Lowtech Treatment 14 Juni 2021 1 Aerobic ponds

Low-tech Treatment 14 Juni 2021 1

Aerobic ponds n n Shallow ponds (<1 m deep) Light penetrates to bottom Active alga photosynthesis Organic matter converted to CO 2, NO 3 -, HSO 4 -, HPO 42 -.

Facultative ponds n n Ponds 1 - 2. 5 m deep td = 30 - 180 d not easily subject to upsets due to fluctuations in Q, loading low capital, O&M costs Aerobic Facultative Anaerobic

Anaerobic Ponds n n n Primarily used as a pretreatment process for high strength, high temperature wastes Can handle much high loadings 2 stage: q q Acid fermentation: Organics Org. acids Methane fermentation Org. Acids CH 4 and CO 2

Anaerobic pond CH 4, CO 2 scum layer sludge

Simple septic tank Scum layer Bird’s eye view Sediment

n SNI 03 -2398 -2002: Tata cara Perencanaan Tangki Septik dengan Sistem Resapan n Bahan bangunan harus kuat, tahan terhadap asam dan kedap air; Bahan bangunan yang dapat dipilih untuk bangunan dasar, penutup dan pipa penyalur air limbah adalah batu kali, bata merah, bata ko, beton biasa, beton bertulang, asbes semen, PVC, keramik dan plat besi. n

n n Bentuk empat persegi panjang (2 : 1 s/d 3: 1), lebar tangki minimal 0, 75 m dan panjang minimal 1, 50 m, tinggi tangki minimal 1 -5 m termasuk ambang batas 0, 3 m. Tangki septik ukuran kecil yang hanya melayani satu Keluarga dapat berbentuk bulat dengan diameter minimal 1, 2 m dan tinggi minimal 1, 5 m termasuk ambang batas

Off-plot system Anaerobic Baffled Reactor (ABR) Anaerobic baffled reactor Pedro Kraemer, BORDA, India

Anaerobic Filter (off-plot biogas system) Courtesy of Pedro Kraemer, BORDA, India

UASB Reactor biogas Air pump Jan-Olof Drangert, Linköping university

Land Wetland Application n Spray irrigation and infiltration Overland flow Wetlands Source: Environmental Science, 4 th ed. , B. J. Nebel and R. T. Wright, Prentice. Hall, N. J. , c. 1981

13

Horizontal subsurface flow wetlands o 2 o 2 Internal water level Influent Outlet shaft Cross distribution trench Main filter filled with graded gravel and sand Cross collection trench Collection and drainage pipe Effluent Courtesy of Roshan Shrestha, UN-Habitat, Nepal

Construction of horizontal flow wetlands Karin Tonderski, Linköping university, Sweden

Vertical flow subsurface wetland o 2 o 2 Influent Main filter filled with graded gravel and sand Collection and drainage pipe Effluent Courtesy of Roshan Shrestha, UN-Habitat, Nepal (revised)

Screens and grease traps screen Overflow Organics from kitchen pipe sorted out in a plastic screen Jan-Olof Drangert, Linköping university, Sweden

Kolam Stabilisasi 18

KOLAM STABILISASI 1. Fungsi Kolam Stabilisasi : i. Sebagai Reservoir Pengendap Pertama iii. Penguraian bahan organik secara alami (natural biodegradasi) baik aerobik maupun anaerobik iv. Penurunan bakteri pathogen 2. Karakkateristik : i. Waktu proses lama ii. Pemurnian air limbah secara alami iii. Kualitas bakteriologis lebih baik. ii. 19

Konfigurasi 1. Kolam Anaerobik 2. Kolam Fakultatif 3. Kolam Maturasi 20

Kelebihan n Proses sederhana n Mudah dan murah dalam operasi – perawatan. Kelemahan n Dibutuhkan lahan yang luas n Sering timbul bau akibat proses biodegradasi anaerob. n Biaya investasi mahal. 21

KOLAM ANAEROBIK 1. Fungsi : • • Menurunkan beban organik secara anaerobik, dimana proses yang terjadi seperti pada “Septik tank”. Sebagai pengolah pendahuluan karena beban organik yang masih tinggi dalam air limbah. Bahan Organik BOD + Mikro Organisme X CO; CH 4; H 2 S; M. Org. baru Biogas & X 22

3. Rumus : q Luas Area n Si = BOD influen, mg/l n Q = Debit, m 3/hari n H = Kedalaman kolam, m n s = beban organik, kg/m 3. hari 23

2. Kriteria Perencanaan : q Waktu tinggal minimum = (3 – 5 ) hari q Kedalaman kolam = (2 – 5 ) m q Efisiensi Penyisihan BOD = (50 – 85) % n q Tipikal Beban Volumetrik = 60 % = 300 gr BOD/m 3. hari. 24

4. Langkah Perhitungan : q q q Tetapkan kedalaman Kolam Hitung kebutuhan lahan berdasarkan pada beban organik yang ditetapkan. Cek waktu tinggal hidrolik, jika waktu minimum tidak terpenuhi, maka hitung ulang kebutuhan lahan berdasar pada waktu tinggal minimum yang disyaratkan dalam kriteria perencanaan. 25

KOLAM FAKULTATIF n Terjadi Proses Biodegradasi secara Aerobik dan Anaerobik. • Biodegradasi Aerobik terjadi pada permukaan sampai pada ¾ kedalaman kolam • Biodegradasi Anaerobik terjadi pada lumpur didasar kolam sampai pada ¼ kedalaman. n Kolam berfungsi sebagai bioreaktor alami tanpa resirkulasi lumpur aktif. 26

1. Formulasi perhitungan : a. Efisiensi proses untuk reaksi Orde Satu : n Se = BOD efluen n So = BOD influen n k = Koefisien biodegradasi = (0, 05 – 0, 8)/hari k fungsi temperatur, k. T = 0, 25 (1, 06)T - 20 27

1. Formulasi perhitungan : b. Beban organik berdasar rumus Empiris Mc Garry & Pescod T = suhu dalam o. F 28

2. Kriteria Perencanaan : a. Kedalaman kolam = (1 – 2) m b. % Penyisihan BOD = (80 – 95) % c. Sudut kemiringan kolam =1: 3 d. Beban BOD = (40 – 120)kg. BOD/ha. hari 29

Untuk peningkatan efisiensi dan penurunan kebutuhan lahan, kolam dapat disusun secara seri F 1 Fn-1 Fn 30

3. Langkah Perhitungan : q Hitung nilai k sesuai suhu air pada perencanaan. q Berdasar pada % removal BOD hitunglah td* q Tetapkan kedalaman kolam q Hitung luas area yang dibutuhkan q Cek beban organik. q Hitung ulang kebutuhan kolam secara seri dan bandingkan dengan hasil perhitungan 31

KOLAM MATURASI 1. Fungsi : • • • Peningkatan kualitas efluen (Penyisihan BOD) Penyisihan bakteri pathogen akibat sinar UV matahari Penyisihan nutrien (N dan P). 2. Konfigurasi : • Diletakkan setelah kolam fakultatif • Umumnya dibuat secara seri 32

3. Kriteria Perencanaan : a. Waktu Tinggal Hidrolik = (12 – 18 ) hari b. Kedalaman kolam = (0, 5 – 1) m c. %Penyisihan BOD = (60 – 80)% d. Beban BOD < 10 kg BOD/(ha. hari) 33

4. Efisiensi Penyisihan Bakteri E Coli : q Ne & Ni = Konsentrasi E Coli pada efluen dan influen q kb = koefisien kematian E. Coli kb. T = 2, 6 (1, 19)T-20 34

5. Kolam maturasi tersusun seri : AN F 1 F 2 M 1 M 2 KONFIGURASI KOLAM STABILISASI SECARA UMUM 35

6. Langkah perhitungan : q q Hitung nilai k dan kb berdasarkan pada suhu operasional yang diinginkan. Hitung penurunan E Coli dari kolam Anaerobik dan kolam fakultatif yang telah direncanakan. Hitung nilai td kolam maturasi berdasarkan pada penyisihan BOD dan E. Coli yang diinginkan. Hitung kebutuhan luas area kolam stabilisasi dengan menetapkan kedalam kolam terlebih dahulu. 36

Contoh Soal Suatu kawasan menghasilkan limbah domestik dengan debit 100 L/dt. Limbah tersebut akan diolah dalam suatu IPAL dengan sistem stabilization pond. Konsentrasi rata-rata BOD limbah sebesar 425 mg/l dan konsentrasi BOD efluen = 20 mg/l. Jika kandungan E. coli dalam air limbah sebesar 150. 000 MPN/100 ml dan 100 MPN/100 ml pada efluennya, maka hitunglah dimensi kolam stabilisasi secara seri. (nilai Kt = 0, 24 /hari dan Kb = 0, 64/ hari) 37

Penyelesaian Q = 100 L/dt. Si = 425 mg/l Se = 20 mg/l No = 150. 000 MPN/100 ml Ne = 100 MPN/100 ml (nilai Kt = 0, 24 /hari dan Kb = 0, 64/ hari) Dimensi Kolam Stabilisasi yang terdiri dari: Kolam anaerobik, kolam fakultatif dan kolam maturasi KOLAM ANAEROBIK - Tetapkan kedalaman kolam anaerobik 4 m - Beban volumetrik 0, 300 kg BOD/m 3. hari - Hitung kebutuhan lahan berdasarkan pada beban organik yang ditetapkan 38

= = = 3060 m 2 - Cek waktu tinggal hidrolik dengan kedalaman 4 m - Volume = As x H = 12240 m 3 - Td = 12240 m 3 / 100 L/dt = 1, 4 hari (td min = 3 hari) - Hitung ulang kebutuhan lahan berdasar pada waktu tinggal minimum yang disyaratkan dalam kriteria perencanaan - Td min = 3 hari As = 6480 m 2 - Tipikal % removal BOD = 60% Se anarobik = 170 mg/L 39

Penyelesaian KOLAM FAKULTATIF - Hitung nilai k sesuai suhu air pada perencanaan - Kt = 0, 24 /hari - Berdasar pada % removal BOD hitunglah td* = td = 24, 3 hari 40

- Tetapkan kedalaman kolam H = 2 m - Hitung luas area yang dibutuhkan - Volume = Q x td = 209. 829 m 3 - As = 104. 914 m 2 - Cek beban organik (40 – 120)kg. BOD/ha. hari - Q x Si / As 1469 kg/hari / 10, 49 ha = 140 kg. BOD/ha. hari >> 120 kg. BOD/ha. hari - Hitung ulang kebutuhan kolam secara seri dan bandingkan dengan hasil perhitungan Jika n = 2 td = 181 hari As per kolam = 39 ha Beban organik per kolam = 38 kg BOD/ha. hari 41

Penyelesaian KOLAM MATURASI - Hitung nilai k dan kb berdasarkan pada suhu operasional yang diinginkan (Kb = 0, 64/ hari) - Hitung penurunan E Coli dari kolam Anaerobik dan kolam fakultatif yang telah direncanakan - Ne pada kolam anaerobik = 51370 MPN/100 ml 42

Penyelesaian KOLAM MATURASI - Ne pada kolam fakultatif = 440 MPN/100 ml - Hitung nilai td kolam maturasi berdasarkan pada penyisihan BOD dan E. Coli yang diinginkan 43

KOLAM MATURASI - Hitung nilai td kolam maturasi berdasarkan pada penyisihan BOD dan E. Coli yang diinginkan = td = 5 hari = td = 13 hari DIPILIH 44

- Jika kedalaman kolam = 1 m, maka: - Vol = 112. 320 m 3 - As = 112. 320 m 2 11, 2 ha - Beban BOD = 20 kg. BOD/ha. hari >> 10 kg. BOD/ha. hari - Hitung ulang kebutuhan kolam secara seri dan bandingkan dengan hasil perhitungan Jika n = 2 td yg dipilih = 75 hari As per kolam = 64 ha Beban organik per kolam = 3. 4 kg BOD/ha. hari 45