WW1-1

ALTERNATIF DESAIN SISTEM PENGOLAHAN AIR BUANGAN DOMESTIK ZONA JATINANGOR METROPOLITAN BANDUNG

ALTERNATIVE DESIGN FOR WASTEWATER TREATMENT

SYSTEM IN JATINANGOR METROPOLITAN BANDUNG ZONE

Dian Fauzia1) dan Agus Jatnika Effendi2) Program Studi Teknik Lingkungan FTSL-ITB, Jl. Ganesha 10 Bandung 40132

dfb_030@yahoo.co.id1) dan jatnika@indo.net.id2) Abstrak : Jumlah penduduk Zona Jatinangor meningkat 1,99% per tahun.pada akhir tahun 2007 jumlah penduduk mencapai 273.862 jiwa. Peningkatan jumlah penduduk yang pesat dan kemajuan di berbagai sektor perekonomian tidak diimbangi dengan usaha peningkatan kualitas lingkungan. Selama ini sarana pembuangan air limbah domestik yang ada berupa pemakaian tangki septik bahkan ada yang langsung dibuang begitu saja ke saluran drainase atau langsung ke badan air penerima. sungai. Oleh Karena itu, perlu dilakukannya pengelolaan limbah domestik.(IPAL) Jenis unit yang akan digunakan dalam perencanaan primary treatment yakni screening, grit chamber, Bak ekualisasi dan pompa, dan bak sedimentasi. Berdasarkan analisis pemilihan yaitu berdasarkan kriteria teknis, operasional dan ekonomi didapatkan aerated lagoon yang merupakan alternative terpilih. Teknologi aerated lagoon cocok digunakan pada daerah 2 musim seperti di Indonesia, karena factor suhu mempengaruhi desain, sehingga teknologi aerated lagoon cocok diaplikasikan di Zona Jatinangor. Kata kunci : Aerated Lagoon, Zona Jatinangor, IPAL. Abstract : The number of Jatinangor residence increase 1.99 % / year, in the end of 2007 it reached 273.862 people Rapid increasing number of people and development in many sectors of economy are not balanced with the efforts in increasing the environmental quality. Up till now, domestic sewage is just septic tank and even direct garbage dumping to the body of water. Therefore, we need a domestic wastewater treatment(WWTP). Types of units that will be used in planning treatment of primary screening, Grit chamber, pump and equalization basin, and sedimentation tank. For secondary treatment, the choosing is Based on the analysis of the selection criteria based on technical, operational and economic obtained aerated Lagoon which is the alternative selected. Aerated Lagoon technology suitable in the 2 seasons aera, such as in Indonesia, because the temperature factor affect the design, so the Aerated Lagoon technology is suitable applied in the Jatinangor zone. Key words : Aerated Lagoon, Jatinangor Zone, WWTP

WW1-2

PENDAHULUAN Zona Jatinangor merupakan kawasan perencanaan Bandung Metropolitan yang terletak di sebelah timur Kota Bandung. kawasan ini berkontur relatif tinggi dan wilayahnya dikelilingi dengan pegunungan. Zona Jatinangor terdiri dari 4 Kecamatan yang letak geografisnya saling berbatasan, yaitu Kecamatan Tanjungsari, jatinangor, Cimanggung dan Sukasari. Untuk perencanaan IPAL Zona Jatinangor ini akan dilakukan system terpusat (off-site system) yang disesuaikan dengan rencana pembangunan Bandung Metropolitan. Jumlah penduduk Zona Jatinangor meningkat 1,99% per tahun.pada akhir tahun 2007 jumlah penduduk mencapai 273.862 jiwa. Laju pertumbuhan ini didasarkan pada faktor alami yaitu kelahiran dan kematian serta dipengaruhi oleh faktor migrasi. Faktor migrasi memiliki peran yang penting dalam pertamabahan penduduk, karena daerah tanjungsari dan cimangung yang banyak berdiri daerah industri dan pabrik meningkatkan jumlah karyawan yang menetap untuk bekerja, selain itu daerah Jatinangor yang dijadikan sebagai pusat perguruan tinggi mengakibatkan banyaknya jumlah mahasiswa yang menetap sementara di asrama atau rumah kost. Peningkatan jumlah penduduk yang pesat dan kemajuan di berbagai sektor perekonomian tidak diimbangi dengan usaha peningkatan kualitas lingkungan. Selama ini sarana pembuangan air limbah domestik yang ada berupa pemakaian tangki septik bahkan ada yang langsung dibuang begitu saja ke saluran drainase atau langsung ke badan air penerima. sungai. Oleh Karena itu, perlu dilakukannya pengelolaan limbah domestik.

Gambar 1 Peta Wilayah Daerah Perencanaan

Daerah Perencanaan

WW1-3

METODOLOGI Langkah pertama yang dilakukan dalam perencanaan intalasi pengolahan air limbah domestik ialah dengan mengidentifikasi permasalahan-permasalahan yang ada di Zona Jatinangor dalam aspek kualitas lingkungan sehingga akan diperoleh kondisi eksisting hingga feasibility dari perencanaan IPAL. Hal ini penting untuk menjadi pertimbangan dalam melaksanakan perencanaan daerah pelayanan. Hal kedua yang dilakukan ialah mencari dan mempelajari data-data teoritis pendukung yang akan digunakan dalam perencanaan disain IPAL domestik. Sumber-sumber yang dapat digunakan ialah sumber yang berasal dari perpustakaan, internet maupun layanan publik. Data-data ini akan menjadi data awal dan dasar dalam dalam menginvetarisasi, menentukan dan mendisain unit-unit yang akan digunakan dalam IPAL domestik. Sehingga akan diperoleh perencanaan yang efektif, efisien dan ekonomis. Ketiga ialah pengambilan data lapangan yang berupa data sekunder dan primer. Untuk memperoleh data-data tersebut telah dilakukan survei lapangan daerah perencanaan dan mencari data-data sekunder pendukung ke instansi-instansi pemerintah terkait.Hasil dari seluruh data yang telah dikumpulkan baik data literatur maupun data lapangan akan diolah sebagai dasar perencanaan instalasi. Tahap ini merupakan tahap analisa dan pembahasan terhadap seluruh aspek agar hasil desain bisa realistis dan optimal.

Gambar 2 Diagram alir pemilihan teknologi

START

KEMIRINGAN TANAH

KEDALAMAN AIR TANAH

KETERSEDIAAN LAHAN

PILIHAN TEKNOLOGI

KEMAMPUAN MEMBIAYAI & KECOCOKAN

PERMEABILITAS TANAH

KEPADATANPENDUDUK

SUMBER AIR YANG ADA

KEPADATAN .> 400 jiwa/ha ?

t

TANGKI SEPTIK,

INTERSEPTOR & SEWER

SEWERAGE COCOK ?

SHALLOW SEWERSEWERAGE

KEPADATAN .> 200 jiwa/ha ?

t

CUBLUK TUNGGAL COCOK ?

t

CUBLUK TUNGGAL

KEPADATAN .> 300 jiwa/ha ?

BIDANG RESAPAN BISA DIBUAT ?

TANGKI SEPTIK DG RESAPAN

yy

t

y

y

SMALL BORED SEWER

t

t

Y

SHALOW SEWER COCOK

?

SUMBER AIR YG

DISARANKAN

DISARANKAN DILAYANI OLEH

PDAM

KEMIRINGAN> 2 % ?

INTERSEPTOR & SEWERAGE COCOK ?

t

y

y

t

DISARANKAN DILAYANI OLEH

PDAM

y

AIR TANAH > 1,5 m

y

t

PERMEABILITAS TINGGI ?

y

t

TANGKI SEPTIK DG RESAPAN COCOK ?

BIOFILTER

y

y

t

CUBLUK BERSAMA

t

AIR TANAH CUKUP ?

AIR TANAH DIMUNGKINKAN

y

t

WW1-4

Berdasarkan diagram alir, zona Jatinangor memiliki kemiringan lahan >2% sehingga cocok untuk dilakukan teknologi IPAL domestic, selain itu disarankan oleh Dinas Tata Ruang dan Permukiman Provinsi Jawa Barat yang bekerja sama dengen PDAM air kotor. DASAR-DASAR PERENCANAAN Perencanaan instalasi Pengolahan Air Limbah Domestik Zona Jatinangor akan direncanakan menjadi 2 tahap, yaitu : Tahap I : 2009-2019 Tahap II : 2019-2029 Tahapan ini direncanakan dengan tujuan untuk memperkecill biaya pembangunan awal dan dapat mencegah terjadinya over capacity. Sehingga dapat dilakukan evaluasi setiap 10 tahun sampai dengan tahun 2029. Sumber air limbah domestik berasal dari kawasan perumahan, fasilitas perkantoran, anstirusi, area perniagaan, sarana rekreasi dan olahraga, kesehatan, dan pendidikan. Sumber air limbah lainnya berupa infiltrasi yang merupakan air tanah yang masuk ke saluran penyaluran air limbah melalui manhole maupun pipa yang retak. Air infiltrasi berasal dari limpasan air permukaan yang berada di daerah perencanaan. Kuantitas dan kualitas merupakan data dasar yang akan digunakan dalam perencanaan intalasi air limbah domestik. Sehingga dalam perencanaan akan didesain instalasi yang akan mengolah air limbah domestik dengan efisiensi yang baik mampu menurunkan konsentrasi pencemar hingga baku mutu yang ditetapkan pemerintah.

Tabel 1 Debit Air Limbah Zona Jatinangor 2019-2029

Debit Air Buangan (Liter/Hari) Total Air Buangan Tahun Pemukiman Fasilitas

Umum Infiltrasi Liter/Hari Liter/Detik

2019 21291509.82 1519727 2281123.72 25092361 290.42 2029 39983301.23 1827811 4181111.25 45992224 532.32

Air buangan yang akan masuk menuju instalasi merupakan air buangan domestik. Parameter-parameter dari air buangan dapat ditentukan sebagai tinjauan awal terhadap kualitas air buangan. Pada umumnya, parameter utama yang penting untuk diketahui ialah parameter BOD5 dan Total Suspenden Solid (TSS) serta kandungan mikroorganisme yaitu bakteri coliform. Selain itu, terdapat juga parameter nitrogen dan fosfor yang tidak menjadi acuan utama dalam perencanaan instalasi. Untuk menentukan karakteristik air buangan dapat dilakukan dengan metode analogi data dan litelatur. Litelatur yang umum digunakan berasal dari Dinas Pekerjaan Umum.

Tabel 2 Beban dan Konsentrasi BOD5 dan TSS Perencanaan IPAL Zona Jatinangor

Tahun Beban BOD(g/o/hr)

Beban TSS (g/o/hr)

BOD Total (mg/l)

TSS Total (mg/l)

2019 31.7 36 285 323 2029 43.9 45 330 338

WW1-5

Lokasi IPAL yang disarankan yaitu direncanakan di kawasan Desa Sindangpakuan, Kecamatan Cimanggung. Penetapan lokasi ini didasarkan atas beberapa pertimbanga, yaitu :

1. luas lahan yang tersedia memadai. 2. Lokasinya dekat dengan sungai Citarik, sebagai badan air penerima. 3. Dekat dengan jalan dan tersedia listrik. 4. Penduduknya jarang. 5. Jauh dari lokasi Intake PDAM, dan jauh dari pusat kota.

PEMBAHASAN 1. Pemilihan Alternatif Ada beberapa teknologi yang dapat diterapkan dalam pengolahan air limbah Jenis unit yang akan digunakan dalam primary treatment yakni screening, grit chamber, Bak ekualisasi dan pompa, dan bak sedimentasi. Sedangkan untuk pengolahan biologi terdapat beberapa alternatif, yakni: 1.Complete MixedActivated Sludge (CMAS) 2. Aerated Lagoon 3. Rotating Biological Contactor(RBC) Pemilihan proses pengolahan akan dilakukan berdasarkan kriteria teknis, operasional dan ekonomi. Untuk pertimbangan operasional dan teknis dilakukan perbandingan tingkat efisiensi setiap unit pengolahan. Pertimbangan ekonomis akan menggunakan metode Annual Cost. Unit alternatif yang memiliki jumlah equivalent annual cost terkecil adalah proyek yang lebih ekonomis dibandingkan alternatif yang lain.

Tabel.3 Analisa Present Annual Cost

ALTERNATIF PVAC (Rp)

CMAS 456.635.257.397

AERATED LAGOON 607.788.659.019

RBC 2.601.926.823.606

Untuk menentukan alternatif dilakukan proses pembobotan untuk masing-masing aspek dengan asumsi semuanya sama penting, kemudian memberikan skor dengan skala 1- 3.

Tabel. 4 Analisa Pemilihan Alternatif Dari hasil kaian di atas diperoleh bahwa alternatif yang akan dipilih ialah alternatif II yakni Aerated Lagoon. 2. Pengembangan Sistem Pengolahan Sistem pengolahan yang akan direncanakan ialah menggunakan sistem Aerated Lagoon

Skor Aspek Bobot

CMAS Aerated Lagoon

RBC

Teknik 33% 2 0.66 3 0.99 1 0.33 Ekonomi 33% 3 0.99 3 0.99 1 0.33

Operasional 33% 1 0.33 1 0.33 2 0.66 Total Skor 1.98 2.31 1.32

WW1-6

karena memiliki keunggulan baik efektifitas, efisiensi dan dari segi ekonomis jika dibandingkan dengan sistem lain yang menjadi alternatif. Adapun unit-unit pendukung lain yang digunakan dalam tiap tahapan ialah : • Primary treatment : bars screen,grit chamber, bak ekualisasi dan pompa, bak pengendap I. • Secondary treatment: Aerated lagoon, kolam sedimentasi. • Desinfeksi : klorinasi • Sludge treatment : Sludge Drying Bed. Skema pengolahan air buangan domestik yang akan dibangun dapat digambarkan pada Gambar 3.

Gambar 3 Diagram Alir Intalasi Pengolahan Air Buangan Domestik Zona Jatinangor Sistem pengolahan limbah di yang digunakan adalah “aerated lagoon”. Wastewater treatment dengan metode areated lagoon sebenanrnya adalah teknologi yang sudah cukup lama. Sistem ini dipilih karena biaya operasionalnya termasuk yang termurah dibanding sistem lain. Aerated lagoon, membutuhkan lahan yang cukup luas, karena ia merupakan kolam oksidasi dan kolam pengendapan. Itulah sebabnya IPAL yang akan dirancang membutuhkan lahan luas. Proses pengolahannya adalah dengan menumbuhkan bakteri aerobik dalam keadaan terdispersi, yaitu dengan memberikan oksigen ke dalam air limbah, kemudian bak tersebut akan menguraikan zat organik yang berada dalam air limbah. Biasanya kolam aerasi tersebut berupa kolam-kolam besar yang dilengkapi dengan aerator permukaan (surface aerator) atau aerator mekanis yang dapat mengapung atau tercelup. tanpa resirkulasi lumpur. Unit ini sangat baik dalam mendegradasi senyawa organic. Namun membutuhkan waktu detensi yang lama. Terdapat dua jenis dasar dari kolam aerasi, yaitu: 1. Kolam Aerobik, Kolam ini dirancang dengan level daya yang cukup tinggi untuk mempertahankan

semua padatan dalam kolam tetap tersuspensi dan juga untuk membagikan oksigen terlarut diseluruh volume cairan. Kolam aerobik biasanya dirancang untuk beroperasi pada rasio F/M yang tinggi atau waktu detensi lumpur yang pendek.sistem ini mencapai stabilisasi organic yang kecil karena lebih menekankan konversi material organic terlarut manjadi materi organic seluler.

2. Kolam Fakultatif Kolam fakultatif dirancang dengan level daya yang hanya cukup untuk

mempertahankan oksigen terlarut di seluruh volume cairan. Dalam hal ini, sebagian besar padatan (solid) dalam kolam tidak dipertahankan dalam keadaan tersuspensi, tetapi mengendap pada dasar kolam yang akan didekomposisikan secara anaerobic.

WW1-7

Kolam fakultatif dirancang untuk waktu detensi lumpur yang lebih lama ( sistem kecepatan rendah) dan stabilisasi organik.

Karena semua padatan (solid) dipertahankan dalam keadaan tersuspensi, waktu detensi dalam kolam aerobik yang diperlukan untuk pemisahan BOD terlarut akan lebih kecil daripada waktu detensi yang diperlukan untuk kolam fakultatif (Kormanik, 1972). Akan tetapi kebutuhan energi untuk pengadukan dalam kolam aerobik akan jauh lebih besar daripada kebutuhan daya dalam kolam fakultatif. Lebih lanjut karena semua padatan tetap tertahan dalam suspensi, efluen dari suatu kolam aerobik akan mempunyai konsentrasi padatan yang jauh lebih tinggi daripada efluen dari kolam fakultatif, sehingga dibutuhkan suatu tahap pemisahan padatan-cairan setelah proses aerobik, jika ingin mencapai efluen kualitas yang baik. Kolam aerobik sesungguhnya adalah suatu sistem lumpur aktif tanpa resirkulasi.

Keuntungan dari aerated lagoon antara lain adalah prosesnya yang lebih sederhana daripada lumpur aktif, sehingga mudah dan lebih murah dalam pengoperasian dan pemeliharaan. Limbah di aerated lagoon secara langsung terekualisasi, sehingga aerated lagoon relatif tahan terhadap shock loading. Kelemahan dari aerated lagoon adalah waktu detensinya yang relatif besar yaitu 2−6 hari (Qasim, 1985), sehingga lahan yang dibutuhkan besar. Selain itu proses ini sulit untuk dimodifikasi. Aerated lagoon juga menghasilkan efluen dengan konsentrasi TSS yang cukup tinggi yaitu sekitar 80−250 mg/l (Qasim, 1985). Konsentrasi TSS efluen aerated lagoon ini lebih tinggi daripada proses lumpur aktif, sehingga lumpur yang dihasilkan lebih banyak. Namun setelah melewati proses pengendapan, BOD yang tersisihkan berkisar antara 80−95 %. Proses ini juga sangat sensitif terhadap perubahan udara ambien, namun untuk Indonesia yang hanya terdiri dari dua musim proses ini cukup baik untuk digunakan. Penggunan teknologi aerated lagoon sudah dilakukan di beberapa kota di Indonesia, yaitu Jogjakarta (JSDP) dan Bali (DSDP). Dasar perancangan sistem aerated lagoon berdasarkan sistem aliran adalah CSTR ( Completely Stirred Reactor) tunggal tanpa resirkulasi sehingga umur lumpur tidak diperhitungkan. Menurut sistem pertumbuhan mikroorganisme merupakan reaktor tersuspensi ( Suspended Growth) dan menurut sistem pengumpanannya merupakan reaktor kontinu.Parameter desain yang mempengaruhi aerated lagoon yaitu :

Tabel 5 Kriteria Desain Aerated Lagoon

Parameter Simbol Besaran Satuan Sumber SRT θc 3-6 hari McKinney Kedalaman kolam D 2.5-5 m Eckenfelder Koefisien penyisihan BOD5 terlarut

k 2-10 hari-1 Metcalf&Eddy

Koefisien kinetik pertumbuhan sel maksimum

y 0.4-0.8 mg sel tumbuh/ mg BOD5 terkonsumsi

Metcalf&Eddy

Koefisien kematian Kd 0.025-0.075 hari-1 Metcalf&Eddy Koefisien temperatur θ 1.04-1.10 - Metcalf&Eddy Half velocity constant Ks 25-100 mg BOD5/l Metcalf&Eddy Faktor proporsionalitas f 12x10-6 - Metcalf&Eddy Hal lain yang perlu diperhatikan ialah kesetimbangan massa pada tangki aerasi. Tangki aerasi akan mengalami penambahan karakteristik karena akan menerima debit tambahan yang berasal dari filtrate sludge drying bed. Oleh karena itu, dilakukan perhitungan terhadap kesetimbangan massa yang digambarkan pada Gambar 4 dan Gambar 5.

WW1-8

Gambar 4 Diagram Alir Kesetimbangan Massa Tahap I

WW1-9

Gambar 5 Diagram Alir Kesetimbangan Massa Tahap II Hasil analisis perhitungan kesetimbangan massa tersebut menggunakan berbagai asumsi sehingga dalam perhitungan selanjutnya perlu dilakukan peningkatan dari nilai neraca yang diperoleh. Menurut Qasim (1985) penambahan tersebut sebesar 5% sampai 10% dari nilai yang diperoleh. Dalam perencanaan ini akan dilakukan penambahan sebesar 7%. Sehingga, karakteristik air buangan yang akan masuk ke dalam Tangki Distribusi Air Buangan I untuk didistribusikan secara merata ke tangki aerasi yaitu:

Tabel 6 Perhitungan Kualitas Influen

TAHAP I

TAHAP II

debit 27247.21 m3/hari 49446.93 m3/hari

BOD 5786.827 kg/hari 212.3824 11671.3 kg/hari 236.037

TSS 3926.959 kg/hari 144.1233 7055.182 kg/hari 142.6819

Berdasarkan perhitungan neraca massa, kemudian perhitungan detail desain disesuaikan dengan kriteria desain.

Tabel 7 Detail Desain Tahap I Tahap II parameter besaran satuan besaran satuan

jumlah unit 2 unit 2 unit volume 136236.1 m3 247234.7 m3 surface area 38924.59 m2 70638.48 m2 jumlah aerator

2 unit 5 unit

kebutuhan energi

200 HP 500 HP

KESIMPULAN

Dari hasil perhitungan aspek ekonomis dan tinjauan teknis, lingkungan dan operasional diperoleh bahwa alternatif yang akan dipilih yakni Aerated Lagoon. Sistem ini baik digunakan di Zona Jatinangor, karena cocok untuk operasi daerah yang memiliki 2 musim seperti di Indonesia, kemudian ketersediaan lahan pada lokasi IPAL yaitu kecamatan Cimanggung yang masih tersedia.

DAFTAR PUSTAKA BPS Kabupaten Sumedang .2007. Sumedang dalam Angka 2006.Sumedang. El-Gohari et al.1998.Evaluation Wastewater Treatment Technologies For Rural Egypt.Environmental studies (54).p 35-55. Fair and Geyer. Water and Wastewater Engineering. 1968. John Wiley & Sons Inc : New York. Grady, Leslie and Lim. Biological Wastewter Treatment. 1980. Marcel Dekker, Inc : New York. Metcalf and Eddy. Wastewater Engineering Treatment. Disposal and Reuse.1991. Mc Graw- Hill, Inc : Singapore.

WW1-10

N. J. Horan, A. Salih, and T.Walkinshaw.2006.Wind-aerated lagoons for sustainable treatment of wastewaters from small communities.Water and Environment Journal (20).p 265–270. Peavy, Rowe and Tchobanoglous. Environmental Engineering. 1985. Mc Graw- Hill, Inc : Singapore. Qasim, Syed R. Wastewater Treatment Plant, Planning, Design, and Operational.1985.College Publishing : New York Rich, Linvil. 1996.Modification of Design Approach to Aerated Lagoon. Journal of Environmental Engineering.February 1996.p.149-153.