Teknologi Air Buangan & Industri

8/13/2019 Teknologi Air Buangan & Industri

http://slidepdf.com/reader/full/teknologi-air-buangan-industri 1/261

TEKNOLOGI AIR DAN

BUANGAN INDUSTRI(TKK 405)

Departemen Teknik KimiaFakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara Medan



PENDAHULUAN

Air merupakan sarana utama untuk meningkatkanderajat kesehatan masyarakat.

Melalui penyediaan air yang baik, baik dari segi kualitasmaupun kuantitasnya, diharapkan penyebaran penyakit

yang diakibatkan oleh penggunaan air yang tidak bersihdapat diminimalkan.

Peningkatan kualitas air sebagai bahan baku air minummelalui pengelolaan yang baik mutlak diperlukan.

Sistem pengolahan air menjadi pertimbangan pentingdalam menentukan apakah sumber air tersebut layakatau tidak untuk digunakan sebagai sumber air untukbahan baku air minum.



Secara garis besar, mata kuliah ini meliputi :

– Air sebagai sumber daya

– Pengelolaan air sebagai bahan baku air minum

– Pengolahan air untuk umpan ketel dan proses – Pencemaran air dan limbah industri

– Pengelolaan limbah cair dan dasar-dasar

pengolahannya

– Pengelolaan limbah padat

– Pengelolaan limbah gas



Industri merupakan salah satu sarana untukmencapai peningkatan pendapatan negara.

Kegiatan industri akan memanfaatkan segalasumber daya, baik materi, enersi danmanusia.

Untuk pelaksanaan proses produksinya,industri selalu membutuhkan air.

Masalah yang ditimbulkan industri, selainpenggunaan air (baik air tanah ataupun airpermukaan), juga masalah limbah yangdihasilkan oleh industri tersebut.



SUMBER DAYA AIR

Beberapa ketetapan Pemerintah yang berkaitan dengan Sumber Daya Air

Peraturan Pemerintah PP no. 82 thn 2001:

– Air adalah semua air yang terdapat di atas dan di

bawah permukaan tanah, kecuali air laut dan air fosil.

– Sumber air adalah wadah air yang terdapat di atas

dan di bawah permukaan tanah, termasuk dalam

pengertian ini akuifer, mata air, sungai, rawa, danau,

situ, waduk dan muara.



Permasalahan umum sumber daya air

meliputi:

Kuantitas cenderung menurun karena kebutuhanmeningkat

Kualitas air cenderung menurun akibat

perkembangan industri, pertanian, pertambangan,penduduk dan pemukiman.

Berdasarkan PP no. 82 thn 2001:

Mutu air adalah kondisi kualitas air yang diukur danatau diuji berdasarkan parameter-parametertertentu dan metoda tertentu berdasarkanperaturan perundang-undangan yang berlaku.



Klasifikasi mutu air ditetapkan menjadi 4

(empat) kelas :

Kelas satu untuk air baku air minum, dan atauperuntukan lain yang mempersyaratkan.

Kelas dua untuk prasarana/sarana rekreasi air,

pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untukmengairi pertamanan, dan atau peruntukan lain yangmempersyaratkan mutu air yang sama dengankegunaan tersebut.

Kelas tiga untuk pembudidayaan ikan air tawar,

peternakan, air untuk mengairi pertamanan, dan atauperuntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yangsama dengan kegunaan tersebut.

Kelas empat untuk mengairi pertamanan dan atauperuntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang

sama mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.



Sumber Air Minum

siklus hidrologi:



Sumber-Sumber Air :

Air laut Mempunyai sifat asin, karana

mengandung garam NaCl. Kadar garam NaCl

dalam air laut 3%. Dengan keadaan ini; maka air

laut tak memenuhi syarat untuk air minum.Air Atmosfir, air meteriologik, air hujan

mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipa-

pipa penyalur maupun bak-bak reservoir,

sehingga hal ini akan mempercepat terjadinyakorosi (karatan). Juga air hujan ini mempunyai

sifat lunak, sehingga akan boros terhadap

pemakaian sabun



Air permukaan

– Air sungai Dalam penggunaannya sebagai airminum, haruslah mengalami suatu pengolahan yang

sempurna, mengingat bahwa air sungai ini padaumumnya mempunyai derajat pengotoran yangtinggi sekali. Debit yang tersedia untuk memenuhikebutuhan akan air minum pada umumnya dapatmencukupi.

– Air rawa/danau Kebanyakan air rawa iniberwarna yang disebabkan oleh adanya zat-zatorganis yang telah membusuk, misalnya asamhumus yang larut dalam air yang menyebabkanwarna kuning coklat. Dengan adanya pembusukankadar zat organis tinggi, maka umumnya kadar Fedan Mn akan tinggi pula. Apabila kandungan O2 kurang sekali (anaerob), maka unsur-unsur Fe danMn ini akan larut. Pada permukaan air kan tumbuhalgae (lumut) karena adanya sinar matahari dan O2.



Air Tanah – air tanah dangkal

– air tanah dalam

– mata airMata Air – Mata air biasanya mempunyai kualitas yang baik

jika air itu berasal dari suatu akuifer dan bukannyarembesan air sungai yang baru menempuh jarak

pendek. Karena itu penting sekali untuk memeliharaatau mempertahankan kualitas air yang baik inidengan cara melindungi mata air dan sekelilingnyadari kontaminasi kotoran manusia dan binatang.Bak pengumpul air harus dibangun untukmenangkap mata air dan mencegah reruntuhan.

Sumur Pantek

Sumur Gali –Tangan (Hand -Dug Wells )

Pipa-pipa Rembesan ((in f i l t rat ion Galleries)



PENGOLAHAN AIR

Sarana Pengolahan Air sebagai Bahan Baku Air

Minum

Pengolahan air sebagai bahan baku air minimum meliputitiga tahap:

Tahap 1 adalah pengolahan secara fisikmengurangi/menghilangkan kotoran-kotoran, lumpur,dan pasir, serta mengurangi kandungan senyawa organikdalam air yang diolah.

Tahap 2 adalah Pengolahan secara kimia Denganpenambahan senyawa kimia tertentu untuk

membantu/menyempurnakan proses pengolahanselanjutnya. Misalnya penambahan alum untukmeningkatkan penghilangan padatan terlarut/tersuspensi.

Tahap 3 adalah Pengolahan bakteriologis memunaskan bakteri-bakteri yang terkandung dalam air

melalui penambahan desinfektan.



Sarana pengolahan air sebagai bahan baku airminum terdiri dari:

1. Bangunan pengumpul/penampung air

2. Bangunan pengendap pertama

3. Pembuluhan koagulan

4. Bangunan pengaduk cepat

5. Bangunan pembentuk flok

6. Bangunan pengendap kedua

7. Bangunan penyaring

8. Bangunan sterilisasi (desinfektasi)

9. Reservoir (Bangunan enyimpanan)

10. Pompa



1. Bangunan Pengumpulan /

Penampungan

Suatu bangunan untuk mengumpulkan air

dari suatu sumber asal air, untuk dapat

dimanfaatkan.

Fungsi menjaga kontinuitas pengaliran. Pengelolaan bangunan pengumpulan air

secara umum meliputi:

1. Kuantitas2. Kualitas



2. Bangunan Pengendap Pertama

Fungsi mengendapkan partikel-partikel padat

dari air sungai dengan gaya gravitasi.

Tidak ada pembunuhan zat/bahan kimia.

Penanganan pada sarana ini ditujukan terhadap: – Aliran sungai dijaga supaya aliran air pada sarana

ini laminar (tenang)

– Sarana instalasi Untuk menjaga efektivitas ruang

pengendapan dan pencegahan pembusukan lumpur

endapan, maka secara periodik lumpur endapan

harus dikeluarkan.



3. Pembubuhan Koagulan

Koagulan bahan kimia yang dibutuhkan

pada air untuk membantu proses

pengendapan partikel-partikel kolloidal yang

tak dapat mengendap dengan sendirinya(secara gravitasi).

Fungsi membubuhkan koagulan secara

teratur sesuai dengan kebutuhan (dengandosis yang tepat).



Alat pembubuh koagulan:

– Secara gravitasi, dimana bahan/zat kimia(dalam bentuk larutan) mengalir dengan

sendirinya karena gravitasi.

– Memakai pompa (dosering pump);

pembubuhan bahan/zat kimia denganbantuan pemompaan.

Bahan/zat kimia yang dipergunakan

sebagai koagulan biasanya aluminiumsulfat



4. Bangunan Pengaduk Cepat

– Fungsi meratakan bahan/zat kimia

(koagulan) yang ditambahkan agar dapat

bercampur dengan air secara baik,

sempurna dan cepat.

– Cara pengadukan:

Alat mekanis: motor dengan alat

pengaduknyaPenerjun air: dengan bantuan udara

bertekanan



Fungsi membentuk padatan yang lebihbesar agar dapat diendapkan dari hasilreaksi partikel (kolloidal) dengan bahan/zatkoagulan yang dibubuhkan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi bentuk-bentuk flok :

– Kekeruhan

– Jenis padatan tersuspensi

– pH

– Alkalinitas

– Koagulan yang dipakai

– Lamanya pengadukan

5. Bangunan Pembentuk Flok



6. Bangunan Pengendap Kedua

Fungsi mengendapkan flok yang terbentuk

pada sarana bak pembentuk flok.

Pengendapan terjadi dengan gaya berat flok

sendiri (gravitasi).Pengadukan dilakukan secara cepat ataupun

lambat yang dikenal dengan nama:.

– Accelator Clarifier

– Pulsator Clarifier



7. Filtrasi (Bangunan Penyaring)

Proses penjernihan air minum dikenal dua

macam filter:

– Saringan pasir lambat (slow sand filter)

– Saringan pasir cepat (rapid sand filter) Berdasarkan bentuk bangunannya saringan

dikenal dua macam:

– Saringan yang bangunannya terbuka (gravity filter)

– Saringan yang bangunannya tertutup (pressure filter)



8. Bangunan Sterilisasi (Desinfektasi)

Proses desinfektasi proses pemusnahanbakteri patogen (yang dapat menimbulkanpenyakit) dalam air yang diolah.

Proses desinfektasi dapat dilakukan dengan

beberapa cara pemanasan, penyinaranultraviolet, menggunakan senyawa kimia (asamatau basa, Cu dan perak) ataupun denganklorinasi.

Senyawa-senyawa klor yang biasa digunakan:Gas klor

Senyawa hipoklorit (kalsium hipoklorit atau kaporit)[Ca(OCl2)]

Sodium klorit [NaClO2]



9. Reservoir (bangunan Penyimpanan)

Air yang telah melewati filter (saringan)

sudah dapat dipakai sebagai bahan baku

air minum. Air tersebut telah bersih dan

bebas dari bakteriologis dan ditampungpada bak reservoir (tandom) untuk

diteruskan pada konsumen.

10 P l h Ai U K l (B il )



10. Pengolahan Air Umpan Ketel (Boiler)

Jika air dikonversi menjadi uap dalam ketel (boiler),

maka padatan tersuspensi dan padatan terlarutdalam air akan terdeposisi dalam ketel.

Jika senyawa-senyawa ini membentuk endapan

yang melekat pada dinding disebut scales,sementara yang tidak melekat disebut sludge ataumud.

Senyawa pembentuk scales atau mud yangterutama adalah CaCO3, CaSO4, Mg(OH)2 danSiO2. Scales mempunyai konduktivitas termalrendah yang mengakibatkan transfer panas dalamketel menjadi tidak effisien. Akibatnya terjadi

pemborosan dalam penggunaan bahan bakar.



Pengolahan air umpan ketel (boiler)

meliputi tahapan-tahapan berikut:

– Tahap 1 (pengolahan eksternal) untuk

menghilangkan senyawa-senyawa penyebabterbentuknya scales (endapan), sludge,ataupun korosi pada boiler.

– Tahap 2 (pengolahan internal)

penambahan senyawa kimia tertentu untukmenghilangkan senyawa-senyawa yang tidakhilang pada tahap 1 atau untuk mengolah airtambahan akibat penguapan (make up water).





3. Proses penghilangan gas-gas terlarut (deaerasi) sepertiO2 dengan cara: – Menggabungkan efek panas dan tekanan untuk mengurangi

kelarutan O2 dan CO2 dalam air. – Penambahan senyawa pereduksi seperti Na2SO3, N2H4, dan

lain-lain.

4. Proses pengolahan karbonat

Proses ini dilakukan dengan menggunakan Na2CO3

Reaksi: CO32- + H+ ↔ HCO3

-

HCO3-+ H+ ↔ H2O + CO2

pH air sebaiknya 10 - 11

5. Proses pengolahan pospat

Proses ini dilakukan dengan menggunakan senyawaCa3(PO4)2 dengan pH air 10 – 11

Reaksi 3CaSO4(s) + 2 PO43- ↔ Ca3(PO4)2 (s) + 3 SO4

2-



Proses Pelunakan Air

Proses pelunakan air proses untuk

menghilangkan garam-garam Ca dan Mg yangmenyebabkan kesadahan air. Air sadah adalah airyang mengandung ion-ion Ca2+ dan Mg2+

Ada dua jenis kesadahan, yaitu: – Kesadahan sementara (temporer) yang disebabkan oleh

ion HCO3-

Ca(HCO3)2

CaCO3 + H2CO3H2CO3 H2O + CO2

– Kesadahan tetap yang disebabkan oleh ion SO42-



Jenis-jenis proses pelunakan air :

– Pelunakan dengan kapur (lime softening)

Reaksi: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3+2H2O

Kelemahan proses ini karena waktu kontakbiasanya singkat maka sering masih

ditemukan CaCO3 dalam air hasil proses timbul pengendapan (kerak) dalam jaringandistribusi.

– Pencegahan terbentuknya kerak :

Proses KarbonasiReaksi: CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2

Penambahan pospat untuk mencegahpengerakan.



– Pelunakan dengan soda (soda softening) Jumlah soda abu sebanding dengan

kesadahan non-karbonat.

Reaksi: CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4

- Pelunakan dengan kapur berlebih kesadahan magnesium karbonat

Reaksi: Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 CaCO3 +

MgCO3 + 2H2O

pada pH > 11

Reaksi: MgCO3 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCO3



– Pelunakan dengan soda kapur berlebih dihasilkan lumpur dalam jumlah relatif besar

Recovery kapur pembakaran danpencelupan kembali dalam air

CaCO3 CaO + CO2

CaO + CO2 Ca(OH)2

Dasar presipitasi Ca2+ sebagai CaCO3 dengan penambahan CO3

2- dan OH- berlebih



Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2 CaCO3 + 2 H2O

~ disebut TCH

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 2 CaCO3 +2 H2O

+ Mg(OH)2

~ disebut TMH

TCH : Temporary Calcium Hardness

TMH : Temporary Magnesium Hardness



MgCl2 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCl2

MgSO4 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaSO4

~ disebut PMHPMH : Permanent Magnesium Hardness

CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O



M SO4 + Na2CO3 M CO3 + Na2SO4

M Cl2 + Na2CO3 M CO3 + 2 NaCl

M : Ca atau Mg

Jumlah kapur Ca(OH)2 dibutuhkan :

= (TCH + 2TMH + PMH)(74/100 + ppmCO2)

(74/44) mg/liter



74 : BM Ca(OH)2

44 : BM CO2

Kesadahan dinyatakan dalam ppm CaCO3

Jumlah soda abu Na2CO3 dibutuhkan :

= (PCH + PMH) ( 106/100 ) mg/liter106 : BM Na2CO3



Contoh soal

1. Hitunglah jumlah alum yang digunakan

(BM = 342) dalam kg/106 liter air dengan

dosis 7 mg/liter. Jika air mengandung 2,5

mg/liter alkalinitas bikarbonat, berapa

Ca(OH)2 dibutuhkan agar terjadi reaksi

sempurna dengan alum ?



Penyelesaian

Untuk 1 liter air dibutuhkan 7x10-6 kg alum.

Jadi alum perlu = 7 x 10

-6

x 10

6

kg= 7 kg per 106 liter air

a. Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 2 Al(OH)3

+ 3 CaSO4 + 6 CO2 1 mol Al2(SO4)3 = 6 ekv. HCO3

-



Jumlah Al2(SO4)3 dibutuhkan :

= (2,5 x 342) / (6 x 61) = 2.33 mg/liter

b. Jumlah Al2(SO4)3 tersisa setelah bereaksi

dengan alkalinitas bikarbonat = 7 – 2,33

= 4,67 mg/l Al2(SO4)3 +3Ca(OH)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4



1 mol Al2(SO4)3 = 3 mol Ca (OH)2

Jumlah Ca(OH)2 perlu untuk bereaksi

dengan 4,67 mg/l Al2(SO4)3 :

= (4,67 x 3 x 74) / 342

= 3,05 mg/liter

= 3,05 kg / 106

liter



2. Hitunglah jumlah kapur Ca(OH)2 dan soda

Na2CO3 dibutuhkan untuk melunakkan 1

juta liter air yang mengandung senyawa-

senyawa berikut per liter :

senyawa konsent., mg/l

Ca(HCO3)2 243

Mg(HCO3)2 73

CaSO4 102



MgCl2 95

NaCl 500

Penyelesaian :NaCl tidak menentukan kesadahan air. Mis.

Semua kesadahan dinyatakan dalam mg/l

CaCO3

. Maka

Kapur perlu = (TCH + 2 TMH + PMH) 0,74

Soda perlu = (PCH + PMH) 1,06



TCH = 243 x 100/162 = 150 mg/l

TMH = 73 x 100/146 = 50 mg/l

PMH = 95 x 100/95 = 100 mg/l

PCH = 102 x 100/136 = 75 mg/lTerlihat CH = 200 mg/l dan NCH = 175 mg/l

Kapur perlu/liter = (150 + 100 + 100) 0,74

= 259 mg

Untuk 106 liter, kapur perlu = 259x10-3x106

= 259 kg



Soda perlu /liter = (100 + 75) 1,06

= 185,5 mg/l

Untuk 10

6

liter, soda perlu = 185,5x10

-3

x10

6

= 185,5 kg

5. Pelunakan dengan pertukaran ion(Ion Exchange process)



Tidak menghasilkan lumpur seperti prosespelunakan

Jika kapasitas penukar ion telah

terlampaui, penukar ion harusdiregenerasi

Penggunaan umum : pelunakan air atau

demineralisasi air untuk ketel uap.Contoh : zeolit (senyawa komplekssodium-alumino-silikat)



Zeolit ~ Na2x

Ca2+ Ca2+

+ Na2X X + 2 Na+

Mg2+ Mg2+

Air Air olahan

Regenerasi:

Ca2+ Ca2+

X + 2NaCl Na2X + Cl2

Mg2+ Mg2+

Air Limbah cair



Zeolit alami : siklus natrium mempunyai

kapasitas penukar ion 200 grek / m3

dengan kebutuhan bahan regenerasi 5

grek / grek yang ditukar.

Resin sintetis :

- siklus natrium kapasitas penukar ion

2x lebih besar, tetapi regeneran 1/2x le

bih sedikit. Harga jauh lebih mahal.



Ca2+ Ca

Mg2+ + H2Z Mg Z + 2 H+

2Na2+ 2Na

Regenerasi:

Ca2+ Ca2+

Mg Z + 2H+ H2Z + Mg2+

2Na 2 Na

Air

Penukar kation siklus hidrogen untuk prosesdemineralisasi air



Penukar anion ROH R = radikal senyawa organikHNO3

NO3

H2SO4 SO4

HCl + ROH Cl + H2O

H2SiO3 SiO3

H2CO3 CO3

Regenerasi basa kuat

NO3 NO3

SO4 SO4

Cl + NaOH ROH + Na Cl

SiO3 SiO3

CO3 CO3

R



Kinerja penukar anion : kapasitas

pertukaran 800 grek / m3, kebutuhan

regeneran 6 grek / grek yang ditukar.

Senyawa-senyawa pengganggu proses :

1. Materi tersuspensi menutupi

permukaan media penukar ion

2. Material organik mengakibatkan

pengotoran penukar ion

D j t k d h i b d k k d



Derajat kesadahan air berdasarkan kandungan

kalsium karbonat

Derajat

kesadahan

CaCO3 (ppm) Ion Ca2- (ppm)

Lunak

Agak sadah

Sadah

Sangat sadah

< 50

50 – 100

100 -200

> 200

< 2.9

2.9 – 5.9

5.9 – 11.9

> 11.9



< PP no. 82 thn 2001 >

Pencemaran air masuknya ataudimasukkannya makhluk hidup, zat, enersi

dan atau komponen lain ke dalam air oleh

kegiatan manusia, sehingga kualitas air turun

sampai ke tingkat tertentu yang

menyebabkan air tidak dapat berfungsi

sesuai dengan peruntukkannya.

PENCEMARAN AIR DAN

LIMBAH INDUSTRI



Unsur-unsur pencemar :

unsur non-konservatif yaitu unsur yang

dapat diuraikan oleh mikroorganisme,

misalnya senyawa organik.

unsur konservatif yaitu unsur yang tidak

dapat diuraikan oleh mikroorganisme,

misalnya senyawa anorganik.

buangan termal (panas), radioaktifataupun mikroorganisme.

Beberapa istilah dalam penguraian



Proses biodegradasi yaitu proses penguraian

senyawa kimia di dalam suatu badan air olehmikroorganisme menjadi senyawa lain yang lebih

sederhana.

– Biodegradasi tingkat awal penguraian suatu

senyawa kimia menjadi senyawa yang berbedadengan senyawa mula-mula.

– Biodegradasi yang dapat diterima lingkungan

penguraian suatu senyawa kimia menjadi senyawa

yang tidak berbahaya bagi lingkungan. – Biodegradasi ultimasi penguraian suatu senyawa

kimia menjadi senyawa yang sederhana, misalnya

H2O, CO2, NH3, dan lain-lain.

p p g

senyawa pencemar



BOD (Biochemical Oxygen Demand)

angka yang menyatakan jumlah oksigenterlarut yang dibutuhkan untuk menguraikan

senyawa kimia organik oleh mikroorganisme.

– Dilakukan dengan menginkubasi sampel

pada 20 oC

– Dikenal BOD5 dan BODultimasi



COD (Chemical Oxygen Demand)

angka yang menyatakan jumlah oksigen

terlarut yang dibutuhkan untuk

menguraikan senyawa kimia organikdengan menggunakan bahan kimia seperti

KMnO4.

Nilai COD > nilai BOD



Proses eutrofikasi yaitu proses

pertumbuhan besar-besaran dari tanaman

air (eceng gondok, plankton) karena

adanya nutrisi tanaman dalam jumlahberlebihan seperti ion fosfat dan ion nitrat.



Keseimbangan Oksigen terlarut (O2) badan air

keseimbangan proses deoksigenasi dengan

proses reoksigenasi di badan air.

– Proses deoksigenasi proses penggunaan

oksigen, misalnya untuk pernafasan, dan

penguraian senyawa kimia.

– Proses reoksigenasi proses penambahan

oksigen dari atmosfir atau secara buatanmelalui permukaan badan air.



Kurva O2-sag (lendu tan O2)



Persamaan Streeter-Phelps

Proses deoksigenasi : - dL = K1 Ldt

Proses reoksigenasi : - dD = K2 D

dtDimana:

L = nilai BOD badan air

D = Cs – CCs = konsentrasi O2 terlarut jenuh

C = konsentrasi O2 terlarut pada waktu tertentu



Integrasi : L = Lo e –K1t

D = Do e-K2t

Kombinasi kedua proses :

t K

o

t K t K o e Dee K K

L K D 221 )(12

1

limbah cair



limbah cair

Q2, C2, T2

__________________________________

Q1, C1, T1 Q3, C3, T3 sungai

__________________________________

Dimana Q = debit

C = konsentrasi

T = temperatur

Dari neraca massa : Q3 = Q1 + Q2

Q3. C3 = Q1. C1 + Q2. C2

Apabila digabung C3 = Q1 C1 + Q2 C2

Q1+ Q2

=================

Analog : T3 = Q1 T1 + Q2 T2

Q1 + Q2================



Apabila digabung C3 = Q1 C1 + Q2 C2

Q1+ Q2

=================

Analog : T3 = Q1 T1 + Q2 T2

Q1 + Q2

================



Contoh Soal

Suatu sungai dengan debit = 2,8 m3/dtk, BOD5= 4mg/lt,O2 terlarut = 8,2 mg/lt dan temperatur = 17 oC. Padatempat tertentu dibuang limbah cair ke sungai tersebutdengan debit sebesar = 560 lt/dtk, BOD5 = 50 mg/lt,

O2 terlarut = 3 mg/lt dan temperatur 23o

C. Apabilakecepatan linear air sungai sesudah terjadipencampuran sebesar = 0,18 m/dtk, tentukanlah:

a. Debit, BOD5, O2 terlarut dan temperatur air sungaisesudah pencampuran.

b. Apabila waktu yang perlu agar O2 terlarut mencapaiminimum selama 1,8 hari, tentukanlah jarak yangditempuh.

c. Tentukanlah nilai O2 terlarut minimum

Diketahui:



Konst.pr.deoksigenasi K1= 0,1 x 1,047(t-20)hari-1

= 0,10 (1,047)(t-20)

Konst.pr.reoksigenasi K2= 0,31 x 1,022(t-20)hari-1

= 0,31 (1,022)(t-20)

Konst.pr.penghilangan BOD k = 0,1 x 1,047(t-20)hari-1

= 0,10 (1,047)(t-20)

Kand.O2 terlarut jenuh pada 18oC =9 ,5 mg/lt

Penyelesaian:

Sesudah pencampuran:

BOD5 = 2,8x4+0,56x50 = 11,7 mg/lt

2,8+0,56DO = 2,8x8,2+0,56x3 = 7,3 mg/lt

2,8+0,56

T = 2,8x17+0,56x23 = 18oC

2,8+0,56



b. Waktu yang perlu agar DO min = 1,8 hari

Jadi jarak yang ditempuh:

18 hari x 0,18 m/detik x 86400 detik/hari = 28 km

c. Defisit DO pada saat DOmin Gunakan persamaan

Streeter & Phelps:

atau

t K

o

t K t K o e Dee K K

L K D 221 )(

12

1

t K o

t K t K o D K K

L K D 221 10)1010(12

1

K1 = 0,10x1,047(t-20) = 0,10x1,047(18-20) = 0,09 hari-1

K2

= 0,31x1,022(t-20) = 0,31x1,022(18-20) = 0,30 hari-1



)101(

5

Kt

BOD

ltr mg L xo /1,17)101(

7,11510,0

Lo = BODultimasi =

K = 0,01x1,047(t-20)

= 0,10 x 1,047(20-20) = 0,10

Jadi:

DO jenuh pada 18oC = 9,5 mg/lt (dari tabel)Jadi Defisit DO mula-mula : DO = (9,5-7,3) mg/lt

= 2,2 mg/lt



Defisit DO pada saat minimum:

= 0,09x17,1 (10(-0,09x1,8)-10(-0,30x1,8))+2,2x10-0,3x1,8

0,30-0,09

= 3,6 mg/lt

Jadi DOminimum = (9,5-3,6) mg/lt = 5,9 mg/lt

t K

o

t K t K o D K K

L K D DO 221 10)1010(

12

1

min

Kecepatan reaksi penghi langan BOD



p p g g(B iochemical Oxygen Demand)

Reaksi penghilangan BOD

reaksi orde satuyang secara matematis dapat dinyatakansebagai berikut:

dL / dt = k L

dimana L = jumlah BOD tersisa

k = konstanta

Jika diintegralkan diperoleh :L = Lo e -kt dimana Lo = BOD ultimasi

Jika y = Lo – L,

maka y = Lo (1 – e -kt)

Kl ifik i Li b h



Berdasarkan sumbernya:

– Limbah domestik

– Limbah industri

Berdasarkan fasanya :

– Limbah cair

– Limbah padat

– Limbah gas

Klasifikasi Limbah



Limbah Industri



Limbah Industri

Limbah industri hasil samping dari kegiatan suatu

industri, yang dibuang ke lingkungan karena sulitdiproses, ataupun jika diproses kembali maka biaya

operasionalnya menjadi tidak ekonomis.

Proses Pembentukan Limbah adalah sebagai berikut;

Bahan baku primer

Bahan baku sekunderProses

ProduksiProduk

Limbah Pengguna

Upaya pengelolaan limbah



Upaya pengelolaan limbah

Reduksi pada

sumbernya

Pemanfaatan limbah:

- Penggunaan kembali (Re-use)

- Daur ulang (Recycle)- Perolehan kembali (Recovery)

Pengolahan

Limbah

Pembuangan limbah sisa

pengolahan limbah

Minimasi

limbah

R d k i li b h d b



Reduksi limbah pada sumbernya

meliputi:

– “House Keeping” yang baik – Segregasi aliran limbah

– “Preventive Maintenance” yang terjadwal

– Pengolahan bahan – Pengaturan kondisi proses dan operasi

– Modifikasi proses dan alat

– Modifikasi/substansi penggunaan bahan – Penggunaan teknologi bersih

P f t Li b h li ti



Pemanfaatan Limbah meliputi:

– Penggunaan kembali untuk keperluan yang

sama tanpa mengalami proses pengolahan

– Daur ulang menghasilkan suatu produksetelah melalui proses pengolahan fisik.

– Perolehan kembali

mengambil kembalikomponen yang terkandung dalam limbah

melalui proses tertentu.

PENGELOLAAN LIMBAH CAIR DAN



PENGELOLAAN LIMBAH CAIR DAN

DASAR-DASAR PENGOLAHANNYA

Limbah cair limbah berfasa cair, yangumumnya berasal dari rumah tangga (domestik),

industri dan dari rembesan.

Jumlah rata-rata aliran limbah cair yang berasaldari industri tergantung dari:

– Jenisnya

– besar kecilnya

– pengawasan prosesnya

– tingkat penggunaan air

– dan tingkat pengolahan limbah cair yang ada.

Gambaran susunan bahan yang terkandung



Gambaran susunan bahan yang terkandung

dalam limbah cair

Padatan

(0,1%)

Senyawa

Organik

Kerikil,

pasir, dll

LimbahCair

Cairan 99,9%

Satuan Operasi, Satuan Proses, dan



Sistem untuk Pengolahan Limbah Cair

No Pencemar Unit Operasi, unit proses, atau sistem pengolahan

1 Padatan tersuspensi Sedimentasi

Screening dan Comminution

Penyaringan

Penambahan bahan kimia polimer

Koagulasi

Sistem pengolahan tanah 2 Bahan organik teruraikan Variasi lumpur aktif

Fixed film: trickling filter

Fixed film: rotating biological cantactora

Variasi kolam oksidasi

Saringan pasir berselang-selang

Sistem pengolahan tanah

Sistem fisika-kimia

3 Organisme penyakit Klorinasi

Hipoklorinasi

Ozonisasi


4 Nutrisi Variasi pertumbuhan tersuspensi bakteri nitrifikasi



dan denitrifikasi

Variasi fixed film nitrifikasi dan denitrifikasi

Ammonia stripping

Penukar ion

Klorinasi pada titik pecah (break point chlorination)


5 Pospor Penambahan garam logam

Pengendapan/koagulasi dengan CnO

Penghilangan secara kimia-biologi

Sistem pengolahan tanah 6 Padatan organik

teruraikan

Adsorpsi karbon

Ozonisasi tertier


7 Logam berat Pengendapan secara kimia

Penukar ionSistem pengolahan tanah

8 Padatan anorganik

terlarut

Penukar ion

Osmosis balik

Elektrodialisa

Penyebaran senyawa organik dalam limbah



y y g

cair

Limbah cair

Padatan

tersuspensi

volatile

Kolloidal Seny. Organik

terlarut

terdegradasi tidak

terdegradasiDapat diserap Tidak dapat

diserap

terdegradasi Tidak

terdegradasi

Contoh Perhitungan



Contoh Perhitungan

Suatu limbah cair mengandung 150 mg/l etilen glikol

C2H6O2 dan 100 mg/l phenol C6H6O

Tentukan COD dan TOC

Tentukan COD pada BOD5

Penyelesaian:

a. Etilen glikol

Reaksi: C2H6O2 + 2,5 O2 2 CO2 + 3 H2O

l mg l mg xTOC

l mg l mg xCOD

/58/15062

24

/194/15062

)32(5,2

Phenol



Phenol

Reaksi: C6H6O + 7 O2 6CO2 + 3 H2O

l mg l mg total TOC

l ml l mg total COD

maka

l mg l mg xTOC

l mg l mg xCOD

/135/)7758(

/432/)238194(

/77/1009472

/238/10094

)32(7

b Jika sesudah pengolahan nilai BOD = 25



b. Jika sesudah pengolahan, nilai BOD5 = 25

mg/l, tentukanlah besarnya COD.

Diketahui: k10 = 0,1 / hariCOD = BODultimasi / 0,92

Maka:

l mg l mg

COD

maka

l mg BOD

BOD

l mg

BOD

BOD

ult

x

ult ult

/3992,0

/36

:

/36

)101(/25 )1,05(5



Evaluasi Limbah Cair

No Parameter Penyimpanan atau Pengawetan LamaPenyimpanan

1 Keasaman-kebasaan Pendingin pada 4oC 24 jam

2 BOD Pendingin pada 4oC 6 jam

3 Kalsium Tidak perlu - 4 COD 2 ml H2SO4/l sampel 7 hari

5 Klorida Tidak ada -

6 Warna Pendingin pada 4oC 24 jam

7 Oksigen terlarut Diukur ditempat - 8 Flourida Tidak ada -

9 Kesadahan Tidak ada -

10 Total logam 5 ml HNO3/l sampel 6 bulan







Dalam merancang suatu unit pengolah limbah,

langkah penting yang harus dilakukan:

– Menentukan sifat limbah dan fluktuasinya.

– Memilih periode rancangan proses.

– Menetapkan kualitas hasil yang diinginkan.

– Menentukan konstanta kinetik dan daya olah.

– Memilih reaktor yang sesuai.

– Memilih lokasi yang sesuai.

– Memastikan tersedianya peralatan yang

diinginkan dan tenaga kerja.



Proses pengolahan limbah cair dapat pula

digolongkan dalam beberapa tahapperlakuan, yaitu:

– Pra-perlakuan ( pre-treatment ) – Perlakuan pertama ( primary treatment )

– Perlakuan kedua (secondary treatment )

– Perlakuan ketiga (tertiary treatment )



Bahan pencemar dalam limbah cair dapat

dikurangi atau dihilangkan melalui tiga

perlakuan, yaitu:

– Perlakuan/pengolahan secara fisika (satuan

operasi secara fisik)

– Perlakuan/pengolahan secara kimia (satuan

proses secara kimia)

– Perlakuan/pengolahan secara biologi (satuanproses secara biologi)



Pengolahan secara Fisika (Satuan

Operasi secara Fisik)

Dua prinsip utama yang dapat dipakai

untuk pemisahan partikel-partikel padat

dari air, yaitu:

– Screening (penapisan), penyaringan

– pemanfaatan gravitasi misalnya

pengendapan, pengapungan (floatasi), dansentrifuge.

P i



Penapisan

Fungsi memisahkan potongan-potongan kayu,plastik, dan bahan yang berukuran besar lainnya.

Alat penapis berupa kisi-kisi yang lurus atau bengkokdan dipasang dengan sudut kemiringan antara 75-90

derajat. Keefektifannya tergantung pada jarak diantarakisi-kisi.

Beberapa contoh penapis, yaitu:

– Hand-Cleaned Bar Screen (Kisi penapis yang dapatdibersihkan dengan tangan)

– Penapis bengkok

– Penapis lurus, berfungsi otomatik

– Basket screen (penapis keranjang)

G it Ch b



Gri t Chambers

Tujuan:

Menghilangkan bau kerikil, pasir, dan

partikel-partikel lain yang mungkin

mengakibatkan penyumbatan dalam pipa. Mencegah pompa dan alat-alat istilah yang

dipakai untuk menghilangkan atau membuang

bahan padat dengan ukuran partikel lebih

kecil hingga 0,2 atau 0,1 mm.

Saringan (Strainers )



Kecepatan pengendapan partikel dinyatakan berdasarkanhukum Stokes sebagai berikut:

Dimana, Vs : kecepatan pengendapan

g : percepatan gravitasi : densitas partikel

s : densitas fluida tersuspensi

D : diameter

: viskositas molekuler fluida tersuspensi

Persamaan di atas berlaku apabila bilangan Reynold partikel(Re) lebih kecil dari 2. Bilangan Reynold didefinisikansebagai:

18

)( 2d g V s

s

d V R

s

s

batas kecepatan pengendapan minimum adalah:



dimana, D : kedalaman tangkit : waktu tinggal hidraulis rata-rata

Dalam aliran kontinyu, waktu tinggal ini dirumuskan sebagai berikut:

dimana, AD : volume tangki = V

A : luas permukaan tangki

Q ; denit aliran

Dari kedua persamaan tersebut diatas dapat dirumuskan:

Bentuk Q/A ini disebut sebagai laju aliran atas (over flow rate)

t

DV s

Q

ADV

s

A

QV s

Contoh Soal



Contoh Soal

Tangki pengendapan sirkuler dengan waktutinggal 4 jam dan kecepatan overflow

maksimum sebesar 20 m3/m2.hari. tentukandiameter tangki dan kedalaman air dalam tangki

jika kecepatan alir rata-rata air ke dalam tangkisebesar 6 Ml/hari.

Penyelesaian

V = Q x TD

= 6 Ml/hari x 1/24 x 4

(1 Ml = 106 l = 103 m3)Q = 6 ml/hari

= 6 x 103/hari

Q



A

QV o

2

23

33

300/20

/106m

harimm

harim x

A

Q A

o

2

4

D A

m x A

D 6014,3

30044

Kedalaman air dalam tangki = mm

m

A

V 33,3

300

103

33

Pengolahan Tahap Pertama (Pengolahan

secara Kimia)



secara Kimia)

Keuntungan pengolahan secara kimia adalah:

– Pembersihan bahan pencemar hampir sempurnadan bahan pencemar anorganik dapat diperolehkembali.

– Bahan pencemar beracun yang dapat menghalangi

atau menghentikan proses pengolahan secarabiologi berikutnya tidak ada.

– Pengolahan secara biologi sangat peka terhadapperubahan konsentrasi. Oleh karena itumemerlukan waktu penyesuaian yang lama,

sedangkan proses kimia tidak.

Kelemahannya:

– Meningkatkan kandungan garam logam menambah

jumlah lumpur.

Metoda metoda pada proses pengolahan limbah



Metoda-metoda pada proses pengolahan limbah

cair secara kimia:

– Penetralan bahan buangan yang bersifat asam atau

alkali.

– Pemisahan bahan organik terlarut sebagai koloidal

– Pembersihan bahan organik terlarut sebagai koloidal

– Pembersihan sisa-sisa minyak dan lemak

– Pengapungan dan penyaringan

– Pengoksidasian bahan-bahan beracun atau bahantak teruraikan





Pengendapan dengan penambahan bahan



kimia

Dalam pengolahan limbah cair industriproses pengendapan dilakukan untuk:

– menghilangkan logam berat beracun

– menghilangkan sulfat

– menghilangkan fluorida

– menghilangkan pospat

P d i i d dij l k d



Proses pengendapan ini dapat dijelaskan denganpersamaan kimia sebagai berikut:

CuCl2 + NaOH Cu(OH)2 + 2 NaCl

Cd(NO3)2 + Ca(OH)2 Cd(OH)2 + Ca(NO3)2

NiCl2 + NaOH Ni(OH)2 + s NaCl

Fe2(SO4)2 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaSO4

coklat putih

2NaF + Ca(OH)2 CaF2 + 2 NaOH

Bahan-bahan pembentuk kompleks seperti NTA



(nitrilo triacetic acid) atau EDTA (ethylene

diamine tetra acetic acid)

– Tidak membentuk endapan dengan logam-logam

berat, tetapi membentuk senyawa kompleks.

– Untuk proses penguraian dapat ditambahkangaram-garam besi dan polimer tertentu, ataupun

senyawa yang mengandung gugus sulfida

(dengan berat molekul 60.000-100.000) yang

menghasilkan endapan dengan sifat-sifatflokulasi yang baik bila bereaksi dengan logam

berat.



Endapan sulfat dalam limbah cair

– Dengan konsentrasi sulfat yang tinggi

mengakibatkan pengkaratan pada bahan pipadan tangki.

– Konsentrasi sulfat sebesar lebih kurang 2.500

mg/l diperoleh dengan penambahan kalsium

hidroksida. Selanjutnya, ditambahkan pulakalsium aluminat agar konsentrasi sulfat turun

menjadi 50 mg/l.

Pengendapan fluorida



Pengendapan fluorida

– Pengendapan fluorida dengan menggunakan kalsium

hidroksida menghasilkan konsentrasi fluorida dalam

limbah cair hingga 30-40 mg/l. Penambahan kalsium

aluminat dimaksudkan untuk menurunkan konsentrasi

fluorida yang tersisa sebesar di bawah 3 mg/l.

Pengendapan posfat

– Pengendapan pospat terutama dalam pengolahan

limbah cair bertujuan untuk mengurangi eutrofikasi air

permukaan. Pengurangan atau penghilangan pospatdari limbah cair penduduk dapat dilakukan dengan

metoda yang berbeda-beda misalnya penambahan

kalsium hidroksida, garam besi, dan aluminium.

Koagulasi dan Flokulasi



Koagulasi dan Flokulasi

Tujuan untuk mengubah bahanpencemar dalam bentuk tersuspensi dan

koloid yang relatif halus menjadi bentuk

yang lebih besar dengan carapenggabungan. Dengan demikian akan

mudah mengendap yang selanjutnya

dipisahkan dari limbah mudah cair.

Tahapan proses:



Tahapan proses:

1. Penambahan koagulan atau flokulan

yang cepat bercampur ke dalam limbah

cair

2. Penghilangan sistem kestabilan koloid3. Penggabungan partikel-partikel yang

tidak stabil, membentuk mikroflok

4. Penggabungan mikroflok yang kemudianmengendap, lalu di saring atau

diapungkan.

Untuk menghasilkan kestabilan koloid

dilak kan dengan penambahan bahan kimia



dilakukan dengan penambahan bahan kimia

yang bekerja dengan mekanisme pengikatan

atau penyerapan (adsorpsi) untuk mengurangigaya tolak menolak antar partikel, misalnya

muatan listrik atau sifat hidrofilik partikel koloid

(partikel koloid dalam limbah cair umumnya

bermuatan negatif).

Selanjutnya, penggabungan partikel koloid

bermuatan netral sebagai hasil dari bermacam-macam gaya tarik menarik yang bekerja di luar

partikel.

Pengolahan tahap Kedua (Pengolahan



biologis)

Substrat

dalam

limbahcair

O2 mikroorganismeLimbah

cairolahan

Mikroorganisme

baru+ +

Kec. pertumbuhan mikroorganisme :



p g

dx / dt = y (dSr / dt)

Dimana X : massa padatan mikroorganisme

(MLVSS)

Sr: massa substrat terlarut BOD

t : waktuy : koeffisien hasil





Waktu tinggal hidraulis :

t = V / Q

Dimana t : waktu tinggal hidraulis

V: volumeQ: debit alir



Umur sludge :

tc = massa pdtan dlm sistem per massa

pdtan keluar sistem / hari

tc = (x.V) / (x

’

.Q)



Contoh soal :

Pada suatu sistem pengolahan limbah cairsecara biologis, konsentrasi BOD

diturunkan dari 250 mg/l menjadi 30 mg/l.

Debit alir limbah = 4000 m3/hari, volume

reaktor = 700 m3 dan MLVSS = 3000 mg/l.

Asumsi : y = 0,5

Kd= 0,09 hari-1



Rasio F / M yaitu menyatakan kecepatanpenghilangan substrat per satuan padatan

dalam sistem :

F / M = (S0 – S) / x.t

Dimana S0 : jumlah substrat awal

Penyelesaian :



Penyelesaian :

Substrat hilang

= (250 – 30)mg/l . 4000 m3/hari. 103/106

= 880 kg / hari

MLVSS = 3000 mg/l. 700 m3. 103/106

= 2100 kgPadatan dihasilkan per hari net

= y (substrat hilang) – Kd.x

= 0,5. 880 kg/hari – 0,09 hari-1. 2100 kg= 251 kg



Umur sludge = 2100 kg / (251 kg/hari)= 8,36 hari

Waktu tinggal hidraulis

= (700 m3.24 jam/hari) / (4000 m3/hari)= 4,2 jam

F / M = (880 kg/hari) / 2100 kg

= 0,42 kg/hari per kg padatan

E i i BOD ffl



Estimasi BOD effluent :

BOD effluent total =

BOD terlarut + BOD yg keluar dlm effluent

BOD terlarut : diestimasikan dari persamaan

penghilangan substrat

Metoda pengolahan biologis :



Metoda pengolahan biologis :

1. sistem pertumbuhan tersuspensi :

- lumpur aktif dan modifikasinya

- aerated lagoon

- waste stabilization ponds2. sistem pertumbuhan melekat

- trickling filter

- rotating disc- submerged media beds

Proses Pengolahan dengan Lumpur Aktif

(Activated Sludge Process)



Limbah mentah

Q

(Q + Qr ) Limbah olahan

Sludge yang diresirkulasi dibuang

Qr

(Activated Sludge Process)

Aerator

Sludge

T.S = Tangki sedimentasi

T.S I T.S II



Ciri – ciri :

- alat utama : aerator

- lahan yang diperlukan relatif tidak besar

- waktu reaksi relatif singkat

- biaya operasional cukup mahal



Rasio F / M = (Q.BOD) / (V.MLSS)

Dimana Q : debit, m3/hari

BOD : mg/l

V : volume tangki, m3

MLSS : mg/l



Umur sludge (waktu tinggal sel) :

tc = (MLSS.V) / (SSe.Qe + SSw.Qw)

Dimana SSe : padatan tersuspensi dlm effluent

SSw : padatan tersuspensi dalam sludge

Qe : debit effluentQw : debit sludge





Debit sludge yang diresirkulasi :

Qr / (Q + Qr ) = V / 1000

Qr = (V.Q ) / (1000 – V)

Dimana V : volume padatan yang meng -

endap



Padatan tersuspensi dalam sludgeyang diresirkulasi :

SSr = (106) / SVI

SSr = {MLSS(Q + Qr )} / Qr

Asumsi :tidak ada kehilangan padatan tersuspensidalam effluent

Contoh soal:



1.Konsentrasi MLSS dalam tangki aerasi =

2400 mg/l. Volume sludge setelah 30menit dalam kolom silinder 1 liter = 220 ml.

a. SVI = (220 ml/l. 1000) / 2400 mg/l

= 92 ml/gr baik

b. Qr /Q = 220 Q / {Q(1000 – 220)}

= 0,28

c. SSr = 106 /92

= 11000 mg/l

2. Laju alir limbah cair = 29000 m3/hari



j

Volume aerator = 8500 m3

Influent : - padatan total = 599 mg/l

- pdtan tersuspensi= 120mg/l

- BOD = 173 mg/lEffluent : - padatan total = 499 mg/l

- pdtan tersuspensi= 22 mg/l

- BOD = 20 mg/l

MLSS = 2500 mg/l



MLSS 2500 mg/l

Laju alir resirkulasi sludge = 10000 m3/hari

Jumlah sludge = 200 m3/hari

Pdtan tersuspensi dlm sludge= 9800 mg/l

A. Waktu tinggal dalam tangki aerasi

= 8500 m3/(2900 m3/hari) x 24 jam/hari

= 7 jam

B. Beban BOD



= (173 mg/l x 29000 m3/hari) / 8500 m3

= 590,24 gr/(m3.hari)

C. F/M = (29000 m3/hr.173 mg/l)/(8500 m3.

2500 mg/l)

= 0,24 (gr BOD / hari) / gr MLSS



D. Effisiensi penghilangan padatan total= {(599 – 497) / 599 } x 100 %

= 17,03 %

E. Eff. penghilangan pdtan tersuspensi

= {(120 – 22) / 120} x 100 %

= 81,07 %



F. Effisiensi penghilangan BOD= {(173 – 20) / 173 } x 100 %

= 88,44 %

G. Padatan tersuspensi dalam sludge

= (9800 mg/l x 200 m3/hari) / 1000

= 1960 kg / hari

H. Padatan tersuspensi dalam effluent

= (22 mg/l x 29000 m3/hari) / 1000



= (22 mg/l x 29000 m3/hari) / 1000

= 638 kg / hari

I. Umur sludge

= {(2500 mg/l x 8500 m3)/(638 kg/hari +

1960 kg/hari)} x 10-3 = 8,2 hari

J. Laju resirkulasi sludge (%)={(10.000m3/hari)/(29.000m3/hari)}100%

= 34,48 %

Proses Aerasi



Aerasi Proses perpindahan massa gas – cairan dimana gaya gerak padafasa gas adalah tekanan parsialgas (Pg) dan pada fasa cairadalah gradien konsentrasi (Cs – C)

Perpindahan massa per satuan waktu= kL. a (Cs – C)



Dimana kL : koeffisien film cairana : luas antar muka perpindahan

per satuan volume

= (luas permk. A) / (volume V)

Faktor - faktor yang mempengaruhi perpindahan O2 :

- temperatur

- konsentrasi O2 terlarut- karakteristik aerator

Fungsi aerator : - input O2

- pencampuran



pencampuran

Jumlah O2 yang ditransfer di lapangan dipengaruhioleh :

- rasio konsentrasi O2 jenuh dalam limbah cairdengan

konsentrasi O2 jenuh air distilasi

- rasio laju perpindahan O2 dalam limbah cair

dengan laju perpindahan O2 dalam air leiding- ketinggian lokasi

- temperatur



Konsentrasi O2 jenuh rata-rata :

Cs,m = Cs x 0,5 {(Pb / Pa) + (Ot / BM O2)}

Dimana

Pa : tekanan atmosfir

Pb : tekanan absolut pada kedalaman tertentuOt : % konsent . O2 dlm udara keluar



Contoh soal :



Pada proses transfer O2 (aerasi) diperoleh dataunit diffusi sbb:

– Laju alir udara = 25 ft3 / menit

– Volume = 1000 ft3 – Temperatur = 54 oF

– Kedalaman cairan dalam tangki = 15 ft

– Dgelembung rata-rata = 0,3 cm

– Kec. gelembung rata-rata = 32 cm / detik



waktu, menit CL, mg/l3 0,6

6 1,6

9 3,112 4,3

15 5,4

18 6,021 7,0



Dik. : Konst. O2 jenuh (54oF) =10,8 mg/lKonst. O2 jenuh (20oF) = 9,1 mg/l

Konst. O2 jenuh (32oF) = 7,4 mg/l

= 0,82

= 0,99

O2

= 0,232 lb / lb udara

udara = 0,0746 lb / ft3

Penyelesaian :



Udara diasumsikan mengandung 21 % O2,

Cs,m = Cs x 0,5 (Pb/Pa + Ot/21)

Pa = 14,7 psi = 1 atmPb = {(15 ft / 2,3 ) + 14,7} = 21,2 lb/in2

Ot = {21(1 –0,1)}/ {21(1-0,1)+79} = 19,3%

Cs,m = 10,8 x 0,5{(21,2/14,7)+(19,3/21)}= 12,7 mg/l



waktu, menit Cs,m – CL 3 12,1

6 11,1

9 9,612 8,4

15 7,3

18 6,721 5,7



Dari pers. (1/V) N = dC/dt= kL A/V . (Cs – CL)

Integrasi :

Cs – CL = (Cs – C0) e-kla.t

kL

.A/V = kL

a

Atau log (Csm – CL) = log (Csm – C0) – kLat/2,3



g ( sm L) g ( sm 0) L ,

20

10

Csm-CL

0 20 6 10 14 18 22

K La = 2,6 jam-1

Waktu, menit

Proses Kolam Stabilisasi Limbah



(Waste Stabilization Ponds Process)

Ciri-ciri metoda ini:



mengandalkan sinar matahari

memerlukan lahan yang luas waktu reaksi cukup lama

Oksidasi aerobik

Tahap 1 :seny. organik (dengan mikroorganisme)

sel baru + camp. Asam - asam organik

Tahap 2 :camp. asam organik sel baru + CH4 + CO2 + H2O + . . .

Oksidasi aerobik



seny. organik + O2 (dengan bantuan mikroorganisme)

sel + H2O + CO2 + NH3 + .. .

Sumber O2 : pr. fotosintesa algae

CO2 + H2O (dengan sinar matahari dan algae)

sel algae baru + H2O +O2+…



Jenis – jenis kolam :



1. Kolam anaerobik

- Kedalaman optimal 4 meter

- Effektif untuk beban BOD tinggi

- Hasil proses oksidasi menghasilkan gas-gasseperti CH4, H2S, dll.

- Masalah : bau, terutama jika konsentrasi sulfur

sebagai sulfat > 100 ppm



2. Kolam fakultatif

- sebagian aerobik, sebagian anaerobik

- kedalaman lebih kurang 0,3 meter

agar penetrasian sinar matahari baik- beban organik permukaan :

= (10 Q Li) / A

dimana Q : debit alir limbah cair

Li : konsent. BOD dalam influent A : luas permukaan



- Beban organik diizinkan ;= 20 T – 120

Dimana T : temperatur dalam oC

- Luas permukaan kolam : A = {Q(Li – Le)} / {18 D (1,05)T – 20}

Dimana Le : konsentrasi BOD dalam effluent

D : kedalaman kolam



t * = waktu tinggal an : anaerobik

f k f k lt tif



fak : fakultatif

mat : maturasin = jumlah kolam maturasi yang disusun seri

Kb(t) = konstanta penghilangan FC pada

t 0C, hari -1

Kb(t) = 2,6 (1,19)t-20

Faktor-faktor yang mempengaruhi



ekosistem kolam :

1. karakteristik limbah cair & fluktuasinya

2. temperatur dan radiasi sinar matahari3. pola pertumbuhan algae

4. pola pertumbuhan mikroorganisme

Pertumbuhan algae & produksi O2 :



Enersi rata-rata yang diterima= enersi min. + { (enersi maks. – enersi

min.) x faktor kecerahan langit }

Enersi maks. dan enersi min. : dlm tabel

Hasil penelitian :Produksi O2 = 1,3 produksi algae



Contoh soal :

Kolam stabilisasi limbah mengolah limbah cair

domestik dengan debit 10.000 m3/hari dan

kandungan BOD5 sebesar 630 mg/l. Temperatur

operasi 20 oC dan diinginkan BOD5 effluent < 25

mg/l dan FC < 5000 per 100 ml sampel.

Diinginkan penggunaan kolam fakultatif dankolam maturasi !



Penyelesaian

Kolam fakultatif :

Mis. Le = 60 mg/l dan kedalaman = 1,2 m.Luas permukaan :

A = {Q (Li – Le)} / {18 D (1,05)T – 20}

= {10.000 (630 – 60)} / (18.1,2.1)= 264.000 m2



Beban organik permukaan= (10 Q Li) / A

= (10 . 10000. 630) / 264000

= 240 kg / Ha.hari

Beban organik diizinkan

= 20 T – 120

= 20. 20 – 120 = 280 kg / hari

Rancangan memenuhi



Kolam maturasi :Mis. Digunakan 2 kolam maturasi yang disusunseri dengan waktu tinggal masing-masing 7 hari.

Diketahui : Kb = 2,6

Jumlah FC/100 ml influent = 4x107

Waktu tinggal dalam kolam fakultatif :

= V / Q

= (264.000 x 1,2) / 10.000

= 32 hari



Pengolahan tahap ketiga (lanjut)



(Tertiary treatment)

Proses ini dilakukan apabila denganpengolahan tahap-tahap sebelumnya

(tahap pertama dan kedua) kualitas limbahcair olahan belum memenuhi persyaratanyang diinginkan

Proses pada tahap ini dapat berupa prosesfisika, biologis, kimia, ataupun gabungan dari



fisika, biologis, kimia, ataupun gabungan dariproses-proses tersebut.

Contoh :

1. Absorbsi untuk menghilangkan senyawaorganik yang sulit dibiodegradasi

2. Stripping dengan udara untuk menghilangkangas tertentu yang larut dalam limbah cair

3. Filtrasi untuk menghilangkan partikel-partikelberukuran tertentu

Penerapan operasi fisis pada pengolahan

limbah cair



Metoda Penerapan

1. Screening Menghilangkan pasir dan padatan

terendapkan

2. Comminution Menggiling padatan menjadi lebih kecil

3. Flokulasi Membentuk flok

4. Sedimentasi Mengendapkan padatan

5. Flotasi Menghilangkan padatan tersuspensi/halus

6. Filtrasi Proses penyaringan

Penerapan operasi kimia pada pengolahan

limbah cair



Metoda Penerapan

1. Pengendapan

kimia

Menghilangkan senyawa pospor dan

padatan tersuspensi

2. Adsorpsi Menghilangkan senyawa organik

3. Disinfektasi Menghilangkan organisme berbahaya

PENGELOLAAN LIMBAH

PADAT



Sumber-sumber limbah padat secara

umum

– Limbah padat kota: rumah tangga,perdagangan, rumah sakit, tempat umum,

dan lain-lain.

– Limbah padat industri – Limbah padat pertanian/peternakan, dan lain-

lain.

PADAT

Karakteristik komponen limbah padat:

– Mudah membusuk



Mudah membusuk

– Mudah terbakar – Wadah bekas: drum, botol, dan lain-lain

– Patogenik, toksid

– Serbuk/abu – Lumpur hasil pengolahan limbah

– Puing bangunan

– Radioaktif, dan lain-lain



Limbah Padat kota

– Timbulan dipengaruhi oleh:

– Tingkat hidup masyarakat

– Musim

– Pola hidup dan mobilitas

– Iklim dan geografi

Evolusi Timbulan



Limbah padat kota

Pengumpulan

Dijual ibu rumah tangga

Dijualpembantu rumah tangga

Pemulung Tercecer

Daur ulang

Dipulung pengangkut

Dipulung petugas TPA

Dipulung pemulung

TPA

Sifat Fisik



1. timbulan2. komposisi

3. densitas kg/m3

Dimana: BJ = berat jenis

W1 = berat sampah + kontainer

W2 = berat kontainer

V = volume kontainer

V

W W BJ 21

4. Kadar air pada 105oC

(% )



Kadar air (% berat basah) =

5. Kadar abu dan materi volatil 550 – 600 oC

%100 xawal berat

hilang akhir berat awal berat

%100ker

xasal ing berat

hilang yang berat

Padatan volatil (% berat kering) =

6. Nilai kalor penting untuk insenerasi



Komposisi Kadar Air(%)

Kadar Abu(%)

Kalor(kkal/kg)

Limbah

organik Kertas

Kayu

Kain/tekstil

Karet/kulit plastik

71,6754,61

40,50

59,75

35,6044,72

6,924,42

0,98

1,86

2,633,47

894,331409,07

2003,28

1480,18

2930,113779,23

Sifat Kimia



– Kandungan karbon kandungan materiorganik 2/3 bagian dari karbon sumber

enersi

– Kandungan nitrogen proses pengomposan

– Penting; C/N dalam limbah padat 30/1

– Kandungan fosfat proses pengomposan

– Penting; C/P dalam limbah padat 90-150

– pH



Sampah kota di Indonesia



Tujuan pengelolaan kota yang bersih,sehat dan teratur

Komponen pengelolaan secara umum:

a. Operasi dan manajemen

– Peraturan pemerintah

– Pola sistem operasional

– Kapasitas kerja sistem

– Lingkup kerja dan tugas



d. Pembiayaan



– Retribusi yang terkumpul terbatas

– Prioritas pengelolaan dalam dana

pembangunan rendah/kecil

e. Peran serta Masyarakat – Tingkat pendidikan tidak merata

– Belum ada pola baku pembinaan

masyarakat



f. Pengaturan – Aspek ini didasarkan bahwa negara kita

adalah Negara Hukum. Masalah umum

yang sering dijumpai antara lain:

Beberapa peraturan tidak memperhatikan

kemampuan daerah setempat.

Beberapa peraturan tidak dilengkapi

petunjuk pelaksanaan.

Teknik Operasional Pengelolaan Sampah

Kota



Sistem pengumpulan sampah dikenal denganbeberapa pola seperti:

– Pola individual pengumpulan sampah dari rumahke rumah dengan alat angkut jarak pendek (gerobak

dan sebagainya) untuk diangkut ke penampungansementara; dapat pula pola ini dilakukan door-to-doordengan truk sampah untuk langsung diangkut kepembuangan sampah.

– Pola komunal pengumpulan smapah dari

beberapa rumah dilakukan pada satu titik pengumpullangsung oleh penghasil sampah, untuk kemudiandiangkut ke tempat pembuangan

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam

i t l i i d l h



sistem pengumpulan ini adalah:

– Peta timbulan smapah, daerah kepadatan sampah

serta jenis sampahnya.

– Kapasitas kerja komponen pengumpul smapah

– Ritasi alat angkut

– Frekwensi pengumpulan

– Pola pengumpulan

– Peta penyapuan jalan dan pembersihan selokan – Peta blok operasi

Subsistem pemindahan menerima sampah yang

berasal dari sumber, untuk kemudian diangkut



, g

ke tempat pembuangan akhir. Dikenal dua pola,yaitu:

– Sistem ysng permanen

– Sistem ysng dapat diangkat dan dipindahkan

Subsistem pemindahan mempunyai sasaran:

– Sebagai peredam tingkat ketergantungan fase

pengumpulan dengan fase pengangkutan

– Pos pengnedalian tingkat kebersihan wilayah yang

bersangkutan



Pemusnahan / Pengolahan Sampah /Limbah Padat



Ada tiga metoda umum;1. Pengolahan agar lebih mudah dalam pengelolaannya:

– Penghalusan

– Pemadatan – Solidifikasi/pengaplusan

proses yang biasa digunakan: teknik

termoplasti, proses dengan penyemenan

uji kualitas produk: gaya tekan, permeabilitas,

stabilitas, materi toksik

2. Pengolahan agar dihasilkan produk

bermanfaat



Pengomposan dihasilkan humusInsenerasi dihasilkan enersi panas

Metanisasi dihasilkan gas bio

3. Pembuangan ke suatu tempat agar tidakkontak dengan manusia

lahan urug (landfill )

laha pengolahan (land treatment )

Proses pengomposan (composting) dekomposisi

Pengomposan



Proses pengomposan (composting) dekomposisi

biologis dari materi organik limbah di bawah kontrolterhadap kondisi proses yang berlangsung

Operasi pengomposan dapat berupa:

– Operasi pemilahan secara fisik sehingga dapat

dipisahkan bagian samapah yang biodegradabele danyang non biodegradabel atau sangat sulit teruraisecara biologis

– Berbagai teknik yang berbeda yang memungkinkanberlangsungnya fermentasi aerob dari materi organik

biodegradabel. – Operasi penghalusan kompos sesuai kebutuhan yang

diperlukan oleh pemakai kompos

– Penyimpanan dan pematangan (maturasi) kompos

Fungsi : – sebagai pupuk organik

– memperbaiki struktur tanah



p

– meningkatkan kemampuan tanah menyerap air danzat hara lain.

Metoda

1. Secara anaerobik

2. Secara aerobik :

– tidak menimbulkan bau

– lebih cepat

– temperatur tinggibakteri patoge mati – lebih hieginis



Prinsip pengomposan

– sampah disortir dari bahan non-organik

– Dibuat tumpukan, dipadatkan sehingga stabildan porous, disiram

– Tumpukan dibalik pada hari ke 11 dan

seterusnya dengan kelipatan 5 sampai ke 41

– Hari ke 46 kompos matang

Land Disposal

Land disposal Pemusnahan/penyingkiran



Dikenal pengolahan dengan cara: – Land treatment (lahan sanitasi) aplikasi

limbah dipermukaan tanah

– Land fill (lahan urug)

pengurugan limbah didalam tanah

Land disposal Pemusnahan/penyingkiran

limbah ke dalam tanahyang banyak diterapkan

untuk limbah padat.

Land treatment (Lahan sanitasi)

Metoda ini memperhitungkan kemampuan asimilasi



Metoda ini memperhitungkan kemampuan asimilasi

tanah untuk: – Mengurangi daya toksik

– Mendegradasi (kimia, biologis)

– Menahan (immobilize) pencemar yang terdapat

dalam limbah

Untuk mengoptimumkan proses biologis dan kimiawi

serta memanfaatkan kapasitas assimilasi tanah,

maka limbah dimasukkan secara berkala sesuaikemampuan tanah tersebut.



Dikenal konsep land limiting constituent (LLC)akan berkaitan erat dengan beberapa halseperti: – Batas kemampuan mikrobiologis tanah untuk

menguraikan limbah tersebut (untuk komponenlimbah biodegradable),

– Batas akumulasi limbah yang mungkin sehingga tidakmenimbulkan efek phytotoxic/racun terhadaptanaman (untuk komponen limbah yang immobile dan

nondegradable) – Batas standard kualitas air tanah (bagi komponen

limbah yang mobile)

Limbah padat mempunyai ciri-ciri umum:



– Mudah terurai

– Mudah ternetralkan (assam/basa)

– Mudah dibuat menjadi kurang mobile

– Mudah dibuat menjadi kurang toksik

Maka akan dapat disingkirkan dengan

metode land treatment



Lahan Urug (Land Disposal)



Landfill

metoda pengurugan limbah ke dalamtanah, kemudian dilakukan pemadatan sebelumlimbah tersebut ditutup setiap hari dengan tanahpenutup.

Penyingkiran dan pemusnahan limbah kedalam tanah (land disposal ) merupakan carayang selalu disertakan dalam pengelolaan

limbah, karena pengolahan limbah tidak dapatmenuntaskan permasalahan yang ada.

Lahan urug tetap merupakan bagian yang sampai saatini sulit untuk dihilangkan dalam pengelolaan limbah,antara lain karena alasan-alasan:



– Teknologi pengelolaan limbah seperti reduksi disumber, daur ulang, daur pakai atau minimasi limbah,tidak dapat menyingkirkan limbah secara menyeluruh.

– Tidak semua limbah mempunyai nilai ekonomis untukdi daur ulang

– Teknologi pengolahan limbah seperti insinerator ataupengolahan secara biologi atau kimia tetapmenghasilkan residu yang harus ditangani lebih lanjut.

– Kadangkala sebuah limbah sulit untuk diuraikan

secara biologis, atau sulit untuk dibakar, atau sulituntuk diolah secara kimia.

– Timbulan limbah tidak dapat direduksi sampai tidakada sama sekali.

Jenis lahan urug:

M t d A



Metode Area

– Dapat diterapkan pada site yang relatif datar

– Sampah membentuk sel-sel sampah yangsaling dibatasi oleh tanah penutup

– Setelah pengurugan akan membentuk slope

– Penyebaran dan pemadatan sampahberlawanan dengan kemiringan



Metode Slope (ramp) – Sebagian tanah digali

– Sampah kemudian diurug pada tanah

– Tanah penutup diambil dari tanah galian – Setelah lapisan pertama selesai, operasi

berikutnya seperti metode area



Metode Parit (trench) – Site yang ada digali, sampah ditebarkan

dalam galian, dipadatkan dan ditutup harian.

– Digunakan bila air tanah cukup rnedah

sehingga zone non aerasi di bawah landfill

cukup tinggi (> 1,5 m)

– Operasi selanjutnya seperti metode area.



Dilihat dari sudut penanganan sampah baik sebelumdiurug maupun setelah diurug, maka di Perancisdikenal beberapa jenis aplikasi lahan urug yaitu:



dikenal beberapa jenis aplikasi lahan urug, yaitu:

– Dilihat dari sudut prapengolahan sampah sebelumdiurug.

Sampah tanpa pemotongan

Sampah dengan pemotongan (shredding)

Sampah dibuat dalam balok-balok sampah(baling)

– Dilihat dari sudut penanganan sampah di area

pegununganSecara tradisional

Dengan alat berat pemadat (compactor)’kakikambing’

Pengoperasian Lahan Urug

F i l h ti



Fungsi lahan urug seperti: – Pengurangan masuknya air eksternal pada area penimbunan,

misalnya dengan pengaturan limpasan melalui drainase.

– Pengintegrasian antara tanah penutup dan penutup final.

– Pengendalian erosi permukaan.

– Pencegahan pengaliran air tanah dan sekitarnya menuju

timbunan – Pengurangan/pencegahan pencemaran pada air tanah

misalnya dengan pemasangan lapisan dasar yangterintegrasi

– Pengumpulan dan pengolahan lindi

– Pengontrolan emisi gas dengan perlengkapan penangkapgas.

– Pencegahan bau, kebakaran dan ledakan dengan pengadaanventilasi dan aplikasi tanah penutup.

Skema sel dalam lahan urug



Biodegradasi Materi Organik pada Sebuah

lahan urug dan Potensi Gas Bio



Tolak ukur yang biasa digunakan untuk memantau

kestabilan sebuah lahan urug

– Kandungan lindi yang telah sesuai dengan bakumutu yang berlaku

– Potensi gas bio yang telah dapat diabaikan

– Penurunan (settlement) timbunan yang dapat

diabaikan

Pada awalnya sampah yang ditimbun akan mengalamiproses degradasi secara aerob

K di i b b t l dii i k i t



Kondisi aerob sebetulnya diinginkan, mengingatmembawa keuntungan antara lain: – Relatif tidak menimbulkan bau

– Proses degradasi lebih cepat

– Lindi yang dihasilkan akan lebih ringan

– Memungkinkan kondisi eksotermis

Tetapi sejalan dengan teknik operasional yang sampaisaai ini dianut, yaitu sampah ditimbun lapis berlapis dansetiap periode tertentu ditutup dengan tanah penutup,

maka kondisi aerob tidak dapat lama bertahan dalamsebuah lahan urug. Kondisi yang paling dominankemudian adalah kondisi anaerob.



Beberapa faktor yang berpengaruh terhadapproses dekomposisi adalah:

a. Temperatur

– Produksi gas bio mengenal 2 zone temperatur

optimum sesuai aktivitas 2 mikroflora yang berbeda,

yaitu:

– Antara 36o – 40oC dikenal sebagai zone mesofilik

– Antara 55o – 60oC dikenal sebagai zone termofilik

b. Kelembaban – Laju produksi gas bio akan bertambah dengan

bertambahnya kelembaban



bertambahnya kelembaban

c. Faktor pH dan potensi redoks – Produksi metan akan baik pada kondisi netral.

Turunnya pH, misalnya akibat akumulasi asam-asamvolatil akan merupakan penghalang bagi aktivitas

metanogenes.d. Nutrisi

– Untuk hidup dan pertumbuhannya, bakterimenggunakan kira-kira 30 bagian karbon untuk 1

bagian nitrogen. Nilai C/N biasanya terletak antara20-35, sedang nilai C/P yang ideal terletak sekitar150.

e. Pemotongan – Dalam reaktor anaerob biasa, pengurangan ukuran

materi biasanya akan mendorong lebih banyakproduksi metan karena adanya peningkatan luas



produksi metan karena adanya peningkatan luas

permukaan substrat yang dapat kontak denganmikroorganisme, misalnya akibat pemotongan bahantersebut.

f. Densitas – De Walle (1978) menyatakan bahwa kenaikan

densitas timbunan sampah akan menurunkan luaspermukaan efektif yang dapat kontak denganmikroorganisme, sehingga akan mengurangi produksigas bio. Sebaliknya Buivid et al (1981) berpendapatbahwa pemadatan timbunan sampah justru akan

lebih mempercepat produksi metan karenamengurangi masuknya oksigen ke dalam sistem.Kedua pendapat tersebut belum pernah dikonfirmasidalam lahan urug yang dioperasikan pada kondisiberbeda secara nyata di lapangan.

Pengolahan limbah dengan Insinerator



Insenerasi

proses konversi limbah organikmenjadi limbah anorganik dengan

menggunakan oksidasi termal pengurangan

massa, bakteri, virus serta materi toksik yang

terkandung sebelumnya.Insinerator merupakan teknologi proses termal

yang paling sering digunakan untuk mengolah

limbah organik berbahaya, karena teknologi ini

memungkinkan destruksi yang tinggi dalam

banyak jenis limbah organik, walaupun pada

saat yang sama dikeluarkan pencemar udara.

Secara umum tahapan proses dari sebuah

insinerator dapat dipisahkan menjadi



insinerator dapat dipisahkan menjadi

beberapa langkah, yaitu:

– Penyiapan limbah

– Pemasokan limbah

– Pembakaran limbah

– Pengolahan gas dan partikulat hasil

pembakaran

– Penanganan residu abu

Suatu insinerator yang baik akanmengurangi volume limbah sampai 8 -



95%, sedang pengurangan berat dapatmencapai 70 – 80%.

Sebuah insinerator biasanya terdiri darielemen-elemen dasar, termasuk sistempenyuplaiannya, yaitu:

– Satu atau lebih ruang pembakaran (tunggu)

– Sistem cerobong gas

– Sistem pembuangan akhir abu

Perlengkapan tambahan dapat berupa:

– Pemotongan limbah



– Pemilah limbah ( dihulu atau di hilir sistem) – Pengontrol pencemaran udara

– Sistem penangkap panas yang dihasilkan (recovery)

Guna menjamin pembakaran sempurna perludiperhatikan tiga hal sebagai berikut:

– Waktu operasi, dipengaruhi oleh kadar air dan ukuran

sampah.

– Turbulensi (olakan), hal ini berkaitan dengan

pencampuran dalam ruang pembakaran.

– Temperatur

Udara/c.w

Insinerator teknologi proses termal



Gas cerobong asap

Tungku

Residu

IPAL

Debu Abu, dsb

Air

Limbah

cair

Residu

padat

Lahan

urug

Udara

Hasil

bakar

Limbah

olahan

Sludge (Lumpur, endapan)

Sludge

Pengolahan awal

(grinding

Thickening

(sentrifugasi)



Sludge (grinding,

blending)

(sentrifugasi)

Stabilisasi

(digestion)

Conditioning

(heat treatment )Disinfektasi

Dewatering

(drying bed ) CompostingThermal

reduction

(inceneration)

Disposal

(landfill, reuse)

Komposisi sludge



Komponen Ses. Pengolahanawal Ses. Digestion

Padatan total (PT), %

Padatan menguap, % PT

Lemak, % PTProtein, % PT

pH

Asam organik

(sbg mg/l as. Asetat)

2,0 – 8,0

60 – 80

6,0 –

3020 – 30

5 - 8

200 - 2000

6,0 – 12,0

30 – 60

5,0 –

20,015 – 20

6,5 – 7,5

100 - 600

Hubungan massa dan volume

wv

v

wf

f

ws

s

S

M

S

M

S

M



Dimana; Ms = massa padatan

Mf = massa padatan mineral

Ss = spesifik graviti padatan

Sf = spesifik graviti mineral

w = densitas air

Mv = massa padatan teruapkanSv = spesifik graviti padatan teruapkan

Volume sludge:

Dimana: SSl = spesifik graviti sludge

Ps = % padatan

wvw f w s

sSl w

s

P S

M V



v f s

S

M

S

M

S

M

Penyelesaian;Jika w = 1100 kg/m3

Awal



wvw f w s

S S S

76,00,1

6,0

5,2

4,01

sS

32,1

95,0

32,1

05,01

sl S

05,001,1./1000500

3 xmkg

Sehingga Ss = 1,32

SSl awal =

Ssl = 1,01

Volume sludge awal =

= 9,9 m3

%100300)4,0(500)4,0(

)5006,0(4,0 x

x

Ses. Digestion:

% senyawa menguap =



625,00,1

375,0

5,2

625,01

sS

= 37,5%

Sl = 1,6

0,1

9,0

6,1

1,01

sl S SSl ses. digestion



10,004,1./1000

00)300(4,0)500(4,03 xmkg

%7,68%1009,9

1,39,9

x

SSl = 1,04

Volume sludge ses. digestion =

= 3,1 m3

Persentase pengurangan;



Komposisi udara – Campuran gas (N2, O2, Ar, CO2, O3, uap air)



– Komposisi tidak tetap cuaca, temperatur, lokasi

Fungsi udara atau atmosfir : – Sebagai kondenser dalam siklus hidrologi

– Sebagai penyerap emisi sinar kosmis, hanya radiasidengan λ = 300 – 2500 nm

dan λ = 0,01 – 40 µm yang ditransmisikan

– Sebagai sumber oksigen (O2) dan karbon dioksida

(CO2) – Sebagai penyeimbang panas bumi



Komposisi atmosfir :N2 : 78,08 %

O2 : 20,95 %

Ar : 0,934 %CO2 : 0,034 %

H2O : 1 – 5 %

Gas-gas mulia : Ne, He, Kr, Xe



Fungsi udara atau atmosfir :

– Sebagai kondensor dalam siklus hidrologi

– Sebagai penyerap emisi sinar kosmis, hanyaradiasi dengan λ = 300 – 2500 nm dan λ =

0,01 – 40 µm yang ditransmisikan

– Sebagai sumber oksigen (O2) dan karbon

dioksida (CO2)

– Sebagai penyeimbang panas bumi

Klasifikasi senyawa pencemar udara :

A. Berdasarkan sumbernya

a. pencemar primer SO2, HC



p p 2,

b. pencemar sekunder ozon (O3), per-

oksi asetil nitrat (PAN)

B. Berdasarkan komposisi kimianya

a. pencemar organik alkohol,ester,eterb. pencemar anorganik CO, H2S, dll

C. Berdasarkan bentuknya :

a. bentuk partikulat debu, asap, abu

b. bentuk gas HC, nitrogen oksida NO

Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas udara :

1. Temperatur



2. Ketinggian3. Stabilitas atmosfir

4. Kelembaban udara

5. Arah dan kecepatan angin

Kualitas udara akan stabil jika sejumlah massa udarayang naik pada suatu ketinggian lebih berat dansuhunya lebih rendah dari udara sekitarnya.

Kualitas udara menjadi tidak stabil jika sejumlahmassa udara yang naik lebih ringan dan suhunya lebihtinggi dari udara sekitar sehingga akan terus bergerakatau berpindah



Reaksi-reaksi di atmosfir



1. Reaksi fotokimia- melalui pembentukan molekul terek -

sitasi yang reaktif dan tidak stabil

- contoh :

NO2 + hω NO2*

h : tetapan Planck = 6,62 x 10-27 erg.dtk

ω : frekwensi cahaya terserap



2. Reaksi fotoionisasi

menghasilkanelektron dan ion positip

a. Reaksi oksigen atmosferik

- atom oksigen O

O2 + h O + O

- atom oksigen tereksitasi

O3

+ h O* + O2

O3 O2 + O*



- Ozon ( O3 )> terutama di daerah stratosfir

> berfungsi menyerap radiasi ultraviolet

yang berbahaya> dihasilkan melalui reaksi fotokimia sbb.

O2 + h O + O

O + O2 + M

M + O3 dimana M adalah O2 atau N2



b. Reaksi nitrogen atmosferik



g

> pada ketinggian > 100 km dihasilkan

ion N2+

> pada ketinggian 50 – 85 km : NO+

c. Reaksi karbon dioksida atmosferik

> konsentrasi di atmosferik relatif kecil

> pada bagian atas atmosfer, terjadi foto – dissosiasi CO2 menjadi CO



d. Partikel dalam atmosfir> terutama pada daerah troposfir

> fungsi : sebagai nuklei (inti) pembentuk-

an kristal es dan titik-titik air> partikel Aitken : aerosol dari bahan ala –

miah (asap, abu, dll) dengan d < 0,2 µm



Karbon monoksida (CO)> di atmosfir : 1 ppm

> sumber : - reaksi oksidasi metana oleh ra-

dikal hidroksil- degradasi klorofil tumbuhan

- proses pembakaran pada me –

sin bakar- reaksi fotodissosiasi CO2



Penghilangan CO di atmosfir :> dengan reaksi radikal hidroksil (HO*) dan

hidroperoksil (HO2*) sbb.

HO* + CO CO2 + HH + O2 + M HO2

* + M

HO2* +CO HO* + CO2

HO2* + NO HO* + NO2

* *



HO2 + HO2

H2O2 + O2 H2O2 + hω 2 HO*

> dengan mikroorganisme tanah> dengan menggunakan campuran udara de

ngan bahan bakar relatif tinggi, mis. 16/1

> Menggunakan konverter katalitik :CO CO2

Pengaruh konsentrasi COHb di dalam darahterhadap kesehatan manusia

Konsentrasi COHb

dalam darah (%)

Pengaruhnya terhadap kesehatan



( )

< 1.0

1.0 – 2.0

2.0 –

5.0

5.0

10.0 – 80.0

Tidak ada pengaruh

Penampilan agak tidak normal

Pengaruhnya terhadap sistem saraf sentral,

reaksi panca indra tidak normal, benda

terlihat agak kabur.

Perubahan fungsi jantung dan pulmonari

Kepala pening, mual, berkunang-kunang,

pingsan, kesukaran bernafas, kematian

Pengaruh jenis aktivitas fisik dan waktu terhadap

konsentrasi COHb di dalam darah



Sulfur senyawa pencemar : SO , H S, se-



y p2,

2,

nyawa sulfit dan sulfat

> sumber SO2 :

a. aktivitas mikroorganisme pada prosesaerobik : H2S SO2

b. bahan bakar batu bara

c. di atmosfir – melalui reaksi H2S denganradikal HO* dan HS*



Penghilangan SO2 :> dengan proses desulfurisasi

contoh : pembakaran batu bara dengan

reaktor yang menggunakan batu kapur a-tau dolomit yang akan menyerap SO2

> dengan sistem penyaring pada alat peng-

hasil SO2 menggunakan kapur / dolomit

Pengaruh SO2 terhadap manusia

Konsentrasi

(ppm)

Pengaruhnya



3 - 5 Jumlah terkecil yang dapat dideteksi dari baunya.

8 – 12 Jumlah terkecil yang segera mengakibatkan iritasi

tenggorokan

20 Jumlah terkecil yang segera mengakibatkan iritasi

mata

Jumlah terkecil yang segeera mengakibatkan batuk

Maksimum yang diperbolehkan untuk kontak dalam

waktu lama

50 –

100 Maksimum yang diperlukan untuk kontak dalamwaktu singkat (30 menit)

400 – 500 Berbahaya meskipun kontak secara singkat

Oksida nitrogen :



g

- di atmosfir sebagai N2O, NO dan NO2

- N2O : dapat berfungsi sebagai anaestetik

dan tidak reaktif

- NO : terbentuk dari proses pembakaran

batu bara dan minyak bumi serta se-

cara alami pada temperatur tinggi dari N2 dan O2

- NO2 : amat reaktif



- NOx : merupakan campuran dari N2O dan

NO2 dalam atmosfir yang berasal da

ri pembakaran bahan bakar

Pengendalian senyawa NOx :a. menggunakan udara berlebih pada pro-

ses pembakaran

b. proses katalitik , dengan resiko menghasilkansenyawa COS yang toksik





Senyawa gas klor dan fluor :- Cl2 : > pada industri sebagai desinfektan

dan untuk proses pemutihan

> toksik, reaktif, oksidator kuat

- F2 : > dapat merusak tanaman (klorosis)

> toksisitas F2 > HF

CFC (kloro fluoro karbon) ~ Freon

CFC 12 (Cl2CF2)

CFC 11 (Cl3CF)



Pada lapisan stratosfir terjadi proses foto-

deomposisi sbb.

Cl2CF2 + hω Cl* + ClCF2*

Cl* + O3 CLO* + O

2

Senyawa pencemar organik :

Senyawa pencemar organik yang terbanyak adalah

senyawa hidrokarbon dari proses pembakaran. Senyawa

ini dapat mengakibatkan pembentukan kabut (smog).

Partikel

Komponen partikel dan bentuk yang umum terdapat diudara:



Komponen Bentuk Karbon

Besi

Magnesium

Kalsium

AluminiumSulfur

Titanium

Karbonat

Silikon

Fosfor

Kalium

Natrium

Lain-lain

Fe2O3, Fe3O4

MgO

CaO

Al2O3 SO2

TiO2

CO3

SiO2

P2O5

K 2O

Na2O

-

Pencemar udara :

1. Pencemar primer : bentuk tidak berubah

i dib b k l l



seperti saat dibebaskan mula-mula

Contoh : CO2, CO, NOx

2. Pencemar sekunder : bentuk telah berubah karenahasil reaksi di atmosfir (mis. reaksi fotokimia, reaksioksidasi katalitis)

Contoh : reaksi pembentukan ozon yangmerupakan reaksi fotokimia senyawa HC di udaradengan NOx

Pengaruh senyawa pencemar di udara terhadap

li k



lingkungan :

1. Pengaruh terhadap benda mati

mis. SO2 - karat pada logam

- perubahan warna gedung

2. Pengaruh terhadap kesehatan manusia

mis. CO berikatan dengan Hb membentuk se-

nyawa karboksi haemoglobin

NO

k i t f



NOx merusak sistem syarafHC - benzena C6H6

pada 100 ppm : iritasi

pada 20.000 ppm : kematian- toluena C7H16

pada 600 ppm : kehilangan

koordinasi

S b d



Sumber pencemar udara :1. Udara dalam ruangan

a. asbes kanker paru



3. Kabut asap

K d b t HC d k id



a. Kendaraan bermotor HC dan oksidanitrogen

b. Pembentukan radikal organik bebas

O + RH R* + senyawa lain

O3 + RH R* + senyawa lain

c. Penyebaran rantai cabang

NO + ROO- NO2 + senyawa lain

NO2 + R*

suatu produk mis. PAN(Peroksi Asetil Nitrat)

Hubungan nilai PSI (Pollutant StandardIndex) dengan kesehatan :

Nilai PSI Berbahaya Efek Kesehatan Peringatan



>400 Berbahaya Kesehatan

menurun yang

mempengaruhi

aktivitas normal

Semua orang

harus tetap di

rumah

300 -399 Berbahaya Kesehatan

menurun, penyakittertentu terjadi

Penduduk

dilarang keluarrumah


200 – 299 Sangat tidak

sehat

Menurunkan toleransi

penduduk berpenyakit

j t

Orang tua dan

muda

b kit


200 – 299 Sangat tidak

sehat

Menurunkan toleransi

penduduk berpenyakit

j t

Orang tua dan

muda

b kit



jantung, paru-paru berpenyakit jantung, paru-

paru tetap di

rumah

100 -199 Tidak sehat Terjadi gejala

rangsangan pada orangpeka terhadap penyakit

tertentu

Penduduk

dengangangguan

saluran

pernafasan tetap

di rumah

50 – 99 Sedang

0 – 49 Baik

jantung, paru-paru berpenyakit jantung, paru-

paru tetap di

rumah

100 -199 Tidak sehat Terjadi gejala

rangsangan pada orangpeka terhadap penyakit

tertentu

Penduduk

dengangangguan

saluran

pernafasan tetap

di rumah

50 – 99 Sedang

0 – 49 Baik

Beberapa isu penting :

1. Efek gas rumah kaca

akibat kenaikan kandungan CO2 di atmosfir,

sehingga mengakibatkan temperatur permukaan

b i i k t



bumi meningkat.

Transformasi sinar radiasi yang terjadi pada

permukaan bumi

2. Pola inversi temperatur adanya penumpukan senyawa pencemar pada lapisanatmosfir tertentu mengakibatkan peningkatan aktivitasfotokimia sehingga sirkulasi udara secara vertikal

terhambat



terhambat

3 P i i l i



3. Penipisan lapisan ozon – secara alami ozon terbentuk pada lapisan

stratosfir

– fungsi : menyerap radiasi sinar matahari

yang dapat membahayakan makhluk hidup

– hasil penelitian :

1 atom klor dapat merusak > 100.00

molekul O3

Penyebab utama penipisan lapisan ozon

adalah senyawa CFC (Chloro Fluoro Carbon)

yang sangat stabil tidak mudah terbakar dan



yang sangat stabil, tidak mudah terbakar dandigunakan sebagai refrigeran, aerosol, dll.

Senyawa lain yang bersifat merusak ozon :

- CCl4

- CHCCl3

- CF2Br



4 Hujan asam (Acid Rain

)



4. Hujan asam ( ) karena senyawa pencemar

mengandung senyawa asam seperti SO4=,

Cl-, dll. yang turun bersama hujan.

Akibat : kerusakan pada daun tanaman

Upaya pengendalian pencemaran udara :

1 Sumber bergerak



1.Sumber bergeraka. Penggunaan BBM tanpa Pb dan S rendah

b. Diversifikasi enersi sebagai BBM

c. Penggunaan alat kontrol emisi gas se – perti catalytic convertor

d. Monitoring kualitas udara secara teratur

dengan menerapkan sistem PSI

2. Sumber tidak bergerak



a. Penggunaan bahan bakar yang lebih bersih

dan pengendalian partikel pencemar udara

dengan alat seperti scrubber, precipitator, dll.

b. Pengendalian pencemar seperti SO2 danNOx dengan cara penggunaan bahan bakar

dengan S rendah, meninggikan cerobong,

menggunakan alat desulfurisasi dan denitrifikasi

Penanggulangan :



1. Pendekatan teknologis

2. Pendekatan planologis, mis. Penataan

lingkungan fisik3. Pendekatan administratif, mis. melalui

penegakan hukum (law enforcement)

Documents

Teknologi Air Buangan & Industri