SISTEM PENGOLAHAN LIMBAH CAIR - Universitas Lampung

Dr. Lilis, s.T., M.Sc.S.T., M.Sc.Dr.JoniPERANCANGANSISTEM PENGOLAHANLIMBAH CAIRrB{. IdIab7)r\-T* (t

IPERANCANGANSISTEM PENGOLAHANLIMBAH CAIRAktivitas manusia mempunyai pengaruh besar terhadaplingkungan. Senyawa atau zat kimia pencemar (polutan)sering terkonsentrasi di lingkungan melalui prosesproses industri, produksi tenaga listrik dan lain-lain.Ketika polutan telah masuk ke lingkungan,membersihkan lingkungan dari zat tersebut sangatlahsulit yang akan memakan waktu dan biaya. Sehinggapengembangan teknologi bersih dan kemudianimplementasi pengolahan aliran limbah cair yang efektifadalah langkah yang diperlukan untuk melindungipencemaran lingkungan dimasa mendatang.PERANCANGAN SISTEM PENGOLAHAN LIMBAHCAIR membahas metode reduksi zat pencemar didalamaliran limbah cair melalui proses pengolahan secarafisika, kimia dan biologi. Setiap proses pengolahan yangdibahas mempunyai kelebihan dan kekurangan. Namunsetiap proses pengolahan terebut dapat berhasilditerapkan apabila kondisi operasinya sesuai kebutuhan.Kombinasi proses pengolahan sering lebih berhasildibandingkan menggunakan salah satu prosespengolahan saja. Walaupun tidak semua metodepengolahan limbah cair yang di bahas didalam buku ini,metoda pengolahan limbah cair potensial yang bergunadibahas didalam buku ini. Setiap bab menampilkanprinsip dasar teknologi dan aplikasinya pada sistempengolahan limbah cair.AKADEMIKISBN: 1?g-t0e-bSb5-l,l-8lXU RAANUGRAHUrnm publishing.comilllltltjtltiltfl ffililtl

PERPEILIIDr.IDr. .Ha"L pcncrbitan pada peni:tbitTidak boleh diproduksi sebagian atau seluruhnya dalan'r bentuk apapunTanpa irirr tertulis dari pengarang dan/atau penerbitKutipan Pasal ?3:t.Sanksi pelan-egaran Undang-undang Hak Ciflta (l"JU Nu. l0'Iahun 2013)Barang siapa dengan sengaja dan tanpa hak metrakukan perbuetan sebagaimana dimaksud dalam Pasal 2 ay-at (l ) atau Pasal (49) ayat (1 ) dan ayat (2i dipidana dengan pidanapenjara masing-masing paling singkat t tiatui Uuian ,taryitau denda palingY sedikitRp.::.: :r) :tt:r .ll. 000.0O0.m (satu juta rupiah). atau pidana penjara pCling lams ? (tujuh)uh) tahu#rahun d*tr,,al*ud*n arrdmrda pating banyak Rp. 5. 000.000.000,00 (tima rniliar rupiah;Barang siapa dengan sengaja menyiarkan. memanrerkeq:mengedarkao, atau menjualkepada umum suatu Ciptaan atau hasil liaran hasit pelanggaran Hak Cipta atau HakTerkair sebageimana dirnaksud ayat { i) dipidtn Uingan pi{lana penlara pating lama 5(linu) rahrm dan atau denda paling banyak Rp. 500.0CI0.000,00 (lima ratus juta rupiah)ffi)rr

-PERANCANGANSISTEMPENGOLAHANLIMBAH CAIRDr. Lilis Hermida, S.T., M.Sc.Dr. Joni Agustian, S.T,, M.Sc.IXLJRAANUGRAH UTAMA RAHARJA

Perpustakaan Nasional Rl:Katalog Dalam Terbitan (KDT)BirkaPERANCANGAN SISTEM PENGOLAHANLIMBAH CAIRsalSAPenulis:Dr. Lilis Hermida, S.T., M.Sc.Dr. Joni Agustian, 5.T., M.Sc.PElinDesain Cover & LayoutTeam Aura CreativeterPenerbitAnugrah Utama Raharja (AURA)Anggota IKAPINo.oo3/LPU/2013SUCV.prlintellinAlamatm(Jl. Prof. Dr. Soemantri Brojonegoro, Komplek UnilaGedongmeneng Bandar LampungHP.081281430268E-mail : au ra print@ymail.comWebsite : www.a ura-publ ishing.comm(xxiv 177 hal:l5,5 x 23 cmCetakan, Desember 2016keISBN: 1?8-b0a-tSt5-11-&Kcm(prbem(SCllllllilJtltllllLtil LtllltLlllHak Cipta dilindungi Undang-undanginidirda

Bismillahirahmanirahim, Assalarqualaikum warahmatullahi wabarakaatuh, Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah SWT sholawat dansalam kami sampaikan kepada junjungan Rasulullah MuhammadSAW karena pada akhirnya buku ajar PERANCANGAN SISTEMPENGOLAHAN LIMBAH CAIR dapat diselesaikan.Aktivitas manusia mempunyai pengaruh besar terhadaplingkungan. Senyawa atau zat kimia pencemar (polutan) seringterkonsentrasi di lingkungan melalui proses-proses industri,produksi tenaga listrik dan lain-lain. Ketika polutan telah masuk kelingkungan, membersihkan lingkungan dari zat tersebut sangatlahsulit yang akan memakan waktu dan biaya. Sehingga pengembanganteknologi bersih dan kemudian implementasi pengolahan aliranlimbah cair yang efektif adalah langkah yang diperlukan untukmelindungi pencemaran lingkungan dimasa mendatang.PERANCANGAN SISTEM PENGOLAHAN LIMBAH CAIRmembahas metode reduksi zat pencemar didalam aliran limbah cairmelalui proses pengolahan secara fisika, kimia dan biologi. Setiapproses pengolahan yang dibahas mempunyai kelebihan dankekurangan. Namun setiap proses pengolahan terebut dapatberhasil diterapkan apabila kondisi operasinya sesuai kebutuhan.Kombinasi proses pengolahan sering lebih berhasil dibandingkanmenggunakan salah satu proses pengolahan saja. Walaupun tidaksemua metode pengolahan limbah cair yang di bahas didalam bukuini, metoda pengolahan limbah cair potensial yang berguna dibahasdidalam buku ini. Setiap bab menampilkan prinsip dasar teknologidan aplikasinya pada sistem pengolahan limbah cair.Perancangan Sistem Pengolahan Limbah Cair

Buku ini merupakan salah satu buku ajar pada mata kuliah'Perancangan Sistem Proses Pengolahan Limbah Cair' yangditujukan untuk mahasiswa jurusan Teknik Kimia.Semoga buku inibermanfaat.m,SIWassalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.1,.Bandar Lampung, Novemb et 2016Dr. Lilis Hermida, S.T., M.Sc.3.Dr. Joni Agustian, S.T., M.Sc.4.Perancangan Sistem Pengolahan Limbah Cair

ngKami sangat berterima kasih kepada pihak-pihakyangmembantu penyusunan dan penerbitan buku ajar PERANCANGANSISTEM PENGOLAHAN LIMBAH CAIR ini, yaitu:1.Dekan FT UNILA atas atas dukungannya berupa bantuanfinansial melalui Program Hibah Buku Ajar Fakultas Teknik.2.Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNILA atas dukungannya dalamkesempatan pembuatan buku ajar ini.3.Para mahasiswa yang mengambil mata kuliah PerancanganSistem Pengolahan Limbah Cair karena tanpa kalian kami tidakbersemangat dalam menyiapkan bahan-bahan perkuliahan.4.Fabyan Mayhar danFirli Gustav Alfathan, anak-anakkamitercinta yang telah mengerti dan memberikan waktu yangtenang selama penyusunan buku ini.Dr. Lilis Hermida, S.T., M.Sc.Dr. Joni Agustian, S.T., M.Sc.Perancangan Sistem Pengolahan Limbah Cair

I(ATAPENGANTARii.!.UCAPAN TERIMAIGSIH.iiiDAFTAR ISI .ivDAFTARTABEL.ixOBJEKTIF DAN RANGKUMANxii.PENGOI,AHAN LIMBAH CAIR SECARA FISIIG.BAB I PROSES FILTRASI DAN MEMBRAN.121.2 Filtrasi41.3 MikrofiltrasiBAB21,1 PendahuluanCakeBAEviiiDAFTAR GAMBARBAGIAN 01BA(.1,.4 Ultrafiltrasi .1.5 Reverse Osmosis1.6 Peralatan Separasi MembranBAB.BAB II PROSES KOAGULASI LIMBAH CAIR.2.1, Koagulasi Koloid152.2 Koagulas182.3 Proses Pengolahan Limbah Cair Secara Kimia FisikaZO2.4 Pemisahan Fosfor dari Limbah Domestik26UIPROSES SEDIMENTASI LIMBAH CAIR3.1. :: Att,Pendahuluan,VllI:15Perancangan Sistem Pengolahan Limbah Cair29BAB

3.23.3r rstiiiiiBAGIANBABIVivviiiixxii1BAB han dan Kekurangan Proses SecaraKimia434.3 Prinsip-prinsip Dasar4. 4 Persamaan Nenrst4.5 Diagram Purbaix46PENGATURAN pH484445Pendahuluan48Titrasi Asam Basa49Hidrolisis50Presipitasilon-lon Logam50Pemilihan Reagent52REDUKSI DAN OKSIDASI KIMIA16.2BAB VII36426.15Pengendapan Partikel Flukolan (Tipe If) .,.FUNDAMNITTAI, PROSES SECARA KIMIA5.230PENGOI,AHAN LIMBAH CAIR SECARA KIMIA15.25. 35.45. 52Pengendapan Partikel Diskrit (Tipe I) .55Zat-zat Pengoksidasi dan Penggunaan56Zat-zat Pereduski dan Penggunaan64PROSES ELEKTROKIMIA PENGOI,AHANLIMBAH CAIR.1,7. Z7.37. 47Pendahuluan68Prinsip Dasar Elektrokimia69Pemisahan Logam73Proses Membran75Perancangan Sistem Pengolahan Limbah Cair

BAGIAN 03BABVIII- PENGOI.AHAN LIMBAH CAIR SECARA18. Z8. 38. 48. 58.IX.Definisi.78Istilah-istilah Umum.79Faktor DesainUPB.82Klasifikasi UPB.83Mikrobiologi UPB84PROSES LUMPUR AKTIF901 Gambaran Umum Prosesg. Z Jenis Proses dan Parameter Perancangan ""'9. 3 Aerasi LumPur Aktif9. 4 Proses ComPlete Mix Reactor9. 5 Proses Plug Flow Reactor9. 6 Proses Oxidation Ditch9.7 Proses Kolam Aerasi9. 8 Proses Kontak Stabilisasi .9. I Proses Sequenching Batch Reactor909.BABXffiX77KONSEP PENGOLAHAN LIMBAH CAIR SECARABIOLOGIBABBIOLOGI9293971031051061061079.10 Perbandingan Proses Lumpur Aktif1089.11 Unit Sedimentasi/Klarifikasi108PROSES AEROBIK PERTUMBUHAN MELEIGT111,10.1 Pendahuluan.111,10.Z Filter Tetes11210.3121,Rotating Biological Contactor.""'Perancangan Sistem Pengolahan Limbah CairB.rRT

77BAB XIPROSES ANAEROBIK PERTUMBUHANTERSUSPENSI125Anaerobik11.2 Produksi Metana11. 3 Bioreaktor {,JASB11.4 Anaerobic Digester .11,.1 Perombakan Biologi78798283BABXII.MELEI(ATI Pendahuluan12.2 Filter Anaerobik .84'12.9090PROSES ANAEROBIK Ir031051061061,07108108111111112t21,Perancangan Sistem Pengolahan Limbah Cair

TalTalTabel1.1.Klasifikasi proses filtrasi dan membranTabelKinerja koagulan pada pemisahan limbah kertas2.1.Taldan pulpTabel 6.1.Tal24Jenis polutan dan aplikasi proses reduksi-Taloksidasi56Unit pengolahan limbah cair berdasarkan fungsi79Tabel 8.2.Prosedur dan kriteria BOD80Tabel 8.2.Turunan kombinasi kedua kelompok UPB84Tabel 8.3.Kelompok mikroorganisme berdasarkan sumberenergi dan karbon87Tabel 9.1.Keuntungan dan kerugian proses lumpur aktif91Tabel 9.2.Performa proses lumpur aktif berdasarkanTabel 8.1.TalTalkarakter limbah cairTabel 9.3.Tabel 9.4.92.Pengaruh karakteristik limbahfaktor desain.cairterhadapKelebihan dan kekurangan proses lumpur aktifCMRTabel 9.6.Tabel 9.7.97Kelebihan dan kekurangan sistem proses lumpuraktif parit105Kelebihan dan kekurangan sistem proses lumpuraktif pFR.108oksidasiTabel9.9.Tabel10.1. KarakteristikPerbandingan proses lumpurtrichLingaktiffiLterTabel 1O,2. Kelebihan dan kekurangan filterXiiiti.:93Perancangan Sistem Pengolahan Limbah Cair108113tetes113

L4Tabel 1O.3. Perbandingan karakteristik11511.1.Kelebihan dan kekurangan proses anaerobik.127Tabel11.2.Perbandingan proses aerobik dan anaerobik.127Tabel 11.3.Perbandingan produksi biogas beberapa Tabel',4r9media isian filter128prosesPatokan nilai dalam perancangan ADKarakteristik kinetika rerataKelebihan dan kekurangan filter anaerobik135139.i4\7l1t2)3)7)5)8)81313Perancangan Sistem Pengolahan Limbah Cair141

Ga':',,iiiliGaoJGambar1.1.Pembagian proses filtrasi membran ."""Gambar1.2.Diagram skematik cak'e fiilterC)GaGambar1.3.Diagram skematik suatu filter dr(rm berputar "'7GaGambar1.4. Penampang7GaGambar1.5.8GaGambar1.6. ProsesGambarlintang suatu /iLter pressUnit mikrofiltrasi aliran silangultrafiltrasi Partikel10Ga1.7.Kurva fluks ultrafiltrasi10GaGambar 1.8. Polarisasi konsentrasi pada permukaan membranGambar1.9. Proses osmosisGambar2.1.Gambar2.2, Suatuterbalik air lautMekanisme koagulasi partikel solidpartikel koloid sangat negatif denganmedan elektrostatiksedimentasi gravitasiGambar3.1. ProsesGambar3.2. Tipe pengendapan Partikel solidGambar3.1.Fraksi massa partikel sebagai fungsikecePatan PengendaPanGambar 3.2. Fraksi121Z16GaGaGa1730Ga31Ga(raJJGamassa partikel sebagai fungsi kecepatanpengendaPanGaGambar 3.3. Fraksi massa partikel sebagai fungsi kecepatanpengendaPanGa35GaGambar 3.4. Kontur konsentrasi yang sama untukPengendapanGambar 4.1. Diagram Pourbaix untuk Manganese,ffi'Perancangan Sistem Pengolahan Limbah Cair39Ga47Ga

GambarGambar5.16.1.Kurva titrasi untuk netralisasi asam kuat denganberbagai jenis basaProses br e akpoint cltl,orinatron:Kurva kl o ri nresidu.6.2. Diagram PourbaixGambar7.1.Diagram skematik suatu jenis sel elektrokimia.Gambar7.2.Tipikal reaksi elektrodaGambar7.3.Diagram skematik variasi potensial pada suatusel elektrokimia7.4. Sel CEERGambar7.5.untuk Kromium.untuk regenerasi zat pengetsa7273768.1. ProsesGambar8.2. Proses respirasi aerobik pada suatu selbiologi reduksi zat organik limbah cair.mikroorganisme8.3. Biodegradasi anaerobiklimbah cairpolutan dalam82.Gambar8.4. Faktor perancanganGambar8.5.7981bioreaktor limbah cair.83Ilustrasi pengolahan limbah cairmikroorganisme tersuspensi.84Gambar8.6. Diagram UPB pertumbuhan melekat.84Gambar8.7. PengolahanGambar8.8. Simbiosispolutan limbah cair di pond*polutanGambarGambar868.9. Klasifikasi mikroorganisme protozoa8.1O. Proses85bakteri dan alga dalam reduksi3771Prinsip sel pemisahan garamGambarI70757.6.Gambar67Prinsip elektrodialisis A dan C dengan membranpertukaran anion-kation.Gambar7)60GambarGambar49simultan anabolisme dan katabolisme selPerancangan Sistem Pengolahan Limbah Cair8687