PERANCANGAN FASILITAS PENGOLAHAN AIR LIMBAH SECARA KIMIA

DESIGN FASILITAS PENGOLAHAN AIR LIMBAH SECARA KIMIA

Ketut Sumada

Jurusan Teknik Kimia

Universitas Pembangunan Nasional (UPN) "Veteran" Jawa Timur
email : ketutaditya@yahoo.com

FASILITAS PENGOLAHAN AIR LIMBAH SECARA KIMIA 

Fasilitas pengolahan air limbah yang dimaksud adalah sarana pengolahan air limbah berupa bak-bak atau tangki yang dibutuhkan pada pengolahan air limbah. Pada tulisan ini design fasilitas hanya yang dibutuhkan pada pengolahan air limbah secara kimia. Design fasilitas yang dirancang mengacu kepada flow sheet atau flow diagram proses pengolahan air limbah yang telah ditetapkan terlebih dahulu.

Berbagai fasilitas bangunan yang dibutuhkan pada pengolahan air limbah secara kimia yaitu :
1. Bak penampung sementara air limbah
2. Bak tangki berpengaduk (proses koagulasi)
3. Bak tangki berpengaduk (proses flokulasi)
4. Bak clarifier (pemisahan flok)
5. Bak sand filtrasi (untuk menjernihkan air dari kemungkinan flok yang lolos)
6. Pengelolaan flok (dry bed atau filter press)

Peralatan penunjang :
1. Pompa air limbah
2. Dosage pump (pompa bahan koagulan dan flokulan)
3. Motor pengaduk
4. pH kontrol
5. Perpipaan

A. DESIGN BAK PENAMPUNG SEMENTARA AIR  

     LIMBAH 

Bak penampung sementara air limbah ini berfungsi untuk menampung air limbah sebelum diproses, bak ini juga berfungsi untuk mengendalikan laju alir air limbah agar konstan, homogenitas air limbah dan menghindari air limbah menjadi septik atau berbau.  Design fasilitas bak penampung sementara air limbah perlu memperhatikan jenis air limbah, bentuk bak (segi empat atau bundar, pada umumnya berbentuk segi empat), penempatan bak (diatas tanah atau dibawah tanah) dan luas lahan yang tersedia. Pada design bak penampung air limbah ditetapkan waktu tinggal : 1 hari. 

Contoh Design :

Air limbah yang akan dilakukan pengolahan = 30 m3/hari

Waktu tinggal air limbah dalam bak = 1 hari

Volume air limbah dalam bak = 30 m3/hari x 1 hari = 30 m3

Volume bak (10-20%) lebih besar dibanding volume air, maka volume bak = 1,1 x 30 m3 = 33 m3

Kedalaman bak asumsi : ditetapkan 3 meter

Luas bak = 33 m3/3 m = 11 m3

Bentuk bak segi empat, maka dapat ditetapkan panjang 4 m dan lebarnya 3m

Pemasangan bak, 2,5 m dibawah tanah dan 0,5 m diatas tanah. 

B. DESIGN BAK/TANGKI KOAGULASI

Bak koagulasi merupkaan tangki berpengaduk yang berfungsi untuk mereaksikan air limbah dengan bahan kimia koagulan. Bak koagulasi merupakan tangki pengaduk dengan kecepatan tinggi (kurang lebih 100 rpm), waktu tinggal dalam tangki ini 5-10 menit, umumnya berbentuk silinder agar tidak terjadi daerah mati pada sudut-sudut tangki jika tangki berbentuk segi empat. 

Contoh Design :

Air limbah yang akan dilakukan pengolahan = 30 m3/hari

Waktu tinggal air limbah dalam tangki koagulasi = 10 menit

Volume air limbah dalam tangki  = 30 m3/hari x (10 menit /1440 menit/hari)  = 0,21 m3 = 210 ml.

Volume tangki  (10-20%) lebih besar dibanding volume air, maka volume bak = 1,1 x 0,21 m3 = 0,231 m3

Tinggi tangki umumnya H/D = 1- 3, misalkan ditetapkan H/D = 2, volume = 1/4 x phi x D^2 x H

maka volume = 1/4 x phi x 2 x D^3

Maka diperoleh Diameter tangki (D) = 0,55 m

Tinggi Tangki (H) = 1,1 m

C. DESIGN BAK/TANGKI FLOKULASI

Bak Flokulasi merupkaan tangki berpengaduk yang berfungsi untuk mereaksikan air limbah dengan bahan kimia flokulan. Bak flokulasi merupakan tangki pengaduk dengan kecepatan lambat (kurang lebih 50 rpm), waktu tinggal dalam tangki ini 20-45 menit, umumnya berbentuk silinder agar tidak terjadi daerah mati pada sudut-sudut tangki jika tangki berbentuk segi empat. 

Contoh Design :

Air limbah yang akan dilakukan pengolahan = 30 m3/hari

Waktu tinggal air limbah dalam tangki flokulasi = 45 menit

Volume air limbah dalam tangki  = 30 m3/hari x (45 menit /1440 menit/hari)  = 0,9375 m3 = 937,5 ml.

Volume tangki  (10-20%) lebih besar dibanding volume air, maka volume bak = 1,1 x 0,9375 m3 = 1,04 m3

Tinggi tangki umumnya H/D = 1- 3, misalkan ditetapkan H/D = 2, volume = 1/4 x phi x D^2 x H

maka volume = 1/4 x phi x 2 x D^3

Maka diperoleh Diameter tangki (D) = 0,9 m

Tinggi Tangki (H) = 1,8 m

C. DESIGN BAK/TANGKI CLARIFIER

Bak Clarifier merupkaan tangki yang berfungsi untuk memisahkan flok yang terbentuk pada proses koagulasi dan flokulasi. Bak clarifier ini dapat dirancang berbentuk segi empat, segi empat panjang maupun silinder. Pada bagian bawah clarifier dapat dilengkapi dengan scraper atau tidak tergantung sudut kemiringan yang dirancang dan besarnya clarifier yang dibutuhkan. 

Pada tulisan ini dimensi clarifier dirancang berbentuk silinder, dan ditetapkan waktu tinggal air limbah dalam clarifier secara umum adalah 1 - 4 jam. Pilih waktu yang paling lama untuk menghindari flok keluar dari bagian atas clarifier.

Contoh Design :

Air limbah yang akan dilakukan pengolahan = 30 m3/hari

Waktu tinggal air limbah dalam bak clarifier  = 4 jam 

Volume air limbah dalam bak clarifier   = 30 m3/hari x (4 jam /24 jam/hari)  = 5 m3 

Volume clarifier = volume air (karena air diharuskan over flow) = 5 m3

Untuk clarifier perbandingan Tinggi (H) terhadap Diameter (D) umumnya H/D = 0,2 - 0,3. volume = 1/4 x phi x D^2 x H

maka volume = 1/4 x phi x 0,2 x D^3

Diameter clarifier = 3 m
Tinggi clarifier = 0,8 m

Jika mempergunakan data laju alir limpahan clarifier untuk proses pengolahan secara kimia, dimana berat padatan (flok) mengalami perbuhan pada saat terjadi proses pengendapan

Berdasarkan data laju alir limpahan yaitu : 32 – 48 m³/m².hari. (literatur, blog pengolahan air limbah secara fisik design clarifier) 
Luas penampang = 30 m3/hari / (32 m3/m2.hari) = 1 m2

Maka diameter clarifier bagian dalam = 1,2 m

Diameter clarifier pada bagian luar = diameter bagian dalam + (10 - 20) cm, nilai 10-20 cm ini berada pada bagian atas clarifier yang merupakan ruangan untuk menahan air sebelum dialirkan ke proses berikutnya atau dibuang

Tinggi clarifier = 5 m

Penentuan tinggi clarifier harus memperhatikan bentuk kerucut pada bagian dasar bak dan volume kerucutnya. 

                               

 Model pola aliran dalam clarifier

Dalam rangka mengupayakan agar air limbah yang keluar dari clarifier bagian atas dalam kondisi jernih, maka aliran over flow dari clarifier dialirkan kedalam proses filtrasi (sand filter). Sedangkan flok yang keluar dari bagian dasar clarifier dialirkan kedalam sand filter yang terbuka agar terjadi proses filtrasi dan pengeringan flok karena pemanasan sinar matahari. Jika flok yang terbentuk jumlahnya cukup besar, maka pengolahan flok dapat dilakukan dengan mempergunakan filter press.

D. DESIGN SAND FILTER

Sand filter merupakan suatu Bak/tangki yang berfungsi untuk proses filtrasi (penyaringan), didalam tangki filtrasi terisi media-media padat yang berfungsi untuk menahan flok. Air yang keluar dari proses filtrasi sudah tidak mengandung flok (airnya sudah jernih). Tinggi dan diameter sand filter ditentukan oleh besarnya laju alir air yang masuk sand filter.  Dalam design sand filter harus mengetahui beberapa hal diantaranya :

1. Laju alir air limbah masuk

2. Kecepatan linier air limbah dalam sand filter

3. Jenis media filtrasi yang dipergunakan

4. Ukuran media filtrasi yang dipergunakan

5. Susunan media filtarsi

Contoh Design :

Laju alir air limbah masuk sand filter : 1000 m3/jam

Rate filtrasi = 12 gallon/menit/ft2     (ketentuan literatur)

                      = 2,7255 m3/jam/ft2

Luas penampang sand filter = 1000/2,7255 = 366,9 ft2 = 34 m2

Diameter =  6,5 m
Tinggi filter : dalam menghitung tinggi filter harus ditentukan terlebih dahulu tentang susunan media fliternya. Dalam perencanaan ini hanya mempergunakan 2 lapisan media filter yaitu gravel dan pasir. maka ; 


a. Tinggi lapisan gravel = 0,3 m
b. Tinggi pasir                 = 0,7 m
c. Tinggi Ruang kosong atas    = 0,5 m
d. Tinggi Ruang kosong bawah = 0,5 m

Jadi tinggi seluruhnya tangki filtrasi = 2,0 m 
 

******* Bersambung *******   

********* Semoga Tulisan ini Bermanfaat ***********