Jurusan Teknik Lingkungan
Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2010
Oleh :
Ichda Maulidya
3305 100 007
Dosen Pembimbing :
Dr. Ir. Nieke Karnaningroem, M.Sc
SIDANG TUGAS AKHIR
1
LATAR BELAKANG
Tercemar oleh limbah industri, domestik, dan pertanian
Kali Surabaya sebagai bahan baku air minum
Optimisasi pengelolaan kualitas air Kali Surabaya
Penurunan kualitas air Kali Surabaya
2
PERUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana daya dukung dan daya tampung Kali Surabaya pada segmen Gunungsari-Jagir apabila dikaitkan dengan beban pencemar yang dibuang ke Kali Surabaya agar dapat digunakan sebagai bahan baku air minum?
2. Bagaimana meminimisasi konsentrasi pencemar yang dibuang ke Kali Surabaya segmen Gunungsari Jagir dengan metode linear programming?
3
RUANG LINGKUP
1. Penelitian : skala laboratorium di Lab. TL ITS
2. Sampel : air Kali Surabaya3. Obyek penelitian : segmen Gunungsari Jagir4. Parameter : DO, BOD, COD, dan TSS5. Variabel : debit dan kualitas air sungai, serta
konsentrasi pencemar.6. Metode : linear programming
7. Data yang digunakan: data primer dan sekunder
4
Gambar 1 Obyek Penelitian di Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir
No Lokasi
1 Jembatan Cangu
2 Jembatan Perning
3 Jembatan Jrebeng
4 Cangkir Tambangan
5 Bambe Tambangan
6 Karangpilang
7 Jembatan Sepanjang
8 Gunungsari
9 Ngagel/ Jagir
5
TUJUAN PENELITIAN
1. Menganalisis daya dukung dan daya tampung Kali Surabaya pada segmen Gunungsari-Jagir apabila dikaitkan dengan beban pencemar yang dibuang ke Kali Surabaya agar dapat digunakan sebagai bahan baku air minum?
2. Meminimisasi konsentrasi pencemar yang dibuang ke Kali Surabaya segmen Gunungsari Jagir dengan metode linear programming.
6
MANFAAT PENELITIAN
1. Membantu dalam menetapkan beban maksimum limpasan air limbah yang boleh dibuang ke Kali Surabaya.
2. Membantu memperingan kerja Instalasi Air Minum (IPAM) Ngagel untuk mengolah air baku.
7
KUALITAS AIR KALI SURABAYA
ParameterKandungan
(mg/l)
DO4
BOD5
COD16
Residu Tersuspensi (TSS)120
Sumber : Dinas Kominfo Prop. Jatim (2009)
8
Tabel 1 Kualitas Air Kali Surabaya Tahun 2009
PP NO. 82 TAHUN 2001
PARAMETER SATUANKELAS
I II III IV
DO mg/L 6 4 3 0
BOD mg/L 2 3 6 12
COD mg/L 10 25 50 100
Residu Tersuspensi (TSS) mg/L 50 50 400 400
Jika air diperuntukkan untuk air minum, maka harus memenuhi kriteria kelas I PP No. 82 Tahun 2001
Tabel 2 Klasifikasi Mutu Air
9
DAYA DUKUNG DAN BEBAN PENCEMARAN
Daya dukung (kg/hari)
= debit sungai (m3/hari) x konsentrasibaku mutu sungai (mg/l)
Beban pencemaran
= debit (m3/hari) dan pencemar (mg/l)
10
Linear Programming
Merupakan suatu teknik matematika dalam menentukan alokasi sumber daya untuk mencapai suatu tujuan tertentu. Jadi linear programming berhubungan dengan masalah memaksimumkan atau meminimumkan suatu fungsi linear yang disajikan dalam ketidaksamaan linear (Asri, 1984). Untuk bentuk aljabar, model LP adalah:a11x1 + a12x2 + ... + a1mxn b1 a21x1 + a22x2 + ... + a2mxn b2am1x1 + am2x2 + ... + amnxn bm dan x1 0, x2 0, ...., xn 0 (Mays dan Tung, 1992)
11
Persamaan Streeter-Phelps dan Mass Balance
12
rk2klog
0,418
cDaD1
rk2krk1cD log aL log
aLaD1)(f1 f log
1frk
1 ct
c
.trk10 xaL2
kd
k cD
DenganDc: defisit oksigen kritis (mg/l)tc : waktu kritis (hari)k2 : koefisien reaerasi (/hari)kr : koefisien deoksigenasi = kd (/hari)Da: defisit oksigen (Cs Ct) mg/lLa : BOD5 (mg/l)(Lee dan Lin, 1999)
Qw Qr
Cw xQw Cr x QrCo
denganCo = konsentrasi konstituen awal pada titik buangan setelah pencampuran (mg/l)Qr = laju alir sungai (m
3/detik)Cr = konsentrasi konstituen dalam sungai sebelum pencampuran (mg/l)Cw= konsentrasi konstituen dalam air limbah (mg/l)(Razif dan Yuniarto, 2004)
Studi Literatur : Kualitas air sungai Kualitas air limbahMetode analisis DO, BOD, COD, dan TSSDaya dukung sungai Linear programming
Ide Tugas Akhir
Pengambilan Data Primer : Data kualitas air kali Surabaya (BOD, COD, TSS, dan DO) Data jumlah fasilitas di sepanjang Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir dengan jarak 0,5 km dari tepi sungai.
A
Pengambilan Data Sekunder : Data debit dan kualitas air kali Surabaya (BOD, COD, TSS), dan DO tahun 2004-2008Data debit dan konsentrasi limbah industri PT Tahu Gunungsari (BOD, COD, dan TSS) tahun 2004-2008
METODOLOGI PENELITIAN
B
13
Persiapan Alat dan Bahan :Peralatan dan reagen analisis DO, BOD, COD, dan TSS
Pelaksanaan penelitian Analisis DO, BOD, COD, dan TSS air Kali Surabaya
segmen Gunungsari-Jagir
A
Kesimpulan dan Saran
Penulisan Laporan
METODOLOGI PENELITIAN CONT.
Analisis Data dan Pembahasan : Analisis kualitas air Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir Analisis daya dukung dan daya tampung Kali Surabaya segmen Gunungsari-JagirAnalisis konsentrasi pencemaran yang boleh dibuang ke Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir dengan metode linear programming
B
14
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwakonsentrasi DO Kali Surabaya segmenGunungsari-Jagir pada bulan April Mei 2009berkisar antara 2-4 mg/l, sedangkan padabulan November berkisar antara 2 5 mg/l.
Sedangkan konsentrasi BOD pada bulan April - Mei 2009 berkisar antara 11 - 48 mg/l. Sedangkan pada bulan November 2009, konsentrasi BOD berkisar antara 1 - 6 mg/l.
Berdasarkan hasil analisis tersebut dapat disimpulkan bahwa konsentrasi DO Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir tersebut masih di bawah baku mutu DO kelas I PP No. 82 Tahun 2001. Sedangkan konsentrasi BOD telah melampaui baku mutu BOD kelas I PP No. 82 Tahun 2001. Dengan demikian, Kali Surabaya tidak layak digunakan sebagai bahan baku air minum.
Gambar 3 Grafik Sampling BOD Segmen Gunungsari-Jagir Tahun 2009
Gambar 2 Grafik Sampling DO Segmen Gunungsari-Jagir Tahun 2009
15
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa konsentrasi konsentrasi COD pada bulan April - Mei 2009 berkisar antara 16 - 50 mg/l. Sedangkan pada bulan November 2009 konsentrasi COD berkisar antara 11 - 48 mg/l.
Sedangkan untuk konsentrasi TSS pada bulan April - Mei 2009 berkisar antara 120 - 240 mg/l. Sedangkan pada bulan November 2009, konsentrasi TSS berkisar antara 500 - 900 mg/l.
Berdasarkan hasil analisis tersebut dapat disimpulkan bahwa konsentrasi COD dan TSS Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir telah melampaui baku mutu COD dan TSS kelas I PP No. 82 Tahun 2001. Dengan demikian, Kali Surabaya tidak layak digunakan sebagai bahan baku air minum.
Gambar 5 Grafik Sampling TSS Segmen Gunungsari-Jagir Tahun 2009
Gambar 4 Grafik Sampling COD Segmen Gunungsari-Jagir Tahun 2009
16
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Stasiun T (C)BOD
(mg/l)COD
(mg/l)TSS
(mg/l)DO
(mg/l)
Gunungsari 28,70 31,33 1,8 - 32,4 5,9 - 60,4 8,0 1.298,0 0,5 - 4,8
Jagir 29,17 30,53 1,8 22,5 6,8 78,2 8,0 1.746,7 0,8 3,8
Tabel 4 Data Kualitas Air Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir
Sumber: PJT I, 2009
TahunDebit Gunungsari
(m3/detik)2004 (9,58 135,00)2005 (9,00 - 141,76)2006 (11,00 138,77)2007 (11,00 - 114,00)
2008 (11,00 - 146,00)
Tabel 3 Debit Gunungsari
Sumber: PJT I, 2009
17
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Tabel 5 Data Debit Limbah Domestik
Sumber: Hasil Perhitungan, 2009
18
Point SourceKebutuhan Air Bersih
(l/hari)
Kebutuhan Air Bersih
(l/dt)
Limbah Domestik
(l/dt)Point Source IKarah 533.000 6,17 4,32Ketintang Barat 290.000 3,36 2,35Gunungsari 666.233 7,71 5,40
Jumlah 1.489.233 17,24 12,07Point Source IIIPulo Wonokromo 1.016.000 11,76 8,23Joyoboyo 128.000 1,48 1,04Ngagel Kebonsari 223.500 2,59 1,81
Jumlah 1.367.500 15,83 11,08
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Point SourceKonsentrasi (mg/l)
BOD COD TSS Point Source IKarah 555,35 1.110,69 833,02Ketintang Barat 565,52 1.131,03 848,28Gunungsari 554,50 1.109,01 831,76
Rata-rata 556,95* 1.113,90* 835,43*Point Source IIIPulo Wonokromo 560,74 1.121,48 841,11Joyoboyo 444,20 888,39 666,29Ngagel Kebonsari 571,43 1.142,86 857,14
Rata-rata 551,55* 1.103,09* 827,32*Baku mutu* 100 - 100
Tabel 6 Konsentrasi Pencemar Domestik
Nama IndustriDebit*
(m3/hari)BOD limbah** (mg/l) COD limbah** (mg/l)
TSS limbah**(mg/l)
PT Tahu Gunungsari
101,08 (43,0 2.720,7) (62,6 4.592,1) (84,0 - 848,0)
Sumber: * Perum Jasa Tirta I, 2007 dalam Maharani, 2008** Hasil Perhitungan, 2009
Sumber: Hasil Perhitungan, 2009
Tabel 7 Konsentrasi Pencemar PT Tahu Gunungsari
19
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Tabel 8 Beban Pencemar Awal
Sumber: Hasil Perhitungan, 2009
20
Parameter Beban Pencemar Awal di Sungai (kg/hari)
BOD 1.399,68 408.706,56
COD 4.587,84 761.909,76
TSS 6.220,80 16.373.491,20
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Tabel 9 Beban Pencemar Domestik
Sumber: Hasil Perhitungan, 2009
Point sourceBeban Pencemar (kg/hari)
BOD COD TSS
Point source I
Karah
580,81 1.161,63 871,23Ketintang Barat
Gunungsari
Point source III
Pulo Wonokromo
528,01 1.056,00 792,00Joyoboyo
Ngagel Kebonsari
Nama IndustriDebit*
(m3/hari)Beban Pencemar (kg/hari)
BOD** COD** TSS**PT Tahu Gunungsari
101,08 4,35 275,01 6,33 464,17 5,46 85,72
Tabel 10 Beban Pencemar Industri
Sumber: * Perum Jasa Tirta I, 2007 dalam Maharani, 2008** Hasil Perhitungan, 2009
21
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Gambar 2 Sketsa Pembuangan Limbah di Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir
Pulo
Wonokromo
Gunungsari
KarahKetintang
Barat
C1e, Q1eC1e, Q1e
C1e, Q1e
C1
C1 C1
Q1
PT Tahu
Gunungsari
C2e, Q2e
Q2
JoyoboyoNgagel
Kebonsari
C3e, Q3e
C3e, Q3e C3e, Q3e
C2
C3
C3
C3
C0, Q0
Q3
Point source I Point source II Point source III
22
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Titik Debit (m3/hari)Konsentrasi BOD (mg/l)
Daya Dukung (kg/hari)
Beban Pencemar BOD (kg/hari)
1 777.600,00 - 12.614.400,00 1,80 - 32,40 1.555,20 - 25.228,80 1.399,68 - 408.706,56
2 778.642,85 - 12.615.442,85 2,54 - 32,44 1.557,29 - 25.230,89 1.977,75 - 409.244,97
3 778.743,93 - 12.615.543,93 2,55 - 32,46 1.557,49 - 25.231,09 1.985,80 - 409.500,56
4 779.701,24 - 12.616.501,24 3,22 - 32,50 1.559,40 - 25.233,00 2.510,64 - 410.036,29
Tabel 11 Daya Dukung Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir terhadap Beban Pencemar BOD
Tabel 12 Daya Dukung Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir terhadap Beban Pencemar COD
Titik Debit (m3/hari)Konsentrasi COD (mg/l)
Daya Dukung (kg/hari)Beban Pencemar COD
(kg/hari)
1 777.600,00 - 12.614.400,00 5,90 - 60,40 7.776,00 - 126.144,00 4.587,84 - 761.909,76
2 778.642,85 - 12.615.442,85 7,38 - 60,49 7.786,43 - 126.154,43 5.746,38 - 763.108,14
3 778.743,93 - 12.615.543,93 7,39 - 60,53 7.787,44 - 126.155,44 5.754,91 - 763.618,87
4 779.701,24 - 12.616.501,24 8,74 - 60,61 7.797,01 - 126.165,01 6.814,59 - 764.686,14
Tabel 13 Daya Dukung Kali Surabaya Segmen Gunungsari-Jagir terhadap Beban Pencemar TSS
Titik Debit (m3/hari)Konsentrasi TSS
(mg/l)Daya Dukung (kg/hari)
Beban Pencemar TSS (kg/hari)
1 777.600,00 - 12.614.400,00 8,00 - 1.298,00 38.880,00 - 630.720,00 6.220,80 - 16.373.491,20
2 778.642,85 - 12.615.442,85 9,11 - 1.297,96 38.932,14 - 630.772,14 7.093,44 - 16.374.340,20
3 778.743,93 - 12.615.543,93 9,12 - 1.297,96 38.937,20 - 630.777,20 7.102,14 - 16.374.471,40
4 779.701,24 - 12.616.501,24 10,12 - 1.297,92 38.985,06 - 630.825,06 7.890,58 - 16.375.209,29
23
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Tujuan:Meminimumkan: Z = C1e + C2e +C3eKendala: Kualitas air Kali Surabaya (BOD, COD, TSS , dan DO)
sungai BM 1Q
)1C x 1e(Q )0C x 0(Q
sungai BM2Q
)2C x 2e(Q )1C x 1e(Q )0C x 0(Q
sungai BM
3Q
)3C x 3e(Q )2C x 2e(Q )1C x 1e(Q )0C x 0(Q
24
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Tabel 14 Konsentrasi BOD yang Boleh Dibuang ke Sungai Kelas I
Point SourceKonsentrasi BOD
Semula (mg/l)
Konsentrasi BOD yang Boleh Dibuang (mg/l)
Saat Debit Sungai Minimum
Saat Debit Sungai Maksimum
Karah, Ketintang Barat, Gunungsari 556,95 0 30.849,42
PT Tahu Gunungsari 43,00 - 2.720,70 0 4,35
Pulo Wonokromo, Joyoboyo, Ngagel Kebonsari 551,55 0 4,35
Sumber: Hasil Perhitungan, 2009
Tabel 15 Konsentrasi COD yang Boleh Dibuang ke Sungai Kelas I
Point SourceKonsentrasi COD
Semula (mg/l)
Konsentrasi COD yang Boleh Dibuang (mg/l)
Saat Debit Sungai Minimum
Saat Debit Sungai Maksimum
Karah, Ketintang Barat, Gunungsari 1.113,90 0 49.604,03
PT Tahu Gunungsari 62,60 - 4.592,10 0 10,05
Pulo Wonokromo, Joyoboyo, Ngagel Kebonsari 1.103,09 0 10,00
Sumber: Hasil Perhitungan, 200925
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Tabel 16 Konsentrasi TSS yang Boleh Dibuang ke Sungai Kelas I
Sumber: Hasil Perhitungan, 2009
Point SourceKonsentrasi TSS Semula
(mg/l)
Konsentrasi TSS yang Boleh Dibuang (mg/l)
Saat Debit Sungai Minimum
Saat Debit Sungai Maksimum
Karah, Ketintang Barat, Gunungsari 835,43 0 508.086,45
PT Tahu Gunungsari 84,00 - 848,00 0 50,04
Pulo Wonokromo, Joyoboyo, Ngagel Kebonsari 827,32 0 50,00
26
KESIMPULAN
1. Daya dukung Kali Surabaya segmen Gunungsari-Jagir telah terlampaui pada saat beban pencemarmaksimum. Namun pada saat beban pencemarminimum, daya dukung sungai terhadap beban pencemar BOD masih dapat menampung hingga 155,52 kg/hari, COD hingga 3.188,16 kg/hari, dan TSS hingga 32.659,20 kg/hari. Sedangkan daya tampungnya juga terlampaui karena defisit oksigen yang terjadi setelah percampuran point source I, II, dan III melebihi defisit oksigen yang diperbolehkan (1,62 mg/l).
27
KESIMPULAN CONT.
2. Konsentrasi pencemar yang dibuang ke Kali Surabayasegmen Gunungsari-Jagir perlu diminimisasi dengan rincian sebagai berikut:
a) Untuk point source I Konsentrasi BOD pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l. Konsentrasi COD pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l. Konsentrasi TSS pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l. b) Untuk point source II Konsentrasi BOD ada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l, sedangkan pada saat debit sungai maksimum menjadi 4,35 mg/l. Konsentrasi COD pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l, sedangkan pada saat debit sungai maksimum menjadi 10,05 mg/l. Konsentrasi TSS pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l, sedangkan pada saat debit sungai maksimum menjadi 50,04 mg/l.c)Untuk Point source III Konsentrasi BOD pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l, sedangkan pada saat debit sungai maksimum menjadi 4,35 mg/l. Konsentrasi COD pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l, sedangkan pada saat debit sungai maksimum menjadi 10,00 mg/l. Konsentrasi TSS pada saat debit sungai minimum menjadi 0 mg/l, sedangkan pada saat debit sungai maksimum menjadi 50,00 mg/l.
28
SARAN
1. Disarankan untuk menganalisis semua pencemar, baik domestik, industri, maupun pertanian.
2. Disarankan untuk mengolah seluruh beban pencemar di sepanjang Kali Surabaya sebelum dibuang ke Kali Surabaya agar sesuai dengan daya dukungnya.
3. Disarankan untuk menganalisis konsentrasi pencemar yang boleh dibuang ke semua kelas sungai, baik I, II, III, dan IV.
29
30
