan.

.

2. METODOLOGI PENELITIAN

2.1. Lokasi Studi

Lokasi penelitian berada di Pabrik

Tahu DUTA pada Jalan Sumpil I, Kel.

Purwodadi, Kec.Blimbing, Kota Malang.

Gambar 1. Lokasi penelitian

U

2.2. Tahap – Tahap Penelitian

Tahap – tahap dalam penelitian ini

adalah sebagai berikut:

Gambar 2. Diagram alir penelitian

2.3. Penentuan Model IPAL Beberapa kriteria dalam penentuan

model IPAL untuk pabrik tahu DUTA

adalah sebagai berikut:

a. Sistem pengoperasian dan pengolahan-

nya harus mudah.

b. Efisiensi dari pengolahan limbah harus

mampu memnghasilkan buangan yang

memenuhi baku mutu air yang telah

ditentukan.

c. Lahan yang diperlukan untuk pem-

bangunan instalasi tidak terlalu besar.

d. Konsumsi energi, baik listrik maupun

energi yang lain diharapkan rendah.

e. Mampu menguraikan air limbah

dengan beban BOD yang cukup besar.

f. Dapat meminimalkan padatan tersus-

pensi (TSS).

g. Biaya pembangunan instalasi dan biaya

perawatan harus sesuai dengan skala

industri kecil atau rumahan.

2.4. Perencanaan dan Perhitungan

Desain IPAL

Dalam perencanaan dan per-

hitungan desain IPAL kombinasi sistem

anaerobik dan aerobik akan dihitung

desain standar yaitu bak pemisah minyak,

bak ekualisasi, bak anaerobik dan bak

aerobik, dan bak penjernih. Berikut ini

merupakan bagan proses pengolahan lim-

bah sederhana kombinasi sistem anaerobik

– aerobik:

Gambar3. Gambar bagan proses pengolahan

limbah sederhana kombinasi sistem anaerobik-

aerobik

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Pengukuran Debit Limbah Cair

Pabrik Tahu

Pengukuran debit limbah tahu di-

lakukan dengan cara menghitung volume

air yang dibutuhkan dalam setiap proses

pembuatan tahu pada Pabrik Tahu DUTA

Malang.

Air yang ditambahkan dalam se-

tiap proses tersebut ditakar dengan

menggunakan kaleng yang mempunyai

volume 5,25 liter. Berikut ini merupakan

tabel perkiraan kebutuhan air dan limbah

cair yang dihasilkan pada proses

Mulai

Identifikasi Masalah

Pengumpulan Data

Kajian Pustaka

Pengukuran Debit

Perencanaan dan Perhitungan

Desain IPAL

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Pengukuran

Lahan Sampling dan

Analisa

Membandingkan Data Kualitas

Limbah Cair Tahu terhadap

Keputusan Gurbernur Jatim

Nomor 72 Tahun 2013

- Data Debit Limbah

Cair Pabrik Tahu

- Data BOD, COD,

TSS dan pH Limbah

Cair Tahu

Penentuan Model IPAL dengan

Kombinasi Sistem Anaerobik –

Aerobik

Data – Data

Perusahaan

Effluent

Industri tahu Tahu

Influent

(Limbah cair)

Bak

ekualisasi

Pemanfaatan

lain

Ampas tahu

Bak

anaerobik

Bak

aerobik

Bak

penjernih

Bak pemisah

minyak

pemasakan kedelai hingga menjadi tahu

pada pabrik tersebut:

Tabel 1. Hasil pengukuran debit

Proses

9 Kg Kedelai

Kebutuhan Air Hasil Limbah Cair

(liter) (liter)

Pencucian 21 21

Perendaman 33,6 33,6

Penggilingan 10 -

Pemasakan 63 -

Penyaringan 52,5 -

Penggumpalan 8 74,88

Pengepresan 5,25 16,97

Perendaman 21 21

Lain-lain 10 10

Total 224,35 177,45

900 Kg Kedelai 22.435 17.745

Sumber: Hasil perhitungan

Tabel 2. Neraca Keseimbangan Bahan untuk 9

kg Kedelai

Air

(L)

Kedelai

(kg)

Tahu

(kg)

Ampas

(kg)

Air

Cuka

(L)

Limbah

(L)

224,35 9 23,62 10,00 22,28 177,45

233,35 233,35

Sumber: Hasil perhitungan

3.2. Sampling dan Analisa Kualitas

Limbah Cair Pabrik Tahu

3.2.1. Pengambilan Sampel

Pengambilan sampel limbah cair

tahu dilakukan dengan metode grab

sampling.

Tabel 3. Volume Sampel Limbah Cair Tahu

Proses

Air

limbah Sample

(liter) (liter)

Pencucian 21,00 0,18

Perendaman 33,60 0,28

Sisa penggumpalan

(bersifat asam) 70,13 0,59

Pengepresan 18,60 0,15

Perendaman tahu 24,80 0,21

Lain-lain 10,00 0,08

Total 177,45 1,50

Sumber: Hasil perhitungan

3.2.2. Analisa Kualitas Limbah Cair

Pabrik Tahu

Analisa kualitas limbah cair pabrik

pabrik tahu disajikan pada tabel dibawah

ini:

Tabel 4. Hasil Analisa Kualitas Limbah

Cair Pabrik Tahu

Parameter

Kadar

Baku

mutu*

Limbah cair

Pabrik Tahu

DUTA**

(mg/L) (mg/L)

pH 6,0 - 9,0 4,09

BOD 150 1.340

COD 300 1.852 TSS 100 1.520

Vol.air limbah maks 20 19,72

(m3/ton kedelai)

*) Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 72

Tahun 2013, Lamp. 1:17

**) Hasil analisa Laboratorium

Dari hasil analisa pada Tabel 4 dapat

diketahui bahwa kualitas limbah cair

pabrik tahu belum memenuhi baku mutu

yang ditentukan. Oleh karena itu, perlu

dilakukan pengolahan terhadap limbah

cair tersebut.

3.3. Perencanaan dan Perhitungan

Desain IPAL

3.3.1. Desain Proses IPAL untuk

Limbah Cair Pabrik Tahu

Desain proses IPAL untuk limbah

cair pabrik tahu didasarkan pada kriteria

kebutuhan pada lokasi studi. Menurut

kajian teori pada bab sebelumnya dan

beberapa penelitian yang telah dilakukan,

maka didapatkan desain proses sebagai

berikut:

a. Seluruh limbah cair yang dihasilkan

akan dialirkan melalui saluran limbah

menuju ke bak pemisah lemak atau

minyak.

b. Setelah dari bak pemisah minyak

dialirkan menuju ke bak ekualisasi

yang berfungsi sebagai penampung

limbah dan kontrol aliran air limbah.

c. Limpasan limbah cair dari bak

ekualisasi dialirkan ke bak anaerob

dengan aliran dari atas kebawah

dilengkapi biakan melekat aliran turun (downflow attached growth).

Bak anaerob tersebut dapat

menggunakan media biofilter berupa

susunan plastik yang dapat berbentuk

silang (crossflow) maupun tubular.

Jumlah dari bak anerobik adalah dua

ruangan berisi mikroorganisme yang

mampu membentuk lapisan biofilm

pada beberapa hari operasi. Lapisan

biofilm tersebut akan berfungsi untuk

menguraikan bahan organik yang

belum larut pada bak pengendap

awal.

d. Setelah diolah didalam bak anaerobik,

limbah cair dialirkan ke bak aerobik.

Proses yang digunakan dalam bak

aerobik adalah proses biakan melekat

tercelup aliran turun (downflow

submerged attached growth

processes). Biofilter pada bak aerobik

ini juga menggunakan media dari

susunan plastik berbentuk silang

(crossflow) maupun tubular.

Gambar 4. Desain pengolahan limbah cair pabrik tahu

Gambar 5. Desain IPAL Pabrik Tahu DUTA Malang

e. Pengolahan dilakukan dengan

diaerasi menggunakan blower sehing-

ga mikroorganisme akan mengurai-

kan zat organik dan berkem-bangbiak

menempel pada media biofilter. Oleh

karena itu, pada proses penguraian

secara aerobik ini limbah cair akan

kontak dengan biakan mikro-

organisme yang melekat pada media

biofilter dan mikroorganisme yang

tersuspensi.

f. Limbah cair yang telah diolah dalam

bak aerobik akan dialirkan menuju ke

bak penjernih. Lumpur yang masih

terdapat di bak penjernih akan

disirkulasi dengan cara dipompa

kembali menuju bak aerobik. Proses

tersebut akan berlangsung terus me-

nerus selama pengolahan.

3.3.2. Perhitungan Desain

3.3.2.1. Desain Bak Pemisah Lemak/

Minyak

Desain bak pemisah minyak direncanakan

dengan dua alternatif, yaitu:

a. Alternatif 1

Bak pemisah minyak/skimmer diren-canakan untuk mengurangi beban

organik berupa lemak. Bak pemi-

sah minyak didesain dengan inlet

yang diletakkan didasar bak agar

minyak mudah mengapung keatas.

Minyak/lemak yang telah menga-

pung ke permukaan akan di-

scrap/dikikis menggunakan scraper

dengan jangka waktu 1 – 2 minggu

sekali tergantung dari jumlah

minyak/lemak yang dihasilkan.

Scraper dapat menggunakan serok,

stainless pipih panjang, kayu,

maupun alat bantu lainnya.

Pengikisan akan dilakukan secara manual mengingat lemak/minyak

dari limbah cair pabrik tahu hanya

berjumlah sedikit.

Lemak/minyak yang telah dikikis oleh scraper akan dikumpulkan dan

dibuang ke petugas kebersihan yang

ada di kampung/ dinas kebersihan

terkait. Tidak terdapat penampung

minyak dan overflow weir.

Outlet limbah cair selanjutnya akan

dialirkan menuju bak ekualisasi

melalui pipa.

b. Alternatif 2

Pada dasarnya perencanaan alternatif 2

sama dengan alternatif 1, perbedaannya

adalah sebagai berikut:

Minyak/ lemak yang telah menga-

pung dikikis dengan scraper dan

didorong keluar dari skimmer

menuju bak penampung minyak

dengan melewati overflow weir.

Pada bak penampung minyak akan dilakukan saponifikasi atau penya-

bunan terhadap minyak yang ter-

kumpul. Saponifikasi dapat meng-

gunakan basa kuat NaOH dan KOH.

Untuk menghasilkan sabun yang

keras dapat digunakan NaOH, dan

untuk menghasilkan sabun yang

lunak/ sabun cair digunakan KOH.

Bahan baku dan bahan pendukung

untuk saponifikasi adalah lemak/

minyak dan senyawa alkali (bersifat

basa), umumnya yaitu NaCl,

Na2CO3, NH4OH dan ethanol.

Produk dari saponifikasi dapat disertakan menuju bak ekualisasi.

Sabun yang dihasilkan tersebut

sangat mudah larut didalam air, dan

mudah berbusa. Sifat basa dari

produk sabun tersebut dapat

membantu menaikkan pH limbah

cair pabrik tahu. Jumlah basa kuat

yang ditambahkan untuk saponifi-

kasi sebanding dengan jumlah

limbah yang dihasilkan.

Gambar 6. Desain bak pemisah minyak / skimmer) (Alternatif 2)

c. Perhitungan dimensi

Data:

Debit limbah cair = 17,745 m3/hari

Waktu produksi limbah (t) = 10 jam

Perhitungan:

Flow rate = Q (m3/hari) / t (jam)

= 17,745 / 10

= 1,775 m3/jam

Volume bak yang diperlukan Waktu tinggal direncanakan selama 2

jam

Volume bak

= Flow rate x waktu tinggal

= 1,775 m3/jam x 2 jam

= 3,55 m3 ~ 3,60 m

3

Perencanaan dimensi bak

P x L x t = 2,50 x 1,20 x 1,20 m

Volume = 2,50 X 1,20 X 1,20 m

= 3,60 m3

Kadar minyak limbah cair adalah 26 mg/L (Bapeda Medan, 1993 dalam

Nurhamaswaty, 2008:14)

Vol. minyak = 17.745 L/hr x 26 mg/L

= 461.370 mg/hr

= 0,461 L/hari

3.3.2.2.Desain Bak Ekualisasi (Bak

Penampung Limbah Cair)

Perencanaan bak ekualisasi dilaku-

kan dengan memanfaatkan sisa ruangan

dari kolam penampungan yang telah

digunakan sebagian untuk bak pemisah

lemak. Bak ekualisasi akan dilengkapi

dengan pompa submersible yang kan

memompa limbah cair dari bak ekualisasi

menuju bak anaerobik. Desain bak

ekualisasi/ bak penampung limbah cair

adalah sebagai berikut:

a. Perhitungan dimensi

Dari kolam penampungan yang telah

tersedia, maka didapatkan dimensi bak

ekualisasi yaitu:

Panjang = 9,00 m – 1,20 m – 0,15 m

= 7,65 m

Lebar a = 3,65 m

Lebar b = 4,50 m

Volume tampunganmaksimum

= 0,5 x (3,65 +4,50) x 7,65 x 3

= 93,52 m3

Syarat:

Vol. tampungan maksimum > Q limbah

93,02 m3 > 17,745 m

3 ….memenuhi

b. Penentuan inlet dan outlet

Inlet bak ekualisasi direncanakan berdia-

meter 4 inch sesuai dengan outlet dari

skimmer dan untuk outletnya diren-

canakan menggunakan pipa PVC dengan

diameter yang disesuaikan dengan outlet

dari pompa submersible.

c. Sludge removal

Sludge removal direncanakan membuat

saluran di dasar bak ekualisasi dengan

slope 0,02 agar lumpur mudah terkumpul.

Lumpur yang telah terkumpul kemudian

dapat ikut dipompa menuju bak ekualisasi.

Gambar 7. Desain bak pemisah minyak / skimmer dan bak ekualisasi

3.3.2.3. Pompa Limbah Cair pada Bak

Ekualisasi

Pompa limbah cair yang dibutuh-

kan harus disesuaikan dengan besarnya

debit limbah cair yang dipompa tiap hari.

Pompa digunakan untuk memompa

limbah cair dari bak ekualisasi ke bak

anaerobik. Perencanaan pompa pada bak

ekualisasi yakni sebagai berikut:

a. Perhitungan flow rate

Debit limbah cair = 17,745 m3/hari

Dengan 10 jam kerja, sehingga:

Flow rate = 1,775 m3/jam

= 29,6 liter/menit

b. Penentuan pompa

Dengan debit limbah cair 29,6 liter/menit

dibutuhkan spesifikasi pompa sebagai

berikut:

Kapasitas : 20 - 140 liter/menit

Tipe : Submersible pump

Total head : 1 – 6 m

Daya listrik : 250 watt

Rekomendasi : Pompa Pedrollo TOP 1

(atau setara)

3.3.2.4. Bak anaerobik

Bak anaerobik akan dilengkapi

dengan media biofilter berupa media

sarang tawon/ honey comb yang bertipe

crossflow. Perencanaan bak anaerobik

yaitu sebagai berikut:

a. Data perencanaan:

Debit limbah cair = 17,745 m3/hari

Perkiraan suhuin = 35oC – 37

oC

BODin = 1.340 mg/L

CODin = 1.852 mg/L

Efisiensi = 60 % - 90 %

(Metcalf & Eddy, 2003:893)

Diasumsikan efisiensi sebesar 75%,

sehingga:

BODout = 25 % x BODin = 335 mg/l

CODout = 25 % x CODin = 463 mg/l

b. Beban BOD dan COD didalam

limbah cair (kg/hari)

BOD = Q limbah cair x kadar BOD

= 17,745 (m3/hari) x 1.340 (g/m

3)

= 23.778,3 g/hari = 23,78 kg/hari

COD = Q limbah cair x kadar COD

= 17,745 (m3/hari) x 1.852 (g/m

3)

= 32.863,7 g/hari = 32,86 kg/hari

c. Besar BOD dan COD yang dihi-

langkan dalam bak anaerobik

BOD = Efisiensi x Beban BOD (kg/hr)

= 75% x 23,78 = 17,84 kg/hr

COD = Efisiensi x Beban COD (kg/hr)

= 75% x 32,86 = 24,65 kg/hr

d. Volume media biofilter yang diper-

lukan

Standar beban BOD untuk high rate

dengan packing material berupa plastik

adalah 0,6 – 3,2 kg BOD/m3.hari

(Metcalf & Eddy, 2003:893).

Direncanakan standar beban BOD yang

digunakan sebesar 2,5 kg BOD/m3.hari.

Vol. = Beban BOD / Standar beban BOD

=17,84 (kg/hari) / 2,5 (kg/m3.hari)

= 7,13 m3

e. Volume bak anaerobik

Volume media biofilter adalah 60% dari

jumlah volume efektif (Dept. PU,Pd-T-04-

2005-C), sehingga volume bak yang

diperlukan adalah:

Vol. = 100/60 x vol.media biofilter

= 100/60 x 7,13 m3

= 11,89 m3 ~ 12,00 m

3

Direncanakan kolam anaerobik dengan 2

ruang sehingga:

Vol.reaktor anaerobik rerata

=12,00 m3 : 2 = 6,00 m

3

f. Waktu tinggal dalam reaktor atau

bak anaerobik rata-rata

Untuk beban COD 12 – 30 kg/m3.hari dan

suhu rata-rata 36oC, waktu tinggalnya

adalah 3 – 8 jam (Metcalf & Eddy,

2003:1022). Waktu tinggal :

=volume reaktor (m3)

Q(m3 hari ) x 24 jam/hari

=6,00 (m3)

17,745 (m3 hari ) x 24 jam/hari

= 8,10 jam

g. Dimensi reaktor anaerobik

P x L x H = 3,0 x 2,0 x 2,0 m

Ruang bebas = 0,5 m

Vol.efektif total = 3,0 x 2,0 x 2,0

= 12,0 m3

Jumlah ruang = 2 ruang

Tebal dinding = 15 cm

Konstruksi = Beton K275

Perlindungan = Water proofing

3.3.2.5. Bak aerobik

Bak aerobik akan dilengkapi

dengan media biofilter yang sama pada

kolam anaerobik dan akan dilengkapi

dengan blower udara yang berguna

sebagai aerator. Perencanaan bak aerobik

adalah sebagai berikut:

a. Data:

Q limbah cair = 17,745 m3/hari

BODin = 335 mg/L

CODin = 463 mg/L

Efisiensi = 95 %

BODout = 5 % x BODin = 16,75 mg/l

CODout = 5 % x CODin = 23,15 mg/l

Perkiraan suhuin = 28oC – 30

oC

b. Beban BOD dan COD didalam

limbah cair (kg/hari)

BOD = Q x BOD dari anaerobik (g/m3)

= 17,745 (m3/hari) x 335 (g/m

3)

= 5944,58 g/hari

= 5,94 kg/ hari

COD = Q x COD dari anaerobik (g/m3)

= 17,745 (m3/hari) x 463 (g/m

3)

= 8215,94 g/hari

= 8,22 kg/ hari

c. Jumlah BOD dan COD yang

dihilangkan

BOD = 95% x beban BOD didalam

limbah cair (kg/hari)

= 95% x 5,94 kg/ hari

= 5,64 kg/ hari

COD = 95% x beban COD didalam

limbah cair (kg/hari)

= 95% x 8,22 kg/ hari

= 7,81 kg/ hari

d. Volume media yang diperlukan

Volume media yang diperlukan yaitu:

= beban BOD dalam limbah cair (kg/hari)

/ beban BOD per vol.media

= 5,64 / 2,5

= 2,26 m3

e. Volume reaktor

Volume media 55 % dari volume efektif

reaktor (Dept. Pekerjaan Umum, Pd-T-04-

2005-C, 2005:6), sehingga:

Volume reaktor = 100/55 x vol.media

= 100/55 x 2,26 m3

= 4,11 m3 ~ 5,00 m

3

Gambar 8. Desain bak anaerobik dan bak aerobik

f. Waktu tinggal dalam reaktor atau

bak aerobik rata-rata

=volume reaktor (m3)

Q(m3 hari ) x 24 jam/hari

=5,00 (m3)

17,745 (m3 hari ) x 24 jam/hari

= 6,76 jam

g. Dimensi Bak aerobik direncanakan memiliki dua

ruangan, sehingga direncanakan:

Ruang media biofilter

P x L x h = 1,80 x 1,50 x 1,20 m

Ruang bebas = 0,50 m

Volume efektif = 1,80 x 1,50 x 1,20

= 3,24 m3

Konstruksi = Beton K275

Ruang aerasi

P x L x h = 0,80 m

Ruang bebas = 0,50 m

Volume efektif = 0,80 x 1,50 x 2,00

= 2,40 m3

Total volume efektif bak aerobik

Vol. total:

= Vol. efektif media+Vol. efektif aerasi

= 3,24 + 2,40 = 5,64 m3

h. Cek Beban BOD per volume media

biofilter (kg/m3.hari)

=beban BOD pada limbah cair (kg /hari )

Volume media

=5,64(kg /hari )

2,26 (m) = 2,5 kg BOD/m

3. hari

i. Cek waktu tinggal

=5,64 (m3)

17,745 (m3 hari ) x 24 jam/hari

= 7,62 jam

3.3.2.6.Blower Udara Penentuan blower udara didasa-

rkan dari kebutuhan oksigen yang diperl-

ukan untuk menghilangkan beban BOD.

Kebutuhan oksigen dalam reaktor atau

bak biofilter aerobik adalah sebanding

dengan jumlah BOD yang dihilangkan,

sehingga kebutuhan oksigen yaitu:

a. Keb. oksigen = Jml. BOD yang dihilangkan (kg/hari)

= 5,64 kg/hari

b. Untuk faktor keamanan (FS), maka

digunakan:

FS = 1,6 untuk packing plastik cross flow

(Metcalf & Eddy, 2003:905)

Sehingga, kebutuhan oksigen:

= FS x beban BOD

= 1,6 x 5,64 = 9,02 kg/hari

c. Kebutuhan udara teoritis untuk

menentukan kapasitas blower:

(Appendix B,Metcalf & Eddy, 2003:1738)

Presentase oksigen dalam udara= 23,18 %

Suhu udara rerata bak aerobik = 30oC

Massa jenis udara pada suhu 30oC, yaitu:

𝜌𝑎 = 𝑃.𝑀

𝑅.𝑇

P =Tekanan atmosfer = 1,01325.105N/m

2

M =Mol udara= 28,97 kg/kg-mol

R = Konstanta gas universal

= 8314 N.m/kg-mol.K

Sehingga,

𝜌𝑎 = 1,01325 𝑥 105𝑁 𝑚2 𝑥 (28,97𝑘𝑔 𝑘𝑔 − 𝑚𝑜𝑙)

8314 𝑁.𝑚/𝑘𝑔 −𝑚𝑜𝑙.𝐾 𝑥 273,15 + 30 𝐾)

= 1,165 kg/m3

Jumlah kebutuhan udara:

=9,02 𝑘𝑔 𝑕𝑎𝑟𝑖

1,165 𝑘𝑔 𝑚3 𝑥 23,18 % = 33,40 m

3/hari

d. Kebutuhan udara aktual

Efisiensi blower udara = 9 -12 % tipe

rigid porous plastic tubes, single spiral

roll (Metcalf & Eddy, 2003: 437).

Efisiensi blower yang dipakai adalah 10

%, sehingga:

Kebutuhan udara aktual:

= Jml keb. udara teoritis / Ef. blower (%)

= 33,40 / 0,1 = 334 m3/hari

= 0,23 m3/menit = 230 ltr/menit

e. Perencanaan blower

Direncanakan blower udara yang

diperlukan yaitu dengan spesifikasi:

Kapasitas = 200 – 250 ltr/menit

Head = 2 m

Jumlah = 2 unit (pemakaian secara

bergantian)

Rekomendasi = Blower GF – 180

Output = 300 ltr/menit

Daya = 180 watt

3.3.2.4.1. Bak penjernih

Perencanaan bak penjernih / clarifier yaitu

sebagai berikut:

a. Data:

Debit limbah cair = 17,745 m3/hari

BODmasuk = 16,75 mg/L

CODmasuk = 23,15 mg/l

Waktu tinggal = Bak penjernih

memiliki standar waktu tinggal 2 – 4 jam

(Nusa Idaman, 1999:249)

Standar perencanaan untuk rectangular

dan circular clarifiers (Ronald L. Droste,

1997:323) adalah:

H maks = 4,90 m

Panjang maks = 75,0 m

Diameter maks= 38,0 m

Overflow rate = 16 – 29 m3/ m

2.hr

Floor slope = mendekati datar/ 1:12

b. Volume bak yang diperlukan

adalah:

Direncanakan waktu tinggal bak penjernih

adalah 3,5 jam

=𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑎𝑙 (𝑗𝑎𝑚 )

24 x Q (m

3/hari

=3,5

24 x 17,745 = 2,59 m

3

c. Dimensi bak penjernih / clarifier

Bak penjernih direncanakan berbentuk

silinder dengan dasar berbentuk kerucut/

runcing agar endapan mudah terkumpul

dan dipompa kembali ke bak aerobik.

Dimensi bak penjernih:

Diameter = 1,50 m

Tinggi silinder = 1,20 m

Tinggi kerucut = 0,30 m

Tinggi jagaan = 0,50 m

Volume silinder = ¼ x π x d2 x t

= ¼ x π x 1,502 x 1,20

= 2,12 m3

Volume kerucut = 1/3 x π x 1,502 x 0,30

= 0,71 m3

Volume total = 2,12 m3 + 0,71 m

3

= 2,83 m

3

Tebal dinding = 15 cm

Konstruksi = Beton K275

Perlindungan = Water proofing

Gambar 9. Desain bak aerobik dan bak penjernih

d. Cek waktu tinggal rata-rata

=𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑒𝑓𝑒𝑘𝑡𝑖𝑓

𝑄 𝑙𝑖𝑚𝑏𝑎 𝑕 x 24 jam

=2,83

17,745 x 24 jam = 3,83 jam

e. Beban permukaan (surface loading)

rata-rata

=𝑄 𝑙𝑖𝑚𝑏𝑎 𝑕

𝑝 𝑥 𝑙 =

17,745 𝑚3 𝑕𝑟

1

4 𝑥 𝜋 𝑥 𝑑2

= 10,05 m3/ m

2. hr

f. Cek waktu tinggal pada saat beban

puncak

Diasumsikan beban puncak adalah 2 x Q

limbah, sehingga:

Waktu tinggal = 3,83 jam / 2 = 1,91 jam

g. Beban permukaan (surface loading)

pada saat beban puncak

Beban permukaan puncak:

= 10,05 m3/ m

2. hr x 2

= 20,10 m3/ m

2. Hr

3.4. Effluent / Hasil Pengolahan

Effluent yang dihasilkan dari

proses pengolahan limbah cair pabrik tahu

tersebut adalah sebagai berikut:

Tabel 5. Perkiraan Kualitas Effluent dari

Proses Pengolahan

Section

Parameter

BOD5

(mg/L)

COD

(mg/L)

TSS

(mg/L) pH

Suhu

(oC)

Influent 1.340 1.852 1.520 4,09 40 – 45

Skimmer 0% 0% 5%

4,5 40 – 45 1.340,0 1.852,0 1.444,0

Bak

Ekualisasi

0% 0% 15% 5,0 37 – 39

1.340,0 1.852,0 1.227,4

Bak

Anaerobik

75% 75% 75% 5,5 35 – 37

335,0 463,0 306,9

Bak

Aerobik

95% 95% 95% 6,0 28 – 30

16,8 23,2 15,3

Bak

Penjernih

5% 5% 90% 6,5 27 – 28

15,9 22,0 1,5

Effluent 15,9 22,0 1,5 6,5 27 – 28

Sumber: Hasil perhitungan

Tabel 6. Perbandingan Kualitas Effluent

dengan Baku Mutu Air Limbah

Parameter

Kadar

Baku mutu*

Limbah cair

Pabrik Tahu

DUTA

(mg/L) (mg/L)

pH 6,0 - 9,0 6,50

BOD5 150 15,90

COD 300 21,99

TSS 100 18,05

Volume air limbah maks 20 19,72

(m3/ton kedelai)

*) Peraturan Gubernur Jatim No. 72 Thn. 2013

4. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diperoleh dari

penelitian ini adalah:

a. Besar debit limbah cair pabrik tahu

DUTA Malang adalah 17,745 m3/hari

dengan kandungan BOD5, COD, TSS

dan pH belum memenuhi baku mutu air

limbah yang telah ditetapkan.

b. Dari pengolahan yang dilakukan

dengan kombinasi sistem anaerobik –

aerobik menggunakan biofilter didapat-

kan perkiraan effluent yang mampu

memenuhi baku mutu air limbah untuk

BOD5, COD, TSS dan pH berturut –

turut yaitu 15,9; 22,0; 1,5 mg/L dan pH

6,50.

4.2. Saran

Penulis selaku perencana pemba-

ngunan instalasi pengolahan air limbah

(IPAL) dari Pabrik Tahu DUTA Malang

menyarankan agar pihak pabrik / pihak

terkait dapat mengkaji pengadaan atau

pelaksanaan pembangunan IPAL untuk

menangani limbah cair yang tiap hari

dihasilkan dari proses produksi tahu ter-

sebut.

Dengan dilakukannya pengolahan

limbah cair tahu, maka diharapkan dapat

mengurangi potensi pencemaran terhadap

badan air yaitu Sungai Sumpil yang

merupakan anak Sungai Brantas.

DAFTAR PUSTAKA

1. Departemen Pekerjaan Umum. 2005.

Tata cara perencanaan dan pemasang-

an tangki biofilter pengolahan air

limbah rumah tangga dengan tangki

biofilter. Pd-T-04-2005-C. Jakarta :

Badan Litbang PU.

2. Droste, Ronald L.. 1997. Theory and

practice of Water and Wastewater

Treatment. New York : John Wiley &

Sons, Inc.

3. Gubernur Jawa Timur. 2013. Peraturan

Gubernur Jawa Timur Nomor 72

Tahun 2013 Tentang Baku Muttu Air

Limbah Bagi Industri dan Kegiatan

Industri Lainnya. Surabaya : Gubernur

Jawa Timur.

4. Husin, Amir. 2008. Pengolahan

Limbah Cair Tahu dengan Biofiltrasi

Anaerob dalam Reaktor Fixed- Bed.

Tesis dipublikasikan. Medan:

Universitas Sumatera Utara.

5. Herlambang, A. 2002. Teknologi

Pengolahan Limbah Cair Industri.

Cetakan Pertama. Jakarta Pusat: BPPT.

6. Metcalf, dan Eddy. 2003. Wastewater

Engineering Treatment and Reuse.

Fourth Edition. International edition.

New York : McGraw-Hill.

7. Nuraida. 1985. Analisi Kebutuhan Air

Pada Industri Pengolahan Tahu dan

Kedelai, dalam Amir Husin 2008.

Pengolahan Limbah Cair Tahu dengan

Biofiltrasi Anaerob dalam Reaktor

Fixed- Bed. Tesis dipublikasikan.

Medan: Universitas Sumatera Utara.

8. Nurhasan, dan Pramudyanto.1991.

Penanganan Air Limbah Tahu, dalam

Amir Husin 2008. Pengolahan Limbah

Cair Tahu dengan Biofiltrasi Anaerob

dalam Reaktor Fixed- Bed. Tesis

dipublikasikan. Medan: Universitas

Sumatera Utara.

9. Pohan, Nurhasmawaty. 2008.

Pengolahan Limbah Cair Industri

Tahu dengan Biofilter Aerobik. Tesis

dipublikasikan. Medan: Universitas

Sumatera Utara