SECONDARY TREATMENT PLANT DENGAN METODE

TRICKLING FILTER

Disusun oleh :

Ayik Abdillah 1306367851

Raras Azhaari 1306404531

Christian Pratama 1306367826

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2015

1

Daftar Isi

1. Trickling Filter..................................................................................................3

2. Proses Pengolahan Trickling Sistem.................................................................4

3. Klasifikasi Trickling Filter...............................................................................5

4. Menentukan Kriteria Desain Trickling Filter...................................................6

2

1. Trickling Filter

Trickling filter adalah suatu pengolahan limbah yang menggunakan proses

attached growth yang menggunakan media berupa batu atau plastik sebagai tempat

bagi mikroorganisme pengurai untuk membentuk suatu lapisan biofilm. Pada

reaktor ini air limbah dialirkan secara kontinyu melalui lapisan biofilm yang

terbentuk pada media. Kedalaman reaktor dengan menggunakan media batu antara

0.9 – 2.5 m (3 – 8 ft) dan yang biasa digunakan rata-rata pada kedalaman 1.8 m (6

ft). Bed media batu ini biasanya berbentuk sirkulair, dan air limbah dialirkan dari

atas bed dengan menggunakan rotary distributor (Metcalf & Eddy, 1998).

Gambar 1. Tipe Trickling Filter.Sumber : Metcalf & Eddy, 1998.

Beberapa bangunan Trickling Filter yang konvensional yang menggunakan

batu sebagai medianya kini beralih menggunakan plastik agar dapat menambah

kapasitas pengolahannya. Sehingga pada saat ini hampir semua bangunan Trickling

Filter menggunakan plastik.

Trickling Filter yang menggunakan media plastik dibangun dengan bentuk

lingkaran maupun persegi dengan kedalaman bervariasi dari 4 – 12 m (14 – 40 ft).

3

2. Proses Pengolahan Trickling Sistem

Proses pengolahan air limbah dengan sistem trickling filter pada dasarnya

hampir sama dengan sistem lumpur aktif, di mana mikroorganisme berkembang

biak dan menempel pada permukaan media penyangga. Di dalam aplikasinya,

proses pengolahan air limbah dengan sistem trickling filter secara garis besar

ditunjukkan seperti pada gambar 2.

Gambar 2. Diagram Proses Pengolahan Trickling FilterSumber : Anounymous.

Pertama, air limbah dialirkan ke dalam bak pengendapan awal untuk

mengendapkan padatan tersuspensi (suspended solids), selanjutnya air limbah

dialirkan ke bak trickling filter melalui pipa berlubang yang berputar. Dengan

cara ini maka terdapat zona basah dan kering secara bergantian sehingga terjadi

transfer oksigen ke dalam air limbah. Pada saat kontak dengan media trickling

filter, air limbah akan melakukan kontak dengan mikroorganisme yang menempel

pada permukaan media, dan mikroorganisme inilah yang akan menguraikan

senyawa polutan yang ada di dalam air limbah.

Air limbah yang masuk ke dalam bak trickling filter selanjutnya akan

keluar melalui pipa underdrain yang terdapat di dasar bak dan keluar melalui

saluran efluen. Underdrain adalah suatu sistem yang sangat penting yang ada di

bangunan Trickling Filter untuk menampung effluent dari air yang telah diolah

dan sirkulasi udara juga dapat melalui sistem underdrain tersebut. Dari saluran

efluen, air limbah kemudian dialirkan ke bak pengendapan akhir dan air limpasan

dari bak pengendapan akhir adalan merupakan air olahan.

Lumpur yang mengendap di dalam bak pengendapan selanjutnya

disirkulasikan ke inlet bak pengendapan awal. Gambar penampang bak trickling

filter dapat ditunjukkan seperti pada Gambar 3 dan Gambar 4.

4

Gambar 3. Penampang Bak Trickling FilterSumber : Anounymous.

Gambar 4. Penampang Bak Trickling FilterSumber : Anounymous.

3. Klasifikasi Trickling Filter

Fenomena lepasnya biofilm dari media disebut sebagai sloughing dan hal ini

adalah fungsi dari beban organik dan beban hidrolik pada Tricking Filter. Beban

hidrolik (hydroulik loading) memberikan kecepatan daya gerus biofilm, sedangkan

beban r (organic loadings) memberikan kontribusi pada laju metabolisme dalam

biofilm. Berdasarkan beban hidrolik dan organik maka dapat dikelompokkan dalam

beberapa tipe, yaitu sebagai berikut

5

Tabel 1. Klasifikasi trcikling filter.

Design

CharacteristicsLow rate

Intermediate

RateHigh Rate High Rate Roughing

Type of packing Rock Rock Rock Plastic Rock/Plastic

Hidraulic loading

m3/m2.d1 – 4 4 – 10 10 – 40 10 – 75 40 – 200

Organic loading

Kg BOD/m3.d0.07 – 0.22 0.24 – 0.48 0.4 – 2.4 0.6 – 3.2 > 1.5

Recirculation ratio 0 0 – 1 1 – 2 1 – 2 0 – 2

Filter flies Many Varies Few Few Few

Sloughing Intermittent Intermittent Continous Continous Continous

Depth, m 1.8 – 2.4 1.8 – 2.4 1.8 – 2.4 3.0 – 12.2 0.9 – 6

BOD removal

efficiency, %80 – 90% 50 – 80% 50 – 90% 60 – 90% 40 – 70%

Effluent quality Well nitrifiedSome

nitrificationNo

nitrificationNo

nitrificationNo

nitrification

Power, kW/103 m3 2 – 4 2 – 8 6 – 10 6 – 10 10 – 20

Sumber : Metcalf & Eddy, 1993

4. Menentukan Kriteria Desain Trickling Filter

Untuk menentukkan kriteria desain Trickling Filter terdapat beberapa kunci

yang perlu diperhatikan. Berikut adalah alur bagaimana menentukkan kriteria

desain trickling filter.

6

7

Waktu tinggal (detention time)

td = ( H / beban hidrolik)0.67

Jika tidak sesuai kriteria

Daya Popma dan Efisiensi Pompa

Desain Pompa

Rotatory Ditributor

Asumsi : wet rate, dosis operasi, dan

dosis flushing sesuai nilai q dan kriteria

desain

Volume Packing

V = A x H

A = Q

beban hidrolik

Jika nilai q sudah memenuhi

kriteria maka dilanjutkan dengan

menghitung nilai A

Menghitung Beban Hidrolik

q = ( kH

¿( So

S t))

2

H : asumsi sesuai kriteria

Menghitung nilai kT

kT = k20 (1.035)T - 20

Menentukan dimensi bak

Trickling Filter

Nilai St sesuai dengan nilai

asumsi BOD removal efficiency

SOR = S0 .Q+St . RQ

Q+RQ

R : asumsi Recirculation Ratio

St = asumsi BOD

removal efficiency

S0 = 75% dari BOD awal

Diketahui Nilai Debit

dan BOD

Contoh Soal :

Diketahui Q = 2000 m3/hari, BOD = 240 mg/L, dan T2 = 300C.

1. Menghitung nilai S0

Nilai S0 adalah 30% dari nilai BOD awal karena telah melewati proses

primary treatment. Maka S0 = 70% x 240 = 168 mg/L.

2. Menghitung Nilai St

Untuk menghitung nilai St perlu ditentukan BOD Removal Efficiency.

Berdasarkan Metcalf & Eddy BOD Removal Efficiency berada pada

rentang 60 – 90% sehingga kami mengasumsikan BOD Removal

Efficiency adalah 80%. Maka St = 20% x 168 = 33.6 mg/L (sisa).

3. Menghitung Nilai SOR

Untuk menghitung nilai SOR perlu ditentukan nilai Recirculation Ratio.

Berdasarkan Metcalf & Eddy, Recirculation Ratio berada pada rentang 1 –

2 sehingga kami memilih 1. Dengan persamaan berikut :

(S0.Q) + (St.RQ) = SOR (Q + RQ)

SOR = S0 .Q+St . RQ

Q+RQ

SOR = 168+33.6

1+1 = 100.8 mg/L

Dengan nilai efisiensi yang telah ditentukan maka dapat dihitung nilai St

St = 20% x 100.8 = 20.16 mg/L

4. Menghitung Dimensi Bak

Untuk menghitung dimensi bak digunakan rumus sebagai berikut :

k2 = k1 (D1/D2)0.5 (S1/S2)0.5

dengan nilai k1 = 0.21 (L/s)0.5 / m2 untuk limbah domestik (Tabel 9.2

Metcalf & Eddy), maka :

k20 = k1 (6.1/3)0.5 (150/104.5)0.5

k20 = 0.358 (L/s)0.5m2

8

5. Menghitung k2 pada suhu 300C

kT = k20 (1.035)T - 20

k30 = 0.358(1.035)10 = 0.5 (L/s)0.5 m2

6. Menghitung Beban Hidrolik

Untuk menghitung beban hidrolik diasumsikan kedalamannya adalah 2 m.

Sesuai dengan tabel pada buku Metcalf &Eddy dimana rentang kedalaman

adalah 1.8 – 2.4 m. Untuk menghitung beban hidrolik diunakan rumus

sebagai berikut :

q = ( kH

¿( So

S t))

2

= ( 0.5 x 2

¿( 100.820.16 ))

2

= 0.386 (L/m2.s)

= 33.35 (m3/m2.hari)

Sesuai dengan kriteria dimana rentang untuk q adalah 10 m3/m2.hari < q <

40 m3/m2.hari.

7. Menghitung Luas

Untuk menghitung luas dapat digunakan rumus

A = Q

bebanhidrolik =

2000 m3/hari

33.35m3

me2 hari

= 59.97 m2 = 60 m2

8. Menghitung Volume Packing

Untuk menghitung Volume Packing dapat digunakan rumus

V = A x H = 60 x 2 = 120 m3

9. Menghitung Diameter

Maka diperoleh diameter = √ 4 Aπ

= √ 4 x 60π

= 8.74 m = 9 m

Setelah itu dilakukan koreksi volume packing:

9

V = ¼ π D2 H = (¼)(π)(9)2(2) = 127.23 m3

10. Menghitung waktu detensi

Untuk menghitung waktu detensi digunakan rumus :

td = (H / beban hidrolik)0.67 =

2 m

(33.35m3

m2 . harix

hari24 jam

)0.67 = 1.6 jam

11. Menghitung Recirculation Rate dan Recirculation Ratio

Asumsi wet rate = 0.5 L/m2 (sumber : Metcalf & Eddy halaman 921)

Beban Hidrolik = 0.386 L/m2.s

Beban sirkulasi = Asumsi rate – Beban Hidrolik

Beban sirkulasi = 0.5 – 0.386 = 0.114 L/m2.s

Rasio resirkulasi = beban sirkulasi : beban hidrolik

Rasio resirkulasi = (0.114/0.386) = 0.29

12. Menghitung Pumping Rate

q + qr = 0.5 L/m2.s

Total pumping rate = (0.5 L/m2.s)(60 m2) = 30 L/s = 108 m3/jam

13. Menghitung BOD Loading

BOD Loading = Q x S0 / V

= 2000 x ( 100.8

1000)

120

= 1.68 kg/m3.hari

Oleh karena BOD Loading 1.68 kg/m3.hari maka Dosis operasi dan

Flushing dose menurut tabel 9.3 Metcalf & Eddy adalah

Dosis operasi = 70 mm/pass

Flushing dose = 350 mm/pass

10

11

14. Menghitung kecepetan distributor

a. Flushing

n = (1+R ) q(1000mm /min)

A x DR x 60min¿ h

n = (1+0.29 ) 1.389(1000 mm/min)

2 x350 x60 min¿h

n = 0.0426 rev/min

b. Normal Operation

n = (1+R ) q(1000mm /min)

A x DR x 60min¿ h

n = (1+0.29 ) 1.389(1000 mm/min)

2 x70 x60 min¿h

n = 0.213 rev/min

15. Desain Pompa

Asumsi wet rate = 0.5 L/m2.s

Rate pompa = Wet rate x A

= 0.5 L/m2.s x 60m2

= 30 L/s

= 108 m3/jam

Efisiensi pompa = 80%

Daya Pompa =

12