Belajar › Unit pengolahan

Bak pengendap akhir (clarifier)

Rujukan buku: Buku 3, Bab 8

Coba di simulasi →

Apa fungsinya

Bak pengendap akhir (clarifier) memisahkan padatan biologis dari air yang sudah diolah. Pada lumpur aktif, padatan itu adalah flok bakteri yang sebagian besar harus dikembalikan ke bak aerasi. Pada biofilter aerob, padatannya adalah biofilm yang mengelupas dari media dan cukup dibuang. Tanpa unit ini, keluaran membawa padatan dan BOD tinggi meskipun proses biologinya berjalan baik.

Cara kerja

• Air masuk di satu ujung, mengalir pelan, dan keluar melalui pelimpah (ambang) di ujung lain. Padatan yang lebih berat dari air turun ke dasar.
• Dasar bak dibuat corong (kemiringan 1 : 1,5) agar lumpur terkumpul di satu titik dan mudah dipompa.
• Butir bisa mengendap bila kecepatan air naik lebih kecil dari kecepatan endapnya. Kecepatan naik ini sama dengan beban permukaan (SOR): debit dibagi luas permukaan.
• Pada lumpur aktif kadar padatan masuk tinggi (ribuan mg/L), sehingga bak juga dibatasi oleh beban padatan (SLR): massa padatan per luas per jam.

Rumus dan cara menghitung

Luas permukaan diambil dari tiga syarat; yang terbesar menjadi kriteria penentu.

(1) A_rata   = Q / SOR_rata
(2) A_puncak = Q_puncak_jam x 24 / SOR_puncak
(3) A_SLR    = (1 + R) x Q_jam x MLSS/1000 / SLR_maks
    A        = maks(A_rata, A_puncak, A_SLR)

• Q = debit rata-rata (m3/hari); Q_puncak_jam, Q_jam = debit puncak dan rata-rata (m3/jam)
• SOR = beban permukaan (m3/m2/hari); SLR_maks = beban padatan maksimum (kg/m2/jam)
• R = rasio resirkulasi lumpur; MLSS = kadar padatan dalam air yang masuk (mg/L)

Luas dibagi menjadi modul dengan panjang : lebar sekitar 3 (lebar maksimum 4,00 m, minimum 1,50 m). Dari ukuran terpasang dihitung SOR nyata, SLR nyata, waktu tinggal V / Q_jam, dan beban ambang pelimpah Q / (jumlah modul x lebar).

Efisiensi BOD dan TSS: parameter efisiensi_bod dan efisiensi_tss

Penyisihan BOD dan TSS di pengendap akhir diatur oleh dua parameter, efisiensi_bod dan efisiensi_tss. Nilai bawaan keduanya 0,92. Angka ini adalah angka gabungan lumpur aktif: bak aerasi sendiri diberi 0 persen, sehingga pengendap akhir mewakili seluruh penyisihan BOD dan TSS rangkaian aerasi + pengendapan.

Nilai bawaan itu tidak boleh dipakai begitu saja setelah unit lain yang sudah menyisihkan BOD. Pada R3 (biofilter), BOD sudah turun di biofilter aerob dari 280 menjadi 56 mg/L; sisa BOD yang tinggal adalah BOD terlarut yang tidak bisa diendapkan. Karena itu rangkaian R3 memberi pengendap akhir efisiensi_bod 0,50 dan efisiensi_tss 0,80 (pengendap hanya menahan biofilm yang terlepas). Hasilnya BOD keluar pengendap 28,0 mg/L dan, setelah desinfeksi, 26,6 mg/L. Bila 0,92 dipakai juga pada R3, hasil akhir setelah desinfeksi 4,3 mg/L (4,5 mg/L tepat di keluaran pengendap), terlalu optimistis dan menyembunyikan kenyataan bahwa BOD R3 sebenarnya dekat dengan baku 30 mg/L.

Untuk minyak dan lemak, unit ini diberi penyisihan 0,20, dan fecal coliform 0,3 log. Amoniak tidak berubah di pengendap akhir.

Rasio resirkulasi lumpur

Coba di simulasi →

Rasio resirkulasi (R) adalah perbandingan debit lumpur yang dipompa kembali dari dasar pengendap akhir ke bak aerasi terhadap debit air limbah masuk. R = 0,75 berarti setiap 1 m3 air limbah disertai 0,75 m3 lumpur balik.

Bila R terlalu kecil, bakteri di bak aerasi berkurang (MLSS turun) dan lumpur menumpuk di dasar pengendap; lumpur yang terlalu lama di sana kehabisan oksigen, mengapung, dan terbawa keluar. Bila R terlalu besar, debit yang masuk pengendap membengkak, beban padatan naik, lumpur balik menjadi encer, dan listrik pompa bertambah.

Aplikasi memakai R = 0,75 untuk lumpur aktif dan R = 0 untuk biofilter aerob (biofilm tidak dikembalikan). Kode tidak memeriksa R secara langsung; pengaruhnya terlihat pada pemeriksaan beban padatan (≤ 5,0 kg/m2/jam). Untuk aerasi diperpanjang, Metcalf & Eddy menyebut kisaran umum sekitar 0,5-1,5.

Kalau muncul PERIKSA pada beban padatan: turunkan R bila MLSS memungkinkan, turunkan MLSS rancangan, atau perbesar luas bak dengan menurunkan beban permukaan rancangan. Dua yang pertama memengaruhi bak aerasi, jadi periksa ulang F/M-nya.

Kriteria perancangan

Lampiran III Permen LH/BPLH 11/2025 menyebut klarifier sekunder dengan beban permukaan rata-rata 0,7-1,4 m/jam (sekitar 17-34 m3/m2/hari), tetapi hanya untuk tingkat sampai 50 m3/hari; untuk Griya Asri (150 m3/hari) angka itu cukup sebagai pembanding, bukan syarat.

Parameter baku aplikasi dan beda pemakaian di dua rangkaian:

Pada R3 padatan yang masuk hanya biofilm lepas (ratusan mg/L) dan tidak ada lumpur balik, sehingga beban padatan hampir tidak pernah menentukan. Itulah sebabnya beban permukaan rancangan boleh di batas atas (16). Yang menentukan biasanya beban permukaan puncak.

Pemeliharaan dan pengoperasian

Bersihkan pelimpah dan papan penahan buih setiap minggu. Pantau tebal selimut lumpur dengan tongkat ukur; selimut yang naik mendekati permukaan berarti lumpur harus lebih sering dipompa. Pada R4, pompa resirkulasi berjalan terus (dua unit, satu cadangan) dan lumpur berlebih dibuang terjadwal. Pada R3, lumpur dibuang berkala ke pengering lumpur.

Studi kasus: pengendap akhir Griya Asri

Debit rata-rata 150,0 m3/hari (6,25 m3/jam), debit puncak 15,62 m3/jam.

R4 lumpur aktif (sesudah bak aerasi):

1. A_rata = 150,0 / 12 = 12,50 m2.
2. A_puncak = 15,62 x 24 / 32 = 11,72 m2.
3. A_SLR = (1 + 0,75) x 6,25 x 4,00 / 5,00 = 8,75 m2.
4. Penentu: beban permukaan rata-rata, 12,50 m2. Dipakai 1 modul 6,10 m x 2,05 m, tinggi air 3,00 m (volume 37,52 m3).
5. Resirkulasi = 0,75 x 150,0 = 112,5 m3/hari.

R3 biofilter (sesudah biofilter aerob):

1. A_rata = 150,0 / 16 = 9,38 m2.
2. A_puncak = 15,62 x 24 / 32 = 11,72 m2.
3. A_SLR = 1,00 x 6,25 x 0,40 / 5,00 = 0,50 m2.
4. Penentu: beban permukaan puncak, 11,72 m2. Dipakai 1 modul 5,90 m x 2,00 m (volume 35,40 m3). Tanpa resirkulasi.

Penyisihan di pengendap akhir (mutu keluar, sebelum desinfeksi):

Latihan

Soal 1 (mudah). Lumpur aktif dengan debit 100 m3/hari dirancang dengan SOR rata-rata 12 m3/m2/hari. Debit puncak 10 m3/jam dan SOR puncak 32 m3/m2/hari. Berapa luas permukaan yang diperlukan dan mana yang menentukan?

Jawaban: A_rata = 100 / 12 = 8,33 m2; A_puncak = 10 x 24 / 32 = 7,50 m2. Penentu beban permukaan rata-rata, 8,33 m2, selama beban padatan tidak lebih besar (lihat soal 3).

Soal 2 (sedang). Pada rangkaian biofilter, BOD masuk pengendap akhir 60 mg/L dan TSS 40 mg/L; efisiensi_bod 0,50 dan efisiensi_tss 0,80. Berapa BOD dan TSS keluar pengendap, dan berapa setelah desinfeksi (penyisihan 5 persen)? Bandingkan dengan bila efisiensi 0,92 dipakai.

Jawaban: BOD = 60 x (1 - 0,50) = 30,0 mg/L; TSS = 40 x (1 - 0,80) = 8,0 mg/L. Setelah desinfeksi: BOD 28,5 dan TSS 7,6 mg/L. Bila 0,92 dipakai: BOD 60 x 0,08 = 4,8 mg/L, jauh lebih rendah dan tidak realistis, karena BOD terlarut tidak ikut mengendap.

Soal 3 (menantang). Pada soal 1 anggap MLSS 4.000 mg/L dan SLR maksimum 5,0 kg/m2/jam. Pada rasio resirkulasi R berapa beban padatan mulai menentukan luas?

Jawaban: Q_jam = 100 / 24 = 4,167 m3/jam. A_SLR = (1 + R) x 4,167 x 4,00 / 5,0 = 3,333 x (1 + R). Beban padatan menentukan bila A_SLR > 8,33 m2, yaitu 1 + R > 2,5, atau R > 1,5. Pada R = 0,75 (nilai aplikasi) A_SLR hanya 5,83 m2 dan tidak menentukan.

Hubungan dengan baku mutu 11/2025

Pengendap akhir membantu menurunkan TSS dan, lewat TSS, sebagian BOD dan COD yang terikat pada flok atau biofilm, di tingkat lebih dari 50 m3/hari terhadap baku BOD 30, COD 100, dan TSS 30 mg/L menurut Permen LH/BPLH 11/2025; lihat halaman baku mutu. Ia menyisihkan minyak dan lemak sedikit (0,20), tetapi tidak menggantikan unit pemisah minyak dan lemak yang diwajibkan Pasal 8. Ia tidak menurunkan amoniak dan tidak mendesinfeksi (hanya 0,3 log fecal coliform). Ingat bahwa amoniak dan nitrifikasi diselesaikan di hulu pengendap, di bak aerasi atau biofilter. Hati-hati juga: padatan yang lolos pengendap menaikkan TSS dan BOD di titik penaatan.

Rujukan

• Buku 3, Bab 8 (seri Menggambar Teknik untuk Teknik Lingkungan).
• Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery.
• Ten States Standards (Recommended Standards for Wastewater Facilities).

Foto dan gambar dari sumber terbuka

Foto dan gambar dari sumber terbuka

Foto dari sumber terbuka; hak cipta tetap pada pembuatnya sesuai lisensi.