Belajar › Unit pengolahan

Bak pengendap awal

Rujukan buku: Buku 3, Bab 8

Coba di simulasi →

Apa fungsinya

Bak pengendap awal (primary settler) mengendapkan padatan tersuspensi yang mudah turun sebelum air masuk ke reaktor biologis. Padatan ini sebagian besar organik, jadi BOD ikut turun. Aplikasi memakai penyisihan TSS 60 persen, BOD 30 persen, serta minyak dan lemak 30 persen (lemak yang mengapung tertahan sekat buih). Amoniak dan fecal coliform tidak diturunkan di unit ini.

Manfaatnya bagi unit sesudahnya: ABR dan filter anaerobik menerima padatan lebih sedikit, lumpurnya lebih lambat menumpuk, dan media filter tidak cepat tersumbat. Pada rangkaian DEWATS, bak ini sering dibuat sebagai ruang pertama yang menyatu dengan ABR.

Cara kerja

Air mengalir pelan dari ujung masuk ke ujung keluar. Selama perjalanan itu, partikel yang lebih berat daripada air turun ke dasar. Sebuah partikel tertangkap bila ia sempat mencapai dasar sebelum air yang membawanya tiba di pelimpah keluar.

Dua besaran mengatur peristiwa itu:

• Beban permukaan (SOR), yaitu debit dibagi luas permukaan bak. Besaran ini setara dengan kecepatan turun terkecil partikel yang masih tertangkap. Makin kecil beban permukaan, makin halus partikel yang tertangkap.
• Waktu tinggal (HRT), yaitu volume dibagi debit. Waktu tinggal memberi kesempatan partikel kecil saling menggumpal dan ikut turun.

Bentuk memanjang membantu aliran merata dan mengurangi aliran pintas. Sekat pengarah di dekat lubang masuk meredam semburan, dan sekat buih di depan pelimpah menahan lemak terapung.

Rumus dan cara menghitung

Luas dihitung dengan dua cara, lalu dipakai yang terbesar (kriteria penentu).

V_HRT = Q_jam x td           -> A_1 = V_HRT / H
A_2 = Q_hari / SOR_maks
A_perlu = maksimum (A_1, A_2)
td_nyata = (n x P x L x H) / Q_jam
SOR_nyata = Q_hari / (n x P x L)

• Q_jam, Q_hari = debit rata-rata (m3/jam, m3/hari)
• td = waktu tinggal rancangan (jam), baku 2,0 jam
• H = tinggi air (m), baku 2,00 m
• SOR_maks = beban permukaan maksimum (m3/m2/hari), baku 24
• A_perlu = luas dasar perlu (m2)
• n = jumlah modul paralel; P, L = panjang dan lebar satu modul (m)

Luas dibagi menjadi modul dengan perbandingan panjang : lebar 3 dan lebar maksimum 3,50 m. Lebar dibulatkan ke atas per 0,05 m, minimal 0,80 m, lalu panjang dihitung ulang. Jagaan baku 0,30 m. Kehilangan tinggi tekan dihitung 0,10 m.

Perhatikan hubungan SOR = H / td. Dengan tinggi air 2,00 m dan waktu tinggal 2 jam, beban permukaan sama dengan 24 m3/m2/hari. Jadi pada nilai baku kedua kriteria memberi luas yang sama. Bila tinggi air dinaikkan, waktu tinggal terpenuhi dengan luas lebih kecil, tetapi beban permukaan menjadi penentu. Bahasan umum ada di kriteria penentu.

Lumpur yang dihasilkan

Padatan yang tersisih tidak hilang: ia menjadi lumpur di dasar bak. Aplikasi menghitungnya langsung dari beban TSS yang masuk.

B_TSS = C_TSS x Q / 1000                (kg TSS/hari, masuk)
Lumpur = B_TSS x 0,60                   (kg bahan kering/hari)

• C_TSS = kadar TSS masuk (mg/L); Q = debit rata-rata (m3/hari)
• 0,60 = efisiensi penyisihan TSS. Hasilnya sama dengan kg TSS tersisih per hari, yang dianggap seluruhnya menjadi lumpur kering.

Lumpur ini ikut dijumlahkan dengan lumpur unit lain untuk menentukan ukuran bak pengering lumpur. Pada V2.3 lumpur pengendap awal sudah dihitung, sehingga bak pengering lebih besar daripada versi sebelumnya.

Minyak dan lemak yang tertahan di permukaan dihitung terpisah: konsentrasi minyak keluar = konsentrasi masuk x (1 - 0,30). Angka 30 persen ini asumsi aplikasi; penyisihan utama minyak dilakukan oleh unit pemisah minyak di hulu.

Kriteria perancangan

Kalau muncul PERIKSA:

• Waktu tinggal kurang dari 1,5 jam: naikkan isian waktu tinggal rancangan. Waktu tinggal lebih dari 4 jam: lumpur mulai membusuk dan mengapung; turunkan waktu tinggal atau tinggi air.
• Beban permukaan terlampaui: luas dasar terlalu kecil, biasanya karena tinggi air dinaikkan. Turunkan tinggi air atau beban permukaan maksimum.
• Perbandingan panjang : lebar di luar rentang: ubah isian rasio atau lebar maksimum.

Pemeliharaan dan pengoperasian

Ukur tebal lumpur setiap bulan dengan tongkat ukur berbalut kain putih. Kuras lumpur bila tebalnya mencapai sekitar sepertiga tinggi air, lalu salurkan ke bak pengering lumpur. Angkat buih dan lemak di permukaan secara berkala. Sisakan sedikit lumpur saat menguras agar bakteri tetap ada, terutama bila bak menyatu dengan ABR.

Studi kasus: pengendap awal Griya Asri

Langkah hitungan dari aplikasi:

1. Dari waktu tinggal: V = 6,25 m3/jam x 2,00 jam = 12,50 m3, luas = 12,50 / 2,00 = 6,25 m2.
2. Dari beban permukaan: luas = 150,0 / 24 = 6,25 m2.
3. Kedua kriteria memberi 6,25 m2. Cukup 1 modul.
4. Lebar = akar(6,25 / 3) = 1,44 m, dibulatkan menjadi 1,45 m. Panjang = 6,25 / 1,45 = 4,31 m, dibulatkan menjadi 4,35 m. Luas terpasang 6,31 m2.
5. Volume efektif 6,31 x 2,00 = 12,62 m3. Tinggi total 2,00 + 0,30 = 2,30 m.

Hasil pemeriksaan:

Ukuran akhir 4,35 m x 1,45 m x 2,30 m. Air keluar: BOD 280 mg/L dan TSS 114 mg/L, yang menjadi beban masuk ABR.

Hitungan lumpur: beban TSS masuk = 285 x 150,0 / 1000 = 42,75 kg/hari, sehingga lumpur = 42,75 x 0,60 = 25,65 kg bahan kering/hari. Itu kira-kira 77 persen dari seluruh lumpur R1 (33,18 kg/hari; sisanya dari ABR 5,99 dan filter anaerobik 1,54). Pada kadar padat 3 persen (asumsi bak pengering), volumenya 25,65 / (0,03 x 1000) = 0,855 m3/hari.

Minyak dan lemak masuk 7,5 mg/L (sesudah unit pemisah minyak) dan keluar 7,5 x 0,70 = 5,25 mg/L, ditampilkan aplikasi 5,2 mg/L. Amoniak tetap 40 mg/L masuk dan keluar.

Hubungan dengan baku mutu 11/2025

Pengendap awal membantu menurunkan BOD (30 persen), COD yang mengikuti BOD, TSS (60 persen), serta sedikit minyak dan lemak (30 persen). Unit ini tidak menurunkan amoniak dan fecal coliform. Karena itu ia bukan pengganti unit pemisah minyak yang diwajibkan Pasal 8 bagi air limbah yang mengandung minyak dan lemak. Sebagai pembanding, Lampiran III Permen LH/BPLH 11/2025 menyebut pra-sedimentasi dengan beban permukaan 1-2 m3/m2/jam dan waktu tinggal minimal 2 jam. Angka itu kriteria desain untuk debit sampai 50 m3/hari dan hanya pembanding bagi tingkat lebih dari 50 m3/hari. Bak studi kasus berwaktu tinggal 2,02 jam dengan beban permukaan 23,78 m3/m2/hari, setara 0,99 m3/m2/jam, sedikit di bawah batas bawah rentang itu (1 m3/m2/jam).

Latihan

Soal 1 (mudah). Debit rata-rata 150,0 m3/hari dengan TSS masuk 285 mg/L. Berapa kg lumpur kering per hari yang dihasilkan pengendap awal pada penyisihan TSS 60 persen?

Jawaban: beban TSS masuk = 285 x 150,0 / 1000 = 42,75 kg/hari; lumpur = 42,75 x 0,60 = 25,65 kg bahan kering/hari (TSS keluar 285 x 0,40 = 114 mg/L).

Soal 2 (sedang). Perumahan lebih kecil, 200 SR (debit rata-rata 100,0 m3/hari), kadar air masuk sama. Dengan waktu tinggal 2,0 jam, tinggi air 2,00 m, dan beban permukaan maksimum 24 m3/m2/hari, hitung luas perlu menurut kedua kriteria, lumpur kering per hari, dan kadar minyak keluar (minyak masuk 7,5 mg/L).

Jawaban: dari waktu tinggal, V = (100,0 / 24) x 2,0 = 8,33 m3, luas = 8,33 / 2,00 = 4,17 m2. Dari beban permukaan, luas = 100,0 / 24 = 4,17 m2. Keduanya sama, luas perlu 4,17 m2. Lumpur = 285 x 100,0 / 1000 x 0,60 = 17,1 kg/hari. Minyak keluar = 7,5 x 0,70 = 5,25 mg/L.

Soal 3 (menantang). Pada bak studi kasus (volume efektif 12,62 m3, tinggi air 2,00 m, luas 6,31 m2), lumpur 25,65 kg/hari bertambah dengan kadar padat 3 persen. Berapa hari sampai lumpur mengisi sepertiga tinggi air (batas kuras)? Apa yang ditunjukkan hasil itu?

Jawaban: volume lumpur per hari = 25,65 / (0,03 x 1000) = 0,855 m3/hari. Sepertiga tinggi air = 0,667 m, jadi volume lumpur batas kuras = 6,31 x 0,667 = 4,21 m3. Waktu = 4,21 / 0,855 = 4,9 hari. Dengan asumsi kadar padat 3 persen (kasar), lumpur segar memenuhi bak dalam hitungan hari hingga minggu, bukan bulan. Karena itu lumpur pengendap awal harus dihitung, dikuras teratur, dan dialirkan ke bak pengering yang cukup besar.

Rujukan

• Buku 3, Bab 8 (seri Menggambar Teknik untuk Teknik Lingkungan).
• Sasse, L. (1998). DEWATS: Decentralised Wastewater Treatment in Developing Countries.
• Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery.
• Ten States Standards (Recommended Standards for Wastewater Facilities).
• Permen LH/BPLH Nomor 11 Tahun 2025 tentang Baku Mutu Air Limbah dan Standar Teknologi Pengolahan Air Limbah untuk Air Limbah Domestik, Lampiran III.

Foto dan gambar dari sumber terbuka

Foto dan gambar dari sumber terbuka

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