Sabtu, 28 April 2012

STP Anaerobic Aerobic Submerged Bio filter 300 m3 / hari

Setelah kita menghitung debit air buangan dari bangunan, selajutnya kita menghitung kapasitas STP, Setelah itu kita memilih type STP yang cocok. kebanyakan para perancang Plumbing bangunan, jarang sekali bahkan boleh dibilang tidak pernah merancang Sewage Treatment Plant. Kebanyakannya menyerahkan sepenuhnya kepada vendor. Hal ini mungkin karena kerumitan atau mungkin karena waktu perencanaan yang sangat mepet. Merancang STP pada dasarnya adalah merancang dimensi dan kapasitas peralatan STP.

Anaerobic Aerobic Submerged Bio filter adakah salah satu dari berbagai macam STP dengan proses pengolahan biologis. Terjadi reaksi kimia biologis didalam reaktor reaktor STP. Untuk menghitung kapasitas peralatan dan dimensi bak bak reaktor, terlebih dahulu kita harus memahami cara kerja dari STP itu sendiri. Dalam pikiran kita tentunya terbayang rumus-rumus rekasi kimia yang sangat rumit, sulit dimenegerti dan menakutkan. Nah, dalam tulisan saya kali ini saya tidak akan menyentuh tentang rumitnya reaksi kimia bilologis yang terjadi di dalam STP, tetapi sebaliknya saya mengajak para pembaca untuk mencoba merancang sebuah STP dengan menggunakan parameter parameter besaran FISIKA. Parameter yang dipakai di sini adalah Debit (satuan volume per satuan waktu), Luas (panjang x lebar) dan Volume (panjang x lebar x tinggi). Reaksi - reaksi kimia itu telah disederhanakan menjadi koefisien - koefisien dengan nilai tertentu yang didapat dari percobaan, penelitan secara empirik ataupun perhitungan dari penelitan para pakar. Nama lain yang biasa dipakai dipasaran adalah :

  • STP bio media
  • STP biofilter
  • STP bio
  • dan lain lain

Banyak sekali vendor - vendor yang memproduksi STP / IPAL jenis ini dalam bentuk paket dengan konstruksi fiber glass sebagai tanki reaktornya. Terkadang vendor hanya memberikan informasi kapasitas dalam satuan M3/hari untuk produk produknya tanpa memberikan penjelasan dengan jelas mengenai jenis dan voleume media yang digunakan juga kapasitas rotating equipment yang dipasang. Ada baiknya kita menentukan dengan spesifik dari komponen-komponen STP yang akan dipasang pada bangunan yang kita rancang.

Berikut ini adalah contoh hitungan sederhana untuk menentukan dimensi dari bak-bak reaktor atau peralatan rotating equpiment / peralaltan berputar dari STP / Sewage Treatment Plant Anaerobik Submerged Bio Filter.

Kapasitas Disain yang direncanakan

Kapasitas Pengolahan: 300 m3 per hari

: 12,5 m3 per jam

: 208,34 liter per menit

BOD Air Limbah rata-rata: 300 mg/l

Konsentrasi SS: 300 mg/l

Total efisiensi Pengolahan: 90-95 %

BOD Air Olahan: 20 mg/l

SS Air Olahan: 20 mg/l

Perhitungan Disain

1.2.1.Disain BAk Pemisah Lemak/Minyak

BAk pemisah lemak atau grease removal yang direncanakan adalah tipe gravitasi sederhana. Bak terdiri dari dua buah ruangan yang di lengkapi dengan bar screen pada bagian inletnya.

Kapasitas pengolahan: 300 m3 per hari

: 12,5 m3 per jam

: 208,34 liter per menit

Kriteria perencanaan: Retention Time = ± 30 menit.

30

Volume bak yang diperlukan =¾¾¾hari X 300 m3/hari = 6.25 m3

60 x 24

Dimensi Bak :

Panjang: 4,0 m

Lebar: 1,6 m

Kedalam air: 1,0 m

Ruang Bebas: 0.,5 m

Volume Efektif: 3,6 m3

Konstruksi: Beton K300

Tebal Dinding: 20 cm

1.2.2.Disain Bak Ekualisasi / Bak Penampung Air Limbah

Waktu Tinggal di dalam Bak (HRT) = 4-8 Jam

Ditetapkan : Waktu tinggal di dalam bak ekualisasi 5 jam. Jadi,

5

Volume bak yang diperlukan = ¾¾¾ hari X 300 m3 / hari = 62.5 m3

24

Ditetapkan : Dimensi Bak :

Kedalaman bak: 2,0 m

Lebar bak: 4,0 m

Panjang bak: 8m

Tinggi Ruang Bebas: 0,5 m

Konstruksi: Beton K275

Tebal Dinding: 20 cm

Chek :

Volume efektif: 64 m3

Waktu Tinggal: HRT di dalam Bak = 5,12 jam

1.2.3.Pompa Air Limpah (PL)

Debit air limbah = 300 m3 /hari = 12,5 m3/jam = 208,34 liter per menit.

Spesifikasi Pompa:

Tipe: Pompa Celup / submersible pump

Tipe Kapasitas: 220 liter per menit

Total Head: 5 – 8 m

1.2.4.Bak Pengendapan Awal

Debit Air Limbah: 300 m3 / hari

BOD Masuk: 300 mg/l

Efisiensi: 25 %

BOD Keluar: 225 mg/l

Waktu Tinggal Di dalam BAk = 2 – 4 jam

3

Volume bak yang diperlukan = ¾¾¾ x 300 m3 =137,5 m3

24

Dimensi Ditetapkan :

Lebar: 4,0 m

Kedalaman air efektif: 2,0 m

Panjang: 5,0 m

Tinggi ruang bebas: 0,4 m (disesuaikan dengan kondisi lapangan)

Konstruksi: Beton K275

Tebal dinding: 20 cm

Chek :

Waktu Tinggal 9Retention Time) rata-rata (T) =

4 m x 5,0 m x 2 m

T =¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ x 24 jam / hari =

300 m3 / hari

T = 3,2 jam

300m3 / hari

Beban permukaan (surface loading) = ¾¾¾¾¾¾ =15 m3 / m2. hari

4 m x 5,0 m

  • Waktu tinggal pada saat beban puncak = 1,6 Jam

(asumsi jumlah limbah 2 x jumlah rata-rata).

  • Beban permukaan (surface loading) rata-rata = 15 m3 / m2. hari
  • Beban permukaan pada saat puncak = 30 m3 / m2. hari
  • Standar : Waktu tinggal : 2 – 4 jam
  • Beban permukaan : 20 – 50 m3/m2. hari. (JWWA)

1.2.5.Biofilter Anaerob

BOD Masuk: 225 mg/l

Efisiensi: 80%

BOD Keluar: 45 mg/l

Debit Limbah: 300 m3 / hari

Unutk pengolahan air dengan proses biofilter standar BEban BOD per volume media0,4 – 4,7 kg BOD / m3. hari

Ditetapkan beban BOD yang digunakan = 1,0 kg BOD / m3. hari.

Beban BOD di dalam air limbah = 300 m3 / hari X 225 g/m3 = 67,5 kg / hari

67,5 kg/hari

Volume media yang diperlukan = ¾¾¾¾¾¾ =67,5 m3

1,0 kg/m3.hari

Volume Media = 60 % dari total Volume rekator,

Volume Reaktor yang diperlukan = 100/60 x 67,5 m3 = 112,5 m3

Waktu Tinggal Di dalam Reaktor Anaerob =

112,5 m3

=¾¾¾¾¾¾¾ x 24 jam / hari =

150 m3 / hari

= 9 jam

Ditetapkan dimensi Reaktor Anaerob :

  • Dimensi :

Lebar : 4,0 m

KEdalaman air efektif: 2,0 m

Panjang: 14,0 m

Tinggi ruang bebas: 0,4 m

Volume efektif: 112 m3

Jumlah ruang: di bagi menjadi 4 ruangan

Konstruksi: Beton K300

Tebal dinding: 20 cm

Waktu Tinggal Reaktor Anaerob rata-rata =

112 m3

=¾¾¾¾¾¾¾ x 24 jam / hari =

300 m3 / hari

= 9 jam

  • Waktu tinggal rata-rata (per ruangan): 2,25 jam
  • Tinggal ruang Lumpur: 0,2 m
  • Tinggi Bed media pembiakan mikroba: 1,2 m
  • Tinggi air di atas bed media: 30 cm

66,5 kg BOD/hari

BOD Loading per volume media = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 1,0 KG BOD/m3.hari.

(4 x 14 x 1,2) m3

Standar high rate trickling filter : 0,4 – 4,7 kg BOD/m2.hari. (Ebie Kunio, 1995)

Jika Media yang dipakai mempunyai luas spesifik ± 150 m2/m3 media, maka:

  • BOD Loading per luas permukaan media = 6,0 gr BOD/m2 per hari

1.2.6.Biofilter Aerob

Debit Limbah: 300 m3/hari

BOD Masuk: 45 mg/l

Efisiensi: 60%

BOD Keluar: 18 mg/l

Beban BOD di dalam air limbah = 300 m3/hari X 45 g/m3= 13500 g/hari = 6,75 kg/hari

Jumlah BOD yang dihilangkan = 0,6 x 13,5 kg/hari = 8,10 kg/hari

Beban BOD per volume media yang digunakan = 0,5 kg/m3. hari

Volume media yang diperlukan = (13,5/0,5) = 27,0 m3

Volume media = 40% dari Volume Reaktor ®

Volume Reaktor Biafilter Aerob yang diperlukan = 100/40 x 27m3 = 67,5 m3

Biofilter aerob terdiri dari dua ruangan yakni ruang aerasi dan ruang bed Media.

Dimensi Reaktor Biofilter Aerob:

  • Ruang aerasi :

Lebar: 4,0 m

Kedalaman air efektif: 2,0 m

Panjang: 4,0 m

Tinggi ruang bebas: 0,4 m

  • Ruang Bed Media :

Lebar: 4,0 m

Kedalaman air efektif: 2,0 m

Panjang: 4,8 m

Tinggi ruang bebas: 0,4 m

Total Volume Efektif Biofilter Aerob = 4 m x 8,8 m x 2 m = 70,4 m3.

Konstruksi: Beton K275

Tebal dinding: 20 cm

Chek :

  • Waktu tinggal total rata-rata = (70,4/300) x 24 jam = 5,6 jam
  • Waktu tinggal total pada saat beban puncak : 2,8 jam
  • Tinggi Ruang Lumpur : 0,5 m
  • Tinggi Bed media pembiakan mikroba : 1,5 m
  • Volume total media pada biofilter aerob = 4 m x 4,8 m x 1,5 m = 28,8 m3

Chek :

  • BOD Loading Per volume media = (13,5 / 28,8) = 0,47 Kg BOD/m3.hari.

Standar high rate trickling filter : 0,4 – 4,7 kg BOD/m2.hari.

Jika media yang dipakai mempunyai luas spesifik 150 m2/m3, maka :

  • BOD Loading = 3,13 g BOD/m2 luas media per hari.

Kebutuhan Oksigen :

Kebutuhan oksigen di dalam reactor biofilter aerob sebanding dengan jumlah BOD yang dihilangkan.

Jadi : Kebutuhan teoritis = Jumlah BOD yang dihilangkan =8,1 kg/hari.

Faktor keamanan ditetapkan ± 2,0®

Kebutuhan Oksigen Teoritis = 2 x 8,1 kg/hari = 16,2 kg/hari.

Temperatur udara rata-rata = 28 o C

Berat Udara pada suhu 28 o C = 1,1725 kg/m3.

Di asumsikan jumlah oksigen di dalam udara 23,2%.

Jadi :

Jumlah Kebutuhan Udara Teoritis =

16,2 kg/hari

= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

1,1725 kg/m3 x 0,232 g O2/g Udara

= 59,6 m3/hari

Efisiensi Difuser = 3 %

59,6 m3/hari

Kebutuhan Udara Aktual =¾¾¾¾¾¾¾¾¾ =

0,05

= 1192 m3/hari = 0,82 m3/menit

= 820 liter/menit

Blower Udara yang di perlukan :

Spesifikasi Blower :

Kapasitas Blower: 200 liter / menit

Head: 2000 mm-aqua ( 2 meter )

Jumlah: 4 unit x 2 (paralel alternate saat beban puncak)

Power: 200 watt X 4 x 2 = 1600 watt

Pipa outlet: ½ Inc

Kelistrikan: 1 fase

Difuser Udara :

Total transfer udara = 1600 liter/menit

Tipe Difuser yang digunakan : Perforated Pipe Diffuser atau yang setara (diffuser bentuk piringan dll)

1.2.7.Bak Pengendap Akhir

Debit Limbah: 300 m3/hari

BOD Masuk: 20 mg/l

BOD Keluar: 20 mg/l

Waktu Tinggal di dalam Bak = 2 – 4 jam

3

Volume bak yang diperlukan = ¾¾¾ X 300 m3 = 37,5 m3

24

  • Dimensi :

Lebar: 4,0 m

Kedalaman air efektif: 2,0 m

Panjang: 5,0 m

Tinggi ruang bebas: 0,4 m (disesuaikan dengan kondisi lapangan).

Konstruksi: Beton K275

Tebal dinding: 20 cm

Chek :

Waktu Tinggal (Retention Time) rata-rata =

4 m x 5,0 m x 2 m

= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ x 24 jam/hari = 3,2 jam

300 m3/hari

300 m3 / hari

Beban permukaan (surface loading) =¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 15 m3/m2. hari

4 m x 5,0 m

  • Waktu tinggal pada saat beban puncak = 1,6 Jam

(asumsi jumlah limbah 2 x jumlah rata-rata).

  • Beban permukaan (surface loading) rata-rata = 15 m3/m2. hari
  • Beban permukaan pasa saat puncak = 30 m3/m2. hari.
  • Standar : Waktu tinggal = 2 – 4 jam
  • Beban permukaan = 20 -50 m3/m2. hari (JWWA)

1.2.8.Media Pembiakan Mikroba

Media biofilter yang digunakan adalah media dari bahan plastic yang ringan, tahan lama, mempunyai luas spesifik yang besar, ringan serta mempunyai volume rongga yang besar sehingga resiko kebuntuan media sangat kecil.

Spesifikasi Media biofilter yang digunakan :

Material: PVC sheet

Ukuran MModul: 25 cm x 30 cm x 30 cm

Ketebalan: 0,15 – 0,23 mm

Luas Kontak Spsesifik: 150 m2/m3

Diameter lubang: 3 cm x 3 cm

Warna: bening transparan.

Berat Spesifik: 30 – 35 kg/m3

Porositas Rongga: 0,98

Jumlah, total media yang dibutuhkan = 67.5 m3 + 28.8 m3 = 96.3 m3

Spesifikasi Media Biofilter Tipe Sarang Tawon :

Tipe

:

Sarang Tawon, cross flow

Material

:

PVC

Ukuran Modul

:

30 cm x 25 cm x 30 cm

Ukuran Lubang

:

3 cm x 3 cm

Ketebalan

:

0,5 mm

Luas Spesifik

:

150 m2/m3

Berat

:

30 – 35 kg/m3

Porositas Ronga

:

0,98

Warna

:

Bening transparan

1.2.9.Pompa Air Sirkulasi lumpur

Rasio Sirkulasi Hidrolik (Hydraulic Recycle Ratio, HRR) = 0,25 – 05

Laju Sirkulasi: 75 – 150 liter per menit

Spesifikasi Pompa:

Tipe: Pompa Celup

Kapasitas: 75-150 liter per menit

Total Head: 5-6 meter

Jumlah: 2 buah (satu untuk cadangan)

Listrik: 350 watt, 220-240 volt

Hitungan ini saya sadur dan dari berbagai sumber yang ditulis oleh pakar peneliti ahli di negeri ini. Mudah mudahan ada guna dan manfaatnya.

Bagaimana gambar dimensional dari rancangan STP ini ? jawabannya akan saya posting pada potingan berikutnya.

13 komentar:

  1. penulisan rumus - rumus dari perhitungan nya ternyata berantakan, saya membuatnya dalam ms word, kemudian di kopi paste ke blog ini... hasilnya ???? sangat berantakan, Insya Allah akan saya rapikan jika ada waktu senggang. Tetapi saya yakin, para pembaca blog ini adalah orang - orang yang cerdas, akan mampu memahami maksud tulisan ini walaupun cara penyajiannya jelek sekali ... he he

    BalasHapus
    Balasan
    1. yang penting hitungan akurat Bro

      Hapus
  2. terimakasih telah berbagi ilmu tentang MEP, ijin save as untuk dipelajari.
    edys

    BalasHapus
  3. Siang.. Apakah perhitungan ini sudah dipublikasikan atau ada dasarnya.?
    kebetulan saya sedang tugas akhir terkait biofilter ini..
    terimakasih

    mohon infonya via email: ryan.rhamdhani@yahoo.com

    BalasHapus
    Balasan
    1. banyak Pak publikasinya buku buku Waste Water Technology dll

      Hapus
  4. Koreksi Min RT = 30 Menit , Volume betul =6,25 M3, Mengapa dipilih Volume Efektif nya hanya 3,6 M3, P X L X T sudah betul hanya Vol Effektifnya 6,4 M3 klo 3,6 m3 Bisa RT hanya 10-sd 15 menit saja mhn Koreksi.

    BalasHapus
    Balasan
    1. Terima kasih atas koreksinya Pak Handy, salam sukses selalu.

      Hapus
  5. itu dasar perhitungannya dari mana ? bisa tolong kasih tw biar semua jelas ! bila ada waktu senggang tlng djawab di ninikfti@gmail.com
    thanks infonya

    BalasHapus
    Balasan
    1. Kalo di bahas bisa satu buku tebal 1000 halaman, itu formula penyederhanaan dari teori dan pengalaman empirik, Intinya menghitung Waktu Retensi proses Nitrifikasi dan denitrifikasi oleh bakteri autotropik (nitrosomonas dan nitrobacter) jugan penguraian organic coumpond lainnya oleh bakteri heterotropik. Cari saja bukunya Waste WAter Bacteria, dll . atau searching di google dengan KW: nitrification. Untuk Praktisi MEP terlalu rumit untuk menganalisa raksi kimia biologi, dan biasanya praktisi MEP lebih terbiasa dengan formula fisika.

      Hapus
    2. iya, trimakasih mz atas jawabannya ! sangat membantu

      Hapus
  6. ilustrasinya kira kira seperti ini; Kotoran manusia berubah menjadi amoniak dan amonium yang terlarut di air, kemudian diubah oleh bakteri nitrosomonas menjadi Nitrit, dan Nitrik ini dimakan oleh bakteri nitrobacter menjadi nitrat dan lain lain. nah waktu reaksi untuk memproses kandungan organik ini lah yang kita jadikan patokan untuk menentukan volume reaktor. Volume = Debit air limbah x Waktu tinggal air limbah di dalam reaktor.

    BalasHapus