Referensi untuk : http://pasarrebo.openthinklabs.com/home/normalisasi-kali-baru

1. Optimasi Limpasan Air Limbah
Ke Kali Surabaya (Segmen Sepanjang – Jagir)
Dengan Programma Dinamis
Thesis Oleh:
Alfan Purnomo (3307201003)
Pembimbing:
Dr. Ir. Nieke Karnaningroem, MSc.

2. Latar Belakang
• Kali Surabaya sebagai
• Berbagai sumber air
sumber air baku PDAM
• Kualitas air sungai harus
Optimasi limbah membuang
Limpasan limbahnya ke Kali
memenuhi baku mutu
Surabaya
yang berlaku Air
• Terdapat PDAM
• Kelas 1 (PP 82 Th Limbah Ngagel di Segmen
2001) ke Kali Jagir yang mengambil
• Kelas B (SK Gub
Jatim No. 413 Th
Surabaya air sungai sebagai air
baku
1987)

3. Tujuan & Manfaat
 Tujuan:
 Mengidentifikasi daya tampung Kali Surabaya.
 Optimasi limpasan air limbah yang dibuang ke Kali
Surabaya.
 Manfaat:
 Sebagai acuan dalam menentukan pembuangan limbah ke
Kali Surabaya .
 Sebagai upaya dalam menjaga kualitas air Kali Surabaya .

4. Ruang Lingkup Penelitian
 Lokasi studi merupakan Kali Surabaya dengan segmen
Sepanjang – Jagir.
 Parameter yang diukur dalam penelitian ini yaitu DO, suhu,
BOD, dan COD.
 Variabel yang digunakan pada penelitian ini antara lain:
 Baku mutu sungai berdasarkan PP 82 Tahun 2001: Kelas I, Kelas II
dan Kelas III.
 Segmen sungai: Sepanjang – Gunung Sari dan Gunung Sari – Jagir.
 Debit sungai: debit maksimum dan debit minimum.
 Optimasi yang dilakukan adalah optimasi konsentrasi zat
pencemar organik (BOD dan COD) yang mampu ditampung
oleh sungai berdasarkan kemampuan sungai.
 Lokasi titik sampling dalam penelitian ini mendekati lokasi
titik sampling dari Perum Jasa Tirta (PJT).

5. Kali Surabaya
Luas DAS : 12.000 km 2 (25% Jatim)
Indonesia Populasi (2003) : 15.5 juta (43% Jatim)
Curah hujan : 2,000 mm/ tahun
Potensi air : 12 miliar m3/tahun
Panjang sungai : 320 km
East Java
East Java
Brantas River Basin
Kelud & Semeru

6. Gambaran Kondisi Lokasi Penelitian
PDAM Ngagel
Domestik
Pintu Air
Gunung Sari
SEPANJANG JAGIR
Industri

7. Daya Tampung
 Daya tampung beban pencemaran air adalah kemampuan air
pada suatu sumber air, untuk menerima masukan beban
pencemaran tanpa mengakibatkan air tersebut menjadi cemar
(Kep MenLH No.110 tahun 2003)
 Terdapat 2 metode yang dianjurkan dalam penentuan
daya tampung di dalam Kep MenLH No.110 tahun 2003
yaitu :
 Neraca Massa
 Streeter Phelps

8. Programma Dinamis
 Programma Dinamis merupakan sebuah pemecahan
masalah dengan cara menguraikan solusi menjadi
tahapan sedemikian sehingga solusi dari persoalan
dapat dipandang dari serangkaian keputusan yang
saling berkaitan
 Suatu problem diselesaikan secara bertahap dalam
tahap–tahap (stage) sehingga disebut sebagai
Multistage programming

9. Pendekatan Programma Dinamis
 Programma Dinamis Maju
Tahap 1 Tahap 2 …….. Tahap n
f1(s1,x1) f2(s2,x2) ...... fn(sn,xn)
 Programma Dinamis Mundur
Tahap n ………. Tahap 2 Tahap 1
fn(sn,xn) ...... f2(s2,x2) f1(s1,x1)

11. Kerangka Penelitian (1)
Optimasi Limpasan Air Limbah Ke Kali Surabaya
(Segmen Sepanjang – Jagir)
Dengan Programma Dinamis
Tinjauan Pustaka
o Alat Sampling
Kualitas Air
Persiapan Penelitian o Penentuan Titik
Sampling
o Bahan Kimia untuk
analisa parameter
A

12. Kerangka Penelitian (2)
A
Pengolahan Data
Pengumpulan Data Prediksi dengan Metoda Fuzzy Linear dan
Data Primer: Regresi Linear
• Data konsentrasi parameter:
COD, BOD, DO, dan Temperatur
• Debit sungai Pengolahan Data
Optimasi dengan Metoda Programma Dinamis
Data Sekunder:
• Data limpasan air limbah
• Data kualitas air Analisa dan Pembahasan
Kesimpulan dan Saran

13. Pengumpulan Data
Pembagian Segmen Kali Surabaya
(Sepanjang – Jagir)
SEPANJANG GUNUNG SARI JAGIR
SEGMEN 2
SEGMEN 1

14. Lokasi Titik Sampling
3
2
Keterangan:
1
1. Sepanjang
2. Gunung Sari
3. Jagir
Titik Sampling

15. Pengumpulan Data Setiap Segmen
Limbah Domestik
Kualitas
Air Sungai
Limbah Industri

16. START
INPUT DATA
Prediksi kualitas air sungai
Fuzzy Linear
MSE ≈ 0 Tidak
Regresi Linear
Algoritma
Korelasi
Ya
Data Sekunder
Tidak MSE ≈ 0 Penelitian
Korelasi
Ya
Programma Dinamis
Konsentrasi BOD yang
dapat dibuang ke Sungai
Konsentrasi COD yang
dapat dibuang ke Sungai
END

17. Diagram Alur Optimasi
Baku Mutu
Debit Rendah DO Kecil
Sungai Kelas I
Optimasi Limpasan Baku Mutu BOD air limbah
Debit Sedang DO Sedang
Air lImbah Sungai Kelas II yang dapat dibuang
Baku Mutu
Debit Besar DO Tinggi
Sungai Kelas III

18. Pengolahan Data, Analisa dan Pembahasan
 Dalam prediksi kualitas, digunakan program
komputer pada setiap metoda.
 Metoda Fuzzy Linear  MATLAB 7
 Metoda Regresi Linear  MINITAB 14
 Hal yang akan dianalisa dan dibahas yaitu :
 Prediksi kualitas air Kali Surabaya
 Optimasi limpasan air limbah ke Kali Surabaya

19. Batasan-batasan Programma Dinamis
 Batasan kualitas air sungai didasarkan pada
PP 82 Tahun 2001
 Parameter yang digunakan sebagai acuan
adalah BOD
 Variabel yang digunakan adalah Debit dan
DO

21. Pengumpulan Data Sekunder
Debit
BOD (mg/L) COD (mg/L) DO (mg/L) (m3/detik)
Lokasi Tahun
Baku Baku Baku
mutu min maks mutu min maks mutu min maks min maks
Sepanjang 2006 2,8 8,4 7,4 42,3 0,2 4,3 10,8 130,4
2007 1,9 22,8 10,8 49 1,7 4,2 8,6 78,6
Gunungsari 2006 2,7 7,6 5,9 60,4 2,2 4,2 11,5 142,7
2 10 6
2007 1,8 11,5 10,9 50,8 1,6 3,7 11,5 81,5
Jagir 2006 2,3 11 8,8 56 0,8 3,1 0,29 92,83
2007 2 12,3 8,5 48,7 1,1 2,9 1,92 54,5

22. Pengumpulan Data Primer
Lokasi Baku Periode Sampling
Parameter Satuan
Sampling mutu* 1 2 3 4
Sepanjang DO mg/L 6 4,1 2,88 2,85 2,88
BOD mg/L 2 17,4 23 26,5 19,63
COD mg/L 10 28,48 42,42 38,38 33,33
Suhu oC Dev. 3 27 30 29 29,5
Gunung Sari DO mg/L 6 4,15 2,8 2,68 3,3
BOD mg/L 2 18,33 25,25 17,38 18,13
COD mg/L 10 26,6 33,24 32,26 24,18
Suhu oC Dev. 3 28 29,5 30 30
Jagir DO mg/L 6 4,7 2,85 2,68 3,4
BOD mg/L 2 17,13 24,88 13,75 18,63
COD mg/L 10 26,6 36,3 32,26 32,26
Suhu oC Dev. 3 28 30 29,5 29,5

23. Daya Dukung Sungai
Daya Dukung = Debit Sungai x Baku Mutu
Segmen Daya Dukung Beban Sungai
Sepanjang -
Gunung Sari 6.808,32 – 8.899,2 59.232,38 – 117.914,4
Gunung Sari -
Jagir 13.910,4 – 18.144 120.881,38 – 229.068

24. Daya Tampung Sungai
 Daya tampung sungai
telah terlampaui Segmen Dall Dc
apabila defisit Sepanjang -
oksigen yang terjadi Gunung Sari 1,58 3,93 - 5,87
di sungai (Dc) lebih
besar daripada defisit Gunung Sari
- Jagir 1,52 3,75 - 5,14
oksigen pada titik
kritis (Dall)

25. Kondisi Kali Surabaya
Segmen Segmen
Sepanjang – Gunung Sari Gunung Sari – Jagir
Daya Dukung &
Daya Tampung
Tercemar

26. Plotting Time Series Data
Segmen Sepanjang – Gunung Sari
Time Time SeriesTime Series Plot of COD
Series Plot of DO (mg/L)
Time Series Plot of BOD (mg/L)of Debit (m3/detik)(mg/L)
Plot
25 1 160 15 25
26
3 60 23
2 26
4
140 1 25 38 39
27
23
20 2
7 50 14 15
5
120 10 32 40
4 8 9 18 38
2 17
111213 9 24 26 2829 31 3334 25
3
Debit (m3/detik)
19 35 37 39 43
100 40 36 24
42
BOD (mg/L)
COD (mg/L)
15 1 16
DO (mg/L)
20 14 14 38
30
80 28 41
47
4
30 22
2 21 15 44 39
4546
15 4 23
10 20 28 30 47 37 48
10 9 60 14 39 27 48
13 19 22 43
2526
2
12 20 20
19 8 12
16 43 46 34 40 4647
3 5 18 27 29 44
40 18 6 2122 24 6 27 16 11
7 3738 40 21 30 3240 35
3 15 42 44 31 4142
1011 13 16 36
5 1 4
3 30 1832 3536
17
48 37 33 42 47
45
10 7 13 2829 17 23 41 43
67 8 5 31 33
19 34 3132
20 17 8 10 12
9 11 202122 24 41 29
45 33343536 444546 48
6
0 0 0 0
1 5 1 5
10 1 10 5 20 10 2520 15 1025 20 1530 25 40 35 30 45 40 35 304540 35 45 40
15 15
1 5 30 35 20 25 45
Index Index Index Index

27. Plotting Time Series Data
Segmen Gunung Sari - Jagir
Time Series Plot of DO
Time Series Plot ofTime Series Plot of Debit Plot of COD
BOD Time Series
14 4.5 160 2
67
1 60 49
2 27
4.0 140 1 62
12 23 14 15
72
3 27 50
120 32
3.5 14 26
8 16 33 1 33 72
10 25
30
31 32 51 69
71
2 45 7 40 26 28
27 40
3.0 15 100 910 46 37 41 54
29 31 34 36 38 40 4333 61 61 62
11 13 15 19 30 42 44 46 56 54
18 48 63 49
14
8 12 12 25 28 66 72 61
Debit
BOD
COD
80 22 27 49 54 58
55
DO
4 39 53 56
2.5 19 30 15 45
30 33
32 60
6 29 37 6 25 63 52
17 4 45 13 24 5329 57 59 35 67
60 3 47 60 65 70 5455 47
6 3 56
2.0 14 20 19 64 6667
53 56 72 63
13 16 21 34 10 29
18 26 20 22 35 23 26 28 30 55 22
16 41 46
68 70 45 48 69 71
20 3
25 5 24 38 41 43
16
44 23 50 52 68 34 3651 38 40 43
44
51 66
40 50 5253 20
6 7 8 11 51 65 42 55 70
1.5 12
6 8 11 24 12 18
17 32 21 31 71 58 60
59 65
4 5 7 13 391842 9 23
36 17
49 52
37 69 71 50 57 68
4 19 31 3458 39 61 69 64
910 20 10 10 12
78 21 48 3559
36 64 62 58 60
28
9 11 5 20 22 24 57
59
63
35 57 37 39 41 45 47 50 62 64 66
1.0 17 21 40
47 38 42 44 46 48
43 65 67 70
68
2
0
0
1 7 1 14 7 21 114 287 21 1 14 28 7 21 35 14 42 56 49 63 56 703563 56 70 6349
35 42 49
28 21
35 28
42 49 42 70 56 63 70
Index Index Index Index

28. Prediksi Metoda Fuzzy Linear
(Sepanjang – Gunung Sari)
Nama Himpunan Semesta
Fungsi Variabel Domain (Unit)
Fuzzy Pembicaraan (Unit)
Rendah [0,2 - 1,75]
DO Sedang [0,2 - 4,3] [1 - 3,5]
Tinggi [2,75 - 4,3]
Input
Kecil [10,7 - 50]
Debit Sedang [10,7 - 142,7] [25 - 125]
Besar [100 - 142,7]
Rendah [1,8 - 8]
BOD Sedang [1,8 - 22,8] [4 - 20]
Tinggi [16 - 22,8]
Output
Rendah [5,9 - 30]
COD Sedang [5,9 - 60,4] [17,5 - 52,5]
Tinggi [40 - 80,8]

29. Prediksi Metoda Fuzzy Linear
(Gunung Sari - Jagir)
Semesta Pembicaraan
Fungsi Variabel Himpunan Fuzzy Domain (Unit)
(Unit)
Rendah [0,8 - 2]
DO Sedang [0,8 - 4,2] [1,25 - 3,75]
Tinggi [3 - 4,2]
Input
Kecil [0,29 - 50]
Debit Sedang [0,29 - 142,7] [20 - 120]
Besar [90 - 142,7]
Rendah [1,8 - 6]
BOD Sedang [1,8 - 13,3] [4 - 12]
Tinggi [10 - 13,3]
Output
Rendah [5,9 - 25,9]
COD Sedang [5,9 - 60,4] [15 - 50]
Tinggi [39,1 - 60,4]

30. Prediksi Metoda Regresi Linear
(Sepanjang – Gunung Sari)

31. Prediksi Metoda Regresi Linear
(Gunung Sari - Jagir)

32. Perbandingan Metoda Fuzzy Linear
dan Regresi Linear
Nilai MSE Fuzzy Regresi
Segmen
BOD 35,3605 11,1292 Sepanjang - Gunung Sari
COD 285,6767 101,2554
Nilai MSE Fuzzy Regresi
Segmen BOD 8,78 7,69
Gunung Sari - Jagir
COD 147,2 64,99

33. Grafik Hasil Prediksi dengan Metoda
Fuzzy Linear dan Regresi Linear
SEGMEN SEPANJANG – GUNUNG SARI
Time Series Plot ofSeriesPrediksi COD, Prediksi Fuzzy COD, Prediksi Reg. COD
Time BOD, Plot of Fuzzy BOD, Prediksi Reg. BOD
25 Variable Variable
60
BOD C OD
Predik si Fuzzy BOD Predik si Fuzzy C OD
Predik si Reg. BOD Predik si Reg. C OD
20 50
40
15
Data
Data
30
10
20
5
10
0 0
1 5 10 15
1 20
5 25
10 30
15 35
20 40
25 45
30 35 40 45
Index Index

34. Grafik Hasil Prediksi dengan Metoda
Fuzzy Linear dan Regresi Linear
SEGMEN GUNUNG SARI - JAGIR
Time Series Plot of BOD, BOD prediksiof COD, BOD prediksi regresi COD prediksi regresi
Time Series Plot Fuzzy, COD prediksi Fuzzy,
14 Variable Variable
60
BOD COD
BOD predik si Fuzzy COD predik si Fuzzy
12 BOD predik si regresi COD predik si regresi
50
10
40
8
Data
Data
30
6
20
4
10
2
0
1 7 14 21 28 1
35 427 14
49 21
56 28
63 35 42
70 49 56 63 70
Index Index

35. Alur Programma Dinamis
TAHAP A TAHAP B
Baku Mutu
Debit Rendah DO Kecil
Sungai Kelas I
Optimasi Limpasan Baku Mutu BOD air limbah
Debit Sedang DO Sedang
Air lImbah Sungai Kelas II yang dapat dibuang
Baku Mutu
Debit Besar DO Tinggi
Sungai Kelas III
Penentuan
Konsentrasi
Penentuan batasan dan konstanta Pencemar yang
penguraian zat organik Dapat Dibuang

36. Konsentrasi BOD dan COD yang Dapat Dibuang
*Baku Mutu Hasil Optimasi Terbesar
Jenis Segmen
BOD COD BOD (mg/L) COD (mg/L)
Industri Sungai
Kelas Kelas Kelas Kelas Kelas Kelas
mg/L mg/L
I II III I II III
Minyak
100 350
Goreng
Sepanjang –
Pemotongan 8,46 25,93 34,92 31,33 96,04 129,33
100 250 Gunung Sari
Hewan
Tahu 150 300
Minyak
100 350
Goreng
Gunung Sari -
Pemotongan 8,47 26,3 35,81 27,32 84,84 115,52
100 250 Jagir
Hewan
Tahu 150 300

37. Kesimpulan 1
 Daya tampung dari Kali Surabaya pada segmen
Sepanjang – Jagir sudah terlampaui
 Defisit oksigen Kali Surabaya segmen Sepanjang – Gunung
Sari pada kondisi BOD minimum dan DO maksimum
(kondisi terbaik) dan pada kondisi BOD maksimum dan DO
minimum (kondisi terkritis) adalah 3,93 – 5,87 mg/L
sedangkan defisit oksigen pada titik kritis adalah 1,58 mg/L
 Pada segmen Gunung Sari – Jagir, defisit oksigen yang
terjadi pada kondisi BOD minimum dan DO maksimum
(kondisi terbaik) dan pada kondisi BOD maksimum dan DO
minimum (kondisi terkritis) adalah 3,75 – 5,14 mg/L
sedangkan defisit oksigen pada titik kritis adalah 1,52 mg/L.

38. Kesimpulan 2a
 Konsentrasi BOD dari air limbah yang dapat
dibuang ke Kali Surabaya yaitu:
 Jika sungai dikehendaki menjadi kelas I maka
konsentrasi BOD dan COD terbesar dari air
limbah yang dapat dibuang untuk segmen
Sepanjang – Gunung Sari adalah 8,46 mg/L dan
31,33 mg/L sedangkan pada segmen Gunung Sari
– Jagir adalah 8,47 mg/L dan 27,32 mg/L.

39. Kesimpulan 2b
 Jika sungai dikehendaki menjadi kelas II maka
konsentrasi BOD dan COD terbesar dari air
limbah yang dapat dibuang untuk segmen
Sepanjang – Gunung Sari adalah 25,93 mg/L dan
96,04 mg/L sedangkan pada segmen Gunung Sari
– Jagir adalah 26,3 mg/L dan 84,84 mg/L.
 Jika sungai dikehendaki menjadi kelas III maka
konsentrasi BOD dan COD terbesar dari air
limbah yang dapat dibuang untuk segmen
Sepanjang – Gunung Sari adalah 34,92 mg/L dan
129,33 mg/L sedangkan pada segmen Gunung
Sari – Jagir adalah 35,81 mg/L dan 115,52 mg/L.

40. Saran Penelitian Lanjutan
 Perlu dicoba mengkaji parameter zat
konservatif jenis logam yang terkandung di
dalam air Kali Surabaya.
 Perlu adanya kajian mengenai rencana
pengelolaan air limbah di sekitar Kali
Surabaya segmen Sepanjang – Jagir dengan
mengacu pada BOD air limbah yang dapat
dibuang ke Kali Surabaya.

42. Pengumpulan Data Kualitas Air Sungai
 Data kualitas air sungai Kali Surabaya selama
1-2 tahun dari Perum Jasa Tirta
 Pengambilan sampel air sungai
1/3 L Titik 2 Titik 1 1/3 L
1/2 H 1/2 H
SNI 6989.57:2008

43. Pengumpulan Data Limbah Industri
 Menentukan industri yang berpotensi
mencemari Kali Surabaya
 Data limpasan limbah industri didapatkan dari
dinas terkait

44. Pengumpulan Data Limbah Domestik
 Pendataan jumlah rumah dan fasilitas umum:
 Rumah dan fasilitas umum dalam radius 0,5 km
dari tepi sungai
 Kualitas limbah domestik didasarkan pada
baku mutu limbah domestik (KepMen LH
Nomor 112 Tahun 2003 )