....

1. Sanitasi.Net
Bangunan Pengolahan Air Limbah
secara Aerobik
Modul D:
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah
Pelatihan Perencanaan Teknis
Sistem Pengelolaan Limbah Terpusat (SPAL-T)
Juli, 2015
Rentek-D5

2. Sanitasi.Net

3. Sanitasi.Net
Komponen Pengolahan Air Limbah Aerobik
1. Kolam Aerasi (Aerated Lagoon)
2. Kolam Aerasi Fakulatif
3. Proses Lumpur Aktif (Activated Sludge Process)
4. Kolam Aerasi Ekstensif (Extended Aeration)
5. Parit Oksidasi (Oxidation Ditch)

4. Sanitasi.Net
KOLAM AERASI (AERATED LAGOON)
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

5. Sanitasi.Net
Kolam Aerasi
• Kolam aerasi menggunakan peralatan aerator mekanik berupa
surface aerator yang digunakan untuk membantu mekanisasi
supply oksigen larut dalam air.
• Aerator ini menggunakan propeler yang setengah terbenam
dalam air dengan putarannya memecah permukaan air agar
lebih banyak bagian air yang kontak dengan udara dan
menyerap oksigen bebas dari udara.
• Dinding kolam aerasi terbuat dari beton bertulang, sedangkan
lantai kolam menggunakan geotekstil agar tidak terjadi
kebocoran.

6. Sanitasi.Net
Skematik Kolam Aerasi

7. Sanitasi.Net
Kelebihan & Kekurangan
• Kelebihan
– Biaya pemeliharaan rendah, effluent yang dihasilkan baik, biaya instalasi
awal rendah, dan tidak menimbulkan bau.
• Kelemahan
– Membutuhkan lahan yang luas dan membutuhkan energy yang besar
jika kolam aerasi dilengkapi dengan aerator.

8. Sanitasi.Net
Tipe dan Persyaratan Geotekstil
• Memiliki berat yang cukup (4 kg/m2) untuk terhindar dari
kemungkinan terangkat (uplift) akibat pelepasan gas karena
tanah mengandung material organik.
• Memiliki kemampuan untuk menutup kerusakan akibat
penetrasi batuan dengan diameter 5 cm.
• Memiliki kekuatan yang cukup untuk terhindar dari kerusakan
pada bagian tepinya karena proses pemasangan.
• Mudah dipasang dan tidak diperlukan tenaga kerja dengan
spesifikasi khusus untuk memasangnya.

9. Sanitasi.Net
Aerator dan Efisiensi
• Unit ini pada prinsipnya menempatkan aerator yang dapat
mengangkat seluruh endapan tersuspensi dalam aliran sehingga
dianggap terjadi pengadukan lengkap dari seluruh sisi kolam
sebagaimana terjadi pada aerasi di tangki sistem activated
sludge/lumpur aktif.
• Efisiensi BOD removal cukup tinggi namun karena aliran
keluar membawa juga endapan yang tersuspensi, dengan
demikian efisiensi pengurangan suspended solid pada efluen
sangat rendah.

10. Sanitasi.Net
Kebutuhan Energi dan Keuntungannya
• Kebutuhan energi untuk aerasi:
– hampir sama saja dengan tipe lainya, hanya karena harus mengangkat
seluruh suspensi, maka diperlukan tenaga aerator yang cukup besar
yaitu 2,6 s/d 3,88 kWh per 1000 m3 kolam.
– Lebih dari 4 kali tenaga yang diperlukan oleh fakultatif aerated lagoon
atau 2 kali tenaga aerator yang diperlukan extended aeration.
• Keuntungan tipe ini tidak memerlukan pengurasan lumpur
pada dasar kolam.

11. Sanitasi.Net
KOLAM AERASI FAKULATIF
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

12. Sanitasi.Net
Kolam Aerasi Fakulatif
• Tipe ini selaras dengan kolam alga pada kolam stabilisasi,
hanya oksigen yang diperlukan disupply melalui aerator dan
bukan melalui proses fotosintesis algae.
• Sistem ini memberikan cukup oksigen, namun power input
aerator tidak cukup untuk menjaga seluruh partikel (solid)
tetap dalam bentuk suspensi.
• Sama dengan kondisi fakultatif pada kolam stabilisasi, yaitu:
– pada lapisan bagian atas terjadi proses dekomposisi aerobik dan
– pada bagian lapisan bawah kolam terjadi proses anaerobik.

13. Sanitasi.Net
Kebutuhan Energi
• Unit ini memerlukan power yang cukup rendah, namun
memerlukan lahan yang cukup luas meskipun tidak seluas
lahan untuk kolam stablisasi.
• Lumpur akibat pengendapan akan berada didasar kolam dan
secara periodik harus dibersihkan.
• Akumulasi lumpur facultatif aerated lagoon adalah 30 liter s/d
50 liter per jiwa setiap tahunnya.

14. Sanitasi.Net
Skematik Kolam Aerasi Fakultatif

15. Sanitasi.Net
PROSES LUMPUR AKTIF
(ACTIVATED SLUDGE PROCESS)
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

16. Sanitasi.Net
Proses Lumpur Aktif
• Lumpur aktif merupakan proses pengolahan secara biologi
aerobik dengan mempertahankan jumlah massa mikroba dalam
suatu reactor dan dalam keadaan tercampur sempurna.
• Suplai oksigen mutlak diperlukan, biasanya menggunakan
peralatan mekanis aerator dan blower.
• Peralatan tersebut selain dibutuhkan untuk menyuplai oksigen,
juga diperlukan untuk melakukan pengadukan sempurna di
dalam reaktor.
• Perlakukan untuk memperoleh massa mikroba yang tetap
dalam reaktor adalah dengan melakukan resirkulasi lumpur
dan pembuangan lumpur dalam jumlah tertentu.

17. Sanitasi.Net
Proses Lumpur Aktif
• Limbah cair yang masuk ke dalam tangki aerasi akan terjadi
pencampuran dengan mikroorganisme.
– Mikroorganisme ini yang melakukan penguraian dan menghilangkan
kandungan organic dari limbah secara aerobic.
– Oksigen yang dibutuhkan untuk reaksi mikroorganisme tersebut
diberikan dengan cara memasukkan udara ke dalam tangki aerasi
dengan blower.
• Campuran limbah yang telah diolah kemudian dialirkan ke
clarifier dan di dalam clarifier lumpur akan mengendap dan
supernatannya dikeluarkan sebagai effluent dari proses.
• Sebagian besar lumpur aktif yang ada di clarifier diresirkulasi ke
tangki aerasi supaya konsentrasi mikroorganisme dalam tangki
aerasinya tetap sama dan sisa lumpur yang ada di buang untuk
dilakukan pengolahan lumpur.

18. Sanitasi.Net
Jenis Lumpur Aktif
• Tipe konvensional
• Tipe extended aeration

19. Sanitasi.Net
Kriteria Perencanaan Lumpur Aktif
Conventional
Step
Aeration
Modified
Aeration
Extended
Aeration
Contact
Stabilization
HighRate
Aeration
Pure Oxygen
1 BebanBOD :MLSSLoading kg/kg.hari 0.2-0.4 0.2-0.4 1.5-3.0 0.03-0.05 0.2-0.6 0.02-0.04 0.2-1.0
Volume Loading kg/.m3
.hari 0.3-0.8 0.4-1.4 0.6-2.4 0.15-0.25 0.8-1.4 0.6-2.6 1.6-4.0
2 MLSS mg/L 1500-2000 2000-3000 400-800 3000-6000 3000-6000 3000-6000 6000-8000
3 Umur Lumpur (Sludge Age) hari 2-4 15-30 4 2-4 8-20
4 KebutuhanUdara (Qudara/Qair limbah) 3-7 3-7 2-3.5 >15 >12 >15
5 WaktuAerasi(HRT) jam 6-8 4-6 1.5-3 16-24 5 2-3 1-3
6 RasioSirkulasiLumpur (Qlumpur/Q air limbah) % 20-40 20-30 5-10 50-150 40-100 50-150 25-50
7 EfisiensiPengolahan % 85-95 90 60-70 75-85 85-90 75-95 85-95
Jenis Proses
SatuanNo Kriteria
(Sumber: Japan SewageWork Assosiation)

20. Sanitasi.Net
Variable Perencanaan (Desain Variabel)
a. Beban BOD
b. Padatan Tersuspensi dalam Campuran Cairan (Mixed-Liqour
Suspended Solids /MLSS)
c. Padatan Tersuspensi yang Mudah Menguap dalam Campuran
Cairan (Mixed-Iiqour Volatile Suspended Solids /MLVSS)
d. Ratio Perbandingan Makanan terhadap Mikroorganisme (Food
- to – Microorganism)
e. Waktu Tinggal Hidrolis (Hidraulic Retention Time /HRT)
f. Kebutuhan Oksigen untuk aerasi
g. Produksi Lumpur (Px)
h. Ratio Sirkulasi Lumpur (Hidraulic Recycle R)
i. Umur lumpur Aktif (ƟC)

21. Sanitasi.Net
PROSES LUMPUR AKTIF
(ACTIVATED SLUDGE PROCESS)
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

22. Sanitasi.Net
Proses Lumpur Aktif
• Kolam Extended Aeration
– sebenarnya bukan termasuk kategori kolam aerasi seperti kolam aerasi
lainnya, proses ini merupakan pengembangan dari proses lumpur aktif
konvensional (standar).
– Untuk Extended Aeration tidak diperlukan bak pengendap awal.

23. Sanitasi.Net
Proses Lumpur Aktif
• Di dalam bak aerasi air limbah disuplai oksigen dari blower atau
diffuser sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan
zat organik yang ada di dalam air limbah.
– Dengan demikian di dalam bak aerasi tersebut akan tumbuh dan
berkembang biomassa dalam jumlah yang besar.
– Biomassa atau mikroorganisme inilah yang akan menguraikan senyawa
polutan yang ada di dalam air limbah.
• Unit ini juga membuat endapan tersuspensi dengan adukan
menyeluruh meliputi seluruh bagian kolam.
– sebagian lumpur yang terikut pada aliran outlet dari kolam ini
terendapkan,
– sebagian lainya dibiarkan terakumulasi di dalam kolam atau sebagian
yang diendapkan kemudian dikembalikan kedalam sistem aerasi.

24. Sanitasi.Net
Skema Extended Aeration

25. Sanitasi.Net
Sistem yang Digunakan
• Menempatkan tangki pengendapan terpisah sesudah kolam
• Memisahkan bagian dari kolam untuk zona pengendapan untuk
menahan lumpur sebelum effluen dilepas ke badan air.
• Melakukan operasi lagoon secara intermitten dengan
membuat dua unit secara pararel.
– Kedua unit akan beroperasi secara bergantian, ketika satu unit
berhenti, maka akan ada kesempatan terjadinya pengendapan.
– Lumpur akan terakumulasi mencapai konsentrasi solid yang ideal untuk
extended aeration.

26. Sanitasi.Net
Karakteristik dan Tipe Kolam Aerasi
Kriteria
Tipe Kolam Aerasi
Fakultatif Flowthrough
Extended
Aeration
Konsentrasi solid, mg/l
30 - 150 30 – 300
4000 -
5000
Td, hari 3 – 6 2 - 5 0.7 -1
Dalam kolam, m 3 – 5 3 – 5 3 – 5
Eff BOD removal % 75 – 90 70 – 85 95 – 98
Kebutuhan lahan
m2/cap
0.15 – 0.45 0.10 – 0.35
0.13 –
0.25
Kebutuhan oxigen+) 0.6 – 0.8 0.6 – 0.8 1.2 – 1.8
Aeration kWh*
kWh / 1000 org 0.75-0.97 0.75-0.97 1.49-2.24
kWh / 1000 m3/kolam 0.75-1.12 2.61-3.88 1.12-1.87
Perhitungan Horse Power didasarkan bahwa aerator dapat memberikan 2,28 kgO2/kWh

27. Sanitasi.Net
PARIT OKSIDASI
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

28. Sanitasi.Net
Parit Oksidasi
• Pada prinsipnya sistem oxidation ditch adalah extended aeration
yang semula dikembangkan berdasarkan saluran sirkular
kedalaman 1 s/d 1,5 m yang dibangun dengan pasangan batu.
• Reaktor ini biasanya digunakan untuk proses pemurnian air
limbah setelah mengalami proses pendahuluan.
• Fungsi utamanya adalah untuk menurunkan konsentrasi BOD,
COD, dan nutrient dalam air limbah.

29. Sanitasi.Net
Cara Kerja
• Air diputar mengikuti saluran sirkular yang cukup panjang
untuk tujuan aerasi dengan alat mekanik rotor seperti sikat
baja yang berbentuk silider.
• Rotor diputar melalui as (axis) horizontal dipermukaan air.
Alat aerasi untuk rotor yang horizontal disebut juga cage rotor
atau mammoth rotor, dan pasveer ditch (apabila rotornya
vertical).

30. Sanitasi.Net
Kelebihan dan Kekurangan
• Kelebihan
– Kemampuan meremoval organik dengan biaya operasional dan
perawatan rendah.
– Menghasilkan lumpur yang lebih sedikit daripada proses biologis
lainnya.
• Kekurangan
– Membutuhkan lahan yang luas
– Konsentrasi TSS pada effluent masih tergolong tinggi jika dibandingkan
dengan proses pengolahan activated sludge.

31. Sanitasi.Net
Proses Lumpur Aktif Sistem
Parit Oksidasi (Oxidation Ditch)

32. Sanitasi.Net
Referensi
Direktorat Pengembangan Penyehatan
Lingkungan Permukiman (PPLP)
Direktorat Jenderal Cipta Karya
Kementrian Pekerjaan Umum dan
Perumahan Rakyat

33. Sanitasi.Net
Modul Perencanaan Teknis SPAL-T
Modul
A. Dasar-dasar Perenca-naan
Teknis SPAL-T
B. Unit Pelayanan
C. Unit Pengumpulan /
Jaringan Perpipaan
D. Unit Pengolahan Air
Limbah
E. Teknologi Pengolahan
Lumpur
F. Konstruksi Bangunan
G. Rencana Anggaran Biaya
Sub-Modul
D1 Perencanaan Teknis Unit
Pengolahan Air Limbah
D2 Pemilihan Lokasi IPAL
D3 Pemilihan Teknologi dan
Sistem IPAL
D4-6 Sistem Pengolahan Air
Limbah (secara Fisik,
Kimia, Biologi) - 3 Sesi
D7-8 Pengolahan (Aerobik,
Anaerobik, Gabungan dan
Kombinasi) - 2 sesi

34. Sanitasi.Net
Terimakasih
Joy Irmanputhra
AFSI
FasilitatorSanitasi.Org