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. 
 Mengapa parameter besaran FISIKA? karena praktisi MEP kebanyakan memiliki latar belakang pendidikan Mesin atau Elektro, ketika belajar di pendidikan formal tidak begitu banyak belajar mengenai BioKimia atau Microbiologi. Terbayang rumitnya mempelajari persamaan reaksi - reaksi kimia dan menghapal nama - nama ilmiah berbagai jenis enzym, bakteri, protozoa, dan lain lain. Sebagai contoh refferensi pengetahuan microbiologi silahkan klik disini.


Kembali ke STP, 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.

16 comments: