Pelatihan Penyusunan Rencana Teknis Sistem Pengelolaan Air Limbah Terpusat (SPAL-T) terdiri dari beberapa modul, yaitu: Dasar-dasar Perencanaan Teknis SPAL-T, Perencanaan Teknis Unit Pelayanan, Perencanaan Teknis Unit Pengumpulan / Jaringan Perpipaan, Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah, Teknologi Pengolahan Lumpur, Konstruksi Bangunan, dan Rencana Anggaran Biaya. Masing-masing Modul terdiri atas beberapa sub-modul . Peserta pelatihan dapat memilih Modul/Sub-Modul sesuai dengan kebutuhannya masing-masing.

1. Sanitasi.Net
Sistem Pengolahan Air Limbah
Secara Biologis
Modul D:
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah
Pelatihan Perencanaan Teknis
Sistem Pengelolaan Limbah Terpusat (SPAL-T)
Juli, 2015
Rentek-D5

2. Sanitasi.Net

3. Sanitasi.Net
Sistem Pengolahan Biologis
• Pengolahan biologis adalah penguraian bahan organik yang
terkandung dalam air limbah oleh jasad renik/bakteri sehingga
menjadi bahan kimia sederhana berupa unsur-unsur dan
mineral yang siap dan aman dibuang ke lingkungan.
• Tujuan pengolahan air limbah secara biologis adalah untuk
menghilangkan dan menstabilkan zat-zat pencemar organik
terlarut yang dilaksanakan oleh jasad renik. Jasad renik dapat
berupa bakteri, kapang, algae, protozoa, dan lain –lain.

4. Sanitasi.Net
Sistem Pengolahan Biologis
• Pengolahan limbah secara biologis terutama memanfaatkan
kerja mikroorganisme.
• Dalam pengolahan ini, polutan yang degradable (mudah
diuraikan) dapat segera dihilangkan. Polutan tersebut
merupakan makanan bagi bakteri, sehingga dalam waktu yang
singkat bakteri akan berkembang biak menghabiskan polutan
yang ada dalam air limbah dan menghasilkan lumpur biologis
sebagai endapan.
• Proses penghancuran polutan secara biologi dapat dipercepat
dengan memacu pertumbuhan bakteri. bakteri akan tumbuh
dan berkembang pesat apabila kondisi yang sesuai bagi
kehidupan bakteri dapat terpenuhi.

5. Sanitasi.Net
Pemilihan Metode Pengolahan
• Pemilihan metode pengolahan yang akan digunakan tergantung
dari :
– tingkat pencemaran yang harus dihilangkan,
– besaran beban pencemaran,
– beban hidrolis dan
– standar buang (effluent) yang diperkenankan.

6. Sanitasi.Net
Prinsip Pengolahan Biologis
• Prinsip pengolahan biologis yaitu :
– Pengolahan secara aerobik yaitu dengan melibatkan oksigen,
– Pengolahan secara anaerobik yaitu tanpa melibatkan oksigen, dan
– Pengolahan anoxic yaitu pengolahan biologis yang menggunakan
oksigen terikat.

7. Sanitasi.Net
PENGOLAHAN BIOLOGIS AEROBIK
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

8. Sanitasi.Net
Kolam Aerasi (Aerated Lagoon)
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Menggunakan peralatan aerator mekanik
berupa surface aerator untuk membantu
mekanisasi supply oksigen larut dalam air
 Pertumbuhan bakterinya yaitu Suspended
Growth Sistem
 Biaya pemeliharaan rendah
 Effluent yang dihasilkan baik
 Biaya instalasi awal rendah
 Tidak menimbulkan bau
 Membutuhkan lahan yang
luas
 Membutuhkan energi
yang besar jika kolam
aerasi dilengkapi dengan
aerator

9. Sanitasi.Net
Kolam Aerasi Tipe Fakultatif
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Memerlukan aerator untuk proses
pengadukan tapi kebutuhan tenaganya
tidak sebesar kolam aerasi.
 Pertumbuhan bakterinya yaitu Suspended
Growth Sistem
 Pada lapisan atas terjadi proses
dekomposisi aerobic dan pada bagian
lapisan bawah kolam terjadi dekomposisi
proses anaerobic
 Konsentrasi solid (30-150) mg/L
 Waktu detensi (td) yaitu (3-6) hari
 Kedalaman kolam (3-5) m
 Efisiensi BOD removal sebesar (75-90)%
 Kebutuhan lahan (0,15-0,45) m2/kapita
 Kebutuhan oksigen sebesar (0,75-0,97)
kWh/1000 orang atau (0,75-1,12)
kWh/1000 m3/kolam
 Power yang diperlukan
cukup rendah
 Memerlukan lahan yang
cukup luas, tapi tidak
seluas kolam stabilisasi
 Perlu melakukan
pengurasan lumpur
secara berkala

10. Sanitasi.Net
Activated Sludge Process (ASP)
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Pertumbuhan bakterinya yaitu Suspended
Growth Sistem dengan reycle lumpur
 ASP conventional jenis alirannya plug
flow
 Sesuai untuk pengolahan air limbah
dengan debit kecil untuk polutan organic
yang sudah terdegradasi
 Biasanya digunakan untuk pengolahan
aerobic
 Proses bervariasi termasuk nitrifikasi dan
kombinasi dengan reaktor removal
nutrient
 Daya larut oksigen dalam
air limbah lebih besar
daripada kolam aerasi
 Efisiensi proses tinggi
 Menggunakan mix
mikroorganisme sehingga
lebih mudah diaplikasikan
 Maintenance dapat secara
langsung karena dapat
terlihat secara visual (warna
air limbah)
 Memerlukan lahan yang
luas
 Proses operasionalnya
rumit (memerlukan
pengawasan yang cukup
ketat seperti kondisi
suhu dan bulking control
proses)
 Membutuhan energy
yang besar, sehingga
biayanya juga besar
 Membutuhkan operator
untuk mengatur jumlah
massa mikroba dalam
reaktor
 Membutuhkan
penanganan lumpur lebih
lanjut

11. Sanitasi.Net
Extended Aeration
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Proses ini merupakan pengembangan dari
proses lumpur aktif konventional (ASP)
 Pertumbuhan bakterinya yaitu Suspended
Growth Sistem
 Proses ini tidak memerlukan bak
pengendap awal
 Konsentrasi solid (4000-5000) mg/L
 Waktu detensi (td) yaitu (0,7-1) hari
 Kedalaman kolam (3-5) m
 Efisiensi BOD removal sebesar (95-98)%
 Kebutuhan lahan (0,13-0,25) m2/kapita
 Kebutuhan oksigen sebesar (1,49 – 2,24)
kWh/1000 orang atau (1,12-1,87)
kWh/1000 m3/kolam
 Efisiensi BOD removal
cukup tinggi
 Tidak memerlukan
pengurasan lumpur pada
dasar kolam
 Memerlukan tenaga
aerator yang cukup besar
 Biaya O&M besar karena
membayar biaya listrik
untuk aerator

12. Sanitasi.Net
Oxidation Ditch
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Biasanya digunakan untuk proses
pemurnian air limbah setelah mengalami
proses pendahuluan
 Pertumbuhan bakterinya yaitu Suspended
Growth Sistem
 Pada prinsipnya OD adalah extended
aeration yang dikembangkan berdasarkan
saluran sirkular dengan kedalaman (1-
1,5) m
 Terdapat rotor di beberap tempat untuk
tujuan aerasi
 Efisiensi removal organic
cukup tinggi
 Biaya O&M rendah
 Menghasilkan lumpur yang
lebih sedikit daripada
proses biologis lainnya
 Membutuhkan lahan yang
luas
 KonsentrasiTSS pada
effluent masih tergolong
tinggi jika dibandingkan
dengan ASP

13. Sanitasi.Net
PENGOLAHAN BIOLOGIS
ANAEROBIK
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

14. Sanitasi.Net
Filter Anaerobik
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Dilengkapi filter media untuk tempat
berkembangnya koloni bakteri
membentuk film (lendir) akibat
fermentasi oleh enzim bakteri
terhadap bahan organik yang ada
didalam limbah
 Media yang digunakan bisa dari
kerikil, bola-bola plastik atau tutup
botol pelasik dengan diameter antara
5 cm s/d 15 cm
 Aliran dapat dilakukan dari atas atau
dari bawah
 Tahan terhadap shock loading
 Tidak membutuhkan energy
listrik
 Biaya operasional dan
perawatan tidak terlalu mahal
 Efisiensi BOD danTSS tinggi
 Membutuhkan
pencucian media
secara berkala
 Effluentnya
membutuhkan
pengolahan tambahan
 Efisiensi reduksi
bakteri pathogen dan
nutrient rendah
 Membutuhkan start up
yang lama

15. Sanitasi.Net
Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB)
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Membutuhkan pelengkap unit
sistem buffer untuk penampungan
sementara fluktuasi debit yang
masuk sebelum didistribusikan ke
tangki UASB
 UASB biasanya dipakai pada
konsentrasi BOD di atas 1000 mg/l,
yang umumnya digunakan oleh
industri dengan beban organik
tinggi. Jika beban organik rendah
akan sulit terbentuk sludge blanket
 Efisiensi removal organiknya
tinggi
 Menghasilkan gas yang dapat
digunakan sebagai sumber
energi biogas
 Memerlukan start up
yang cukup lama
 Memerlukan operator
untuk mengatur aliran
di dalam reaktor

16. Sanitasi.Net
Kolam Anaerobik (Anaerobic Pond)
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Kolam ini dibuat dengan mengatur
kedalaman kolam agar terjadi
proses anaerobic, kedalamannya
sekitar (2-5) m.
 Organik loading untuk kawasan
tropis sekitar (300-350) g
BOD/m3.hari
 Jika dinding dan dasar pada kolam
anaerobik tidak menggunakan
pasangan batu, maka kolam tersebut
harus dilapisi tanah kedap air (tanah
liat + pasir 30%) setebal 30 cm atau
diberi lapisan geomembran untuk
menghidari air dari kolam meresap
kedalam tanah dan beresiko
mencemari air tanah sekitarnya
 Biaya yang dibutuhkan sedikit
dari segi operasional karna
tidak menggunakan energy
listrik
 Efisiensi removal yang cukup
baik
 Reduksi bakteri
pathogen dan nutrient
rendah
 Effluentnya masih
membutuhkan
pengolahan tambahan
 Membutuhkan pre-
treatment untuk
mencegah terjadinya
clogging

17. Sanitasi.Net
Anaerobic Baffled Reactor (ABR)
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Pengolahan suspended growth yang
memanfaatkan sekat (baffle) dalam
pengadukan yang bertujuan agar
terjadi kontak antara air limbah
dengan biomassa
 ABR mengolah air limbah dengan
Organic Loading Rate (OLR) sebesar
(1,2-1,5) g COD/L.hari dan pada
temperatur mesophilic (23-31°C)
 Biaya yang dibutuhkan sedikit
dari segi operasional karna
tidak menggunakan energy
listrik
 Efisiensi removal yang cukup
baik
 Reduksi bakteri
pathogen dan nutrient
rendah
 Effluentnya masih
membutuhkan
pengolahan tambahan
 Membutuhkan pre-
treatment untuk
mencegah terjadinya
clogging

18. Sanitasi.Net
PENGOLAHAN BIOLOGIS
KOMBINASI
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

19. Sanitasi.Net
Kolam Stabilisasi
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Terdiri dari 3 unit kolam, yaitu kolam
anaerobic, kolam fakultatif, dan
kolam maturasi
 Kolam pertama adalah kolam
anaerobic, kemudian kolam fakultatif,
dan dilanjutkan kolam maturasi
 Perbedaan ketiga kolam terdapat
pada kedalamannya. Kolam anaerobic
(2,5-4) m, kolam fakultatif (1,5-2) m,
dan kolam maturasi 1 m.
 Effluentnya dapat digunakan
untuk keperluan irigasi,
kolam ikan peliharaan,
 Teknologi sederhana, tidak
memerlukan O&M yang
rumit
 Membutuhkan biaya sedikit
 Memerlukan lahan yang
luas
 Perlu melakukan
pengurasan lumpur
secara berkala

20. Sanitasi.Net
PENGOLAHAN BIOLOGIS
KOMBINASI
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

21. Sanitasi.Net
Rotating Biological Contactor (RBC)
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Pertumbuhan bakterinya yaitu Attached
Growth Sistem
 Menggunakan media berupa piringan fiber/
HDPE yang berada 40% di dalam air dan
disusun secara vertical pada as rotor
horizontal
 Piringan diputar dengan kecepatan (3-6)
rpm sehingga memberi kesempatan secara
bergantian bagian-bagian dari luas
permukaan piringan menerima oksigen dari
udara luar
 Pemutaran media selain berfungsi untuk
supplai oksigen pada bakteri yang melekat
pada piringan juga berfungsi untuk
membersihkan lender yang berlebihan pada
piringan sehingga tidak akan terjadi clogging
 Biasanya digunakan untuk skala modul
(1.000-10.000) jiwa , sehingga RBC lebih
cocok untuk debit kecil
 Kebutuhan lahan yang
sedikit
 Tahan terhadap beban kejut
(shock loading) organis dan
hidrolis
 Peluruhan biomassa lebih
aktif
 Kebutuhan energi listrik
lebih rendah
 Kualitas effluent tinggi
 Mampu mengolah air
limbah yang mengandung
senyawa beracun seperti
besi, sianida, selenium, dan
lain-lain
 Biaya capital dan
pemasangan RBC lebih
mahal daripada
ASP/debit/kualitas air
limbah yang setara
 Kalau oksigen terlarutnya
rendah dan terdapat
sulfide di dalam air
limbahnya, maka bakteri
pengganggu seperti
Beggiatoa akan tumbuh di
media RBC
 Biaya investasi akan lebih
mahal apabila debit
olahannya besar

22. Sanitasi.Net
Biofilter
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Terdapat 2 bak kontaktor yaitu bak
kontaktor anaerob dan bak kontaktor
aerob
 Proses yang terjadi dalam biofilter ada
proses anaero, aerob, anoxic
 Di dalam bak kontaktor anaerob terdapat
diisi dengan media dari bahan plastic tipe
sarang tawon
 Tangki biofilter terbuat dari bahan kedap
air dan tahan korosi
 Jumlah bak kontaktor anaerob terdiri dari
dua buah ruangan
 Media kontaktor terdiri dari minimal 3
kompartemen.
 Di dalam bak kontaktor aerob diisi
dengan medua dan bahan plastic tipe
sarang tawon sambil diaerasi
 Dapat menurunkan zat
organik, ammonia,
deterjen, phospat,TSS
dan lain-lain
 Membutuhkan pencucian
media secara berkala
 Membutuhkan tenaga
cukup besar untuk
proses aerasi di bak
kontaktor aerob

23. Sanitasi.Net
Bioreaktor Membran
(Membrane Bioreactor, MBR)
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Sistem pengolahan yang menggunakan
membran
 Proses pengolahannya hampir sama
dengan ASP, hanya bedanya pemisahan
solid di MBR menggunakan membrane
 Terdiri dari 1 bak yang berfungsi untuk
proses biologis dan filtrasi
 Kemampuan proses ini sangat
tergantung dari modul filter yang
digunakan
 Tidak memerlukan clarifier
sehingga dapat menghemat
penggunaan lahan
 Pembuangan lumpur dapat
dilakukan langsung dari dalam
reaktor
 Kualitas effluent hasil
pengolahan yang tinngi
sehingga hasil olahannya
dapar digunakan kembali
 Biaya investasi dan
perawatannya tinggi
untuk membeli
membrane
 Maintenance harus rutin
dengan pergantian/
pencucian membran

24. Sanitasi.Net
Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)
Karakteristik Keunggulan Kelemahan
 Menggunakan beribu biofilm dari
polyethylene yang tercampur dalam
reaktor yang diaerasi terus-menerus
 Luas permukaan media besar untuk
tempat bertumbuhnya bakteri
 Pertumbuhan bakterinya yaitu
Attached Growth Sistem
 Tidak membutuhkan pengembalian
lumpur dan tidak perlu mengatur F/M
ratio dalam reaktor
 Cocok untuk permasalahan nitrifikasi
 Tidak mengeluarkan biaya
yang besar
 Perawatannya mudah karena
tidak perlu melakukan
pengembalian lumpur dan
mengatur F/M ratio
 Efisiensi pengolahan BOD
dan nitrifikasinya tinggi
 Tidak memerlukan lahan yang
luas
 Perlu melakukan
penggantian media yang
telah jenuh secara rutin

25. Sanitasi.Net
BANGUNAN PENGOLAHAN
BIOLOGIS UNTUK AIR LIMBAH
Perencanaan Teknis Unit Pengolahan Air Limbah

26. Sanitasi.Net
Bangunan Pengolahan Biologis Air Limbah
No. Type Jenis Proses Beban Hidraulik/Biologis
Efisiensi
Pengolahan (%)
1
Kolam Aerasi (Aerated
Lagoon)
Pengolahan Aerobik 0,1 kg BOD/m3.hari >70
2 Kolam Aerasi Fakultatif Pengolahan Aerobik 250 m3/m2.hari >90
3
Proses Lumpur Aktif
(Activated Sludge Process,
ASP)
Pengolahan Aerobik (0,3-0,6) kg BOD/m3.hari 85-95
4 Extended Aeration Pengolahan Aerobik (0,1-0,4) kg BOD/m3.hari 75-85
5
Parit Oksidasi (Oxidation
Ditch, OD)
Pengolahan Aerobik 0,1 – 0,6 kg.BOD/m3.hari 90-95
6
Filter Anaerobik
(Anaerobic Filter)
Pengolahan
Anaerobik
( 4-5) kg COD/m3.hari 70-90
7
Upflow Anaerobic Sludge
Blanket (UASB)
Pengolahan
Anaerobik
20 m3/m2.hari atau 25 kg
COD/m3.hari
70-85
8
Kolam Anaerobik
(Anaerobic Pond)
Pengolahan
Anaerobik
(300-350) g BOD/m3.hari 50-70

27. Sanitasi.Net
Bangunan Pengolahan Biologis Air Limbah
No. Type Jenis Proses Beban Hidraulik/Biologis
Efisiensi
Pengolahan (%)
9
Anaerobic Baffled Reactor
(ABR)
Pengolahan Anaerobik < 3 kg COD/m3.hari 70-95
10 Kolam Stabilisasi
Pengolahan Anaerobik, fakultatif,
dan Maturasi
Kolam Anaerob = 4
m3/m2.hari atau 0,3-1,2 kg
BOD/m3/hari
50 - 85
Kolam fakultatif =(40-120) kg
BOD/ha.hari
80 - 95
Kolam Maturasi = 0,01
kg/m3.hari
60 - 80
11
Rotating Biological
Contactor (RBC)
Pengolahan Aerobik dengan
menggunakan beberapa disk
0,02 m3/m2.luas media 95
12 Biofilter
Pengolahan Anaerobik dan
Aerobik
Biofilter Anaerob = (5-30) g
BOD/m2.hari
80-90
Biofilter Aerob = (5-30) g
BOD/m2.hari
13
Bioreaktor Membran
(Membran Bioreactor,
MBR)
Pengolahan Aerobik dengan
menggunakan membran
(0,4-0,7) kg BOD/m3.hari 98-99
14
Moving Bed Biofilm
Reactor (MBBR)
Pengolahan Aerobik dengan
menggunakan beribu biofilm
(7,5-25) g/m2.hari 98

28. Sanitasi.Net
Pengolahan Aerobik
• Pengolahan aerobik adalah pengolahan yang menggunakan
mikroorganisme yang hidup dalam kondisi aerobik atau
kondisi yang memerlukan keberadaan oksigen bebas (O-2).
• Pengolahan aerobik biasanya digunakan untuk pengolahan
limbah dengan beban organik yang tidak terlalu besar.
Pengolahan ini.
• Unit pengolahan aerobik yang biasa digunakan adalah:
– aerobic pond,
– activated sludge,
– aerated lagoon,
– oxidation ditch, dan
– rotating biological contactor.

29. Sanitasi.Net
Pengolahan Anaerobik
• Pengolahan anaerobik merupakan suatu proses pengolahan
yang tidak memerlukan oksigen dalam menguraikan bahan
pencemar organiknya. Keberadaan oksigen justru menjadi
racun bagi mikroorganisme anaerobik pengurainya.
• Pengolahan anaerobik digunakan untuk mengolah air limbah
dengan beban organik yang tinggi.
• Pengolahan ini menggunakan bakteri yang hidup dalam kondisi
anaerob yaitu bakteri hidrolisa, bakteri acetogenik, dan
metanogenik.
• Pengolahan anaerobic yang umum digunakan adalah septic tank,
anaerobic biological reactor (ABR), inhoff tank, kolam anaerobic,
Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB), dan anaerobic filter.

30. Sanitasi.Net
Pengolahan Kombinasi
• Pengolahan kombinasi adalah pengolahan yang mengkombinasikan
antara beberapa proses, baik kombinasi aerobic dan anaerobic,
maupun pengolahan anoxic.
• Pengolahan anoxic adalah suatu pengolahan yang kondisinya sudah
tidak terdapat oksigen terlarut lagi (oksigen bebas lagi), sehingga
mikroorganisme yang akan mengolah air limbah perlu melepaskan
oksigen terikat dalam bentuk senyawa nitrat atau nitrit. Prosesnya
lebih dikenal dengan istilah denitrifikasi. Oleh karena itu, proses ini
digolongkan ke dalam pengolahan kombinasi.
• Proses denitrifikasi adalah proses dimana senyawa nitrat dan nitrit
direduksi menjadi gas nitrogen. Denitrifikasi terjadi pada
temperatur rendah yaitu 5oC dan bakteri yang biasanya hidup adalah
bakteri heterotrofik.
• Pengolahan dengan cara anoxic digunakan apabila senyawa nitrat
dalam air limbah berlebih, sehingga perlu diubah menjadi bentuk gas.

31. Sanitasi.Net
Activated Sludge
dengan Proses Nitrifikasi (O) dan Denitrifikasi (A)

32. Sanitasi.Net
Pengolahan Gabungan
• Pengolahan gabungan adalah pengolahan yang menggabungkan
antara beberapa proses, baik gabungan aerobic dan anaerobic,
gabungan sistem tersuspensi dan sistem melekat, maupun
gabungan dengan menggunakan tambahan membran atau
biofilm.
• Contoh pengolahan gabungan adalah
– RBC,
– Biofilter,
– MBR, dan
– MBBR.

33. Sanitasi.Net
Referensi
Direktorat Pengembangan Penyehatan
Lingkungan Permukiman (PPLP)
Direktorat Jenderal Cipta Karya
Kementrian Pekerjaan Umum dan
Perumahan Rakyat

34. Sanitasi.Net
Modul Perencanaan Teknis SPAL-T
Modul
A. Dasar-dasar Perenca-naan
Teknis SPAL-T
B. Unit Pelayanan
C. Unit Pengumpulan /
Jaringan Perpipaan
D. Unit Pengolahan Air
Limbah
E. Teknologi Pengolahan
Lumpur
F. Konstruksi Bangunan
G. Rencana Anggaran Biaya
Sub-Modul
D1 Perencanaan Teknis Unit
Pengolahan Air Limbah
D2 Pemilihan Lokasi IPAL
D3 Pemilihan Teknologi dan
Sistem IPAL
D4-6 Sistem Pengolahan Air
Limbah (secara Fisik,
Kimia, Biologi) - 3 Sesi
D7-8 Pengolahan (Aerobik,
Anaerobik, Gabungan dan
Kombinasi) - 2 sesi

35. Sanitasi.Net
Terimakasih
Joy Irmanputhra
AFSI
FasilitatorSanitasi.Org