Belajar › Rangkaian
R3 - Pengendap awal + biofilter aerob + pengendap akhir
Rujukan buku: Buku 3, Bab 8
Apa itu R3
R3 memakai biofilter aerob: bak berisi media (sarang tawon atau batu pecah) yang diberi udara dari blower melalui diffuser di dasar. Bakteri aerob tumbuh menempel pada media sebagai biofilm dan menguraikan bahan organik jauh lebih cepat daripada bakteri anaerobik. Biofilm yang terlepas diendapkan di pengendap akhir. Pengendap akhir pada R3 tidak meresirkulasi lumpur, berbeda dengan lumpur aktif.
Urutan unit:
- Saringan kasar -> Pemisah minyak dan lemak (PM-01) -> Bak pengumpul
- -> Pengendap awal -> menyisihkan padatan agar media tidak tersumbat
- -> Biofilter aerob -> penguraian aerob pada biofilm, udara dari blower; di sini pula nitrifikasi (pengubahan amoniak) terjadi sebagian
- -> Pengendap akhir -> mengendapkan biofilm terlepas, tanpa resirkulasi
- -> Desinfeksi -> Bak ukur -> badan air penerima; lumpur ke bak pengering lumpur
Kapan cocok, kapan tidak
Cocok bila:
- lahan sempit tetapi lebih longgar daripada yang dibutuhkan lumpur aktif, dan bentuk lahan memungkinkan bak diletakkan berbaris;
- listrik PLN stabil dan ada pihak yang menanggung tagihan;
- keluaran diharapkan jauh di bawah baku mutu, misalnya untuk badan air sensitif;
- pengelola sanggup memantau blower setiap hari tetapi tidak siap mengoperasikan lumpur aktif.
Tidak cocok bila:
- listrik sering padam lebih dari beberapa jam; biofilm aerob mati dan bak menjadi septik;
- muka air tanah dangkal dan tidak ada anggaran untuk penurunan muka air tanah (dewatering) serta beton kedap;
- baku mutu amoniak 10 mg/L (tingkat lebih dari 50 m3/hari) harus dicapai, sementara beban organik pada media tidak bisa diturunkan cukup rendah;
- tidak ada dana pengganti blower dan diffuser.
Kinerja yang diharapkan
Pemisah minyak menyisihkan 70 persen minyak dan lemak. Pengendap awal menyisihkan 30 persen BOD; biofilter aerob 80 persen BOD dari sisanya; pengendap akhir hanya diberi 50 persen BOD dan 80 persen TSS, karena penyisihan BOD utama sudah terjadi di biofilter dan pengendap hanya menahan biofilm yang terlepas. Hasilnya BOD keluaran sekitar 27 mg/L: lolos, tetapi dengan selisih tipis terhadap baku 30 mg/L. Versi awal aplikasi memberi angka jauh lebih rendah (4,3 mg/L) karena pengendap akhir diberi efisiensi lumpur aktif; angka itu terlalu optimistis dan sudah dikoreksi.
Nitrifikasi di biofilter bergantung pada beban BOD media. Aplikasi memakai kaidah
efisiensi nitrifikasi = 1 - 1,1 x beban BOD media (kg/m3/hari), dibatasi 10 sampai 85 persen
Makin rendah beban BOD pada media, makin besar bagian amoniak yang diubah. Pada Griya Asri beban media 0,59 kg/m3/hari sehingga nitrifikasi hanya 35 persen. Lihat amoniak dan nitrifikasi.
Kebutuhan lahan, listrik, operator
- Lahan: kecil menurut luas, hampir sama dengan R1, karena biofilter lebih ringkas daripada ABR + filter anaerobik. Namun bak-baknya dalam dan modulnya banyak, sehingga tata letak bisa terlalu lebar.
- Listrik: blower menyala 24 jam. Daya blower dihitung dari kebutuhan udara.
- Operator: sedang. Memeriksa blower dan saringan udaranya, memastikan gelembung merata, membuang lumpur pengendap akhir secara berkala, mengeruk lemak dari pemisah minyak.
Risiko
- Listrik padam atau blower rusak menghentikan proses; perlu blower cadangan.
- Diffuser tersumbat menyebabkan aerasi tidak merata dan zona mati di media.
- Bak lebih dalam daripada unit anaerobik; dasar dapat berada di bawah muka air tanah sehingga gaya angkat harus diperiksa.
Perbandingan singkat
Dibanding R1, R3 sedikit lebih murah dibangun dan sebagian amoniaknya turun, tetapi menukar penghematan itu dengan tagihan listrik dan perawatan mekanis. Dibanding R4, R3 lebih toleran terhadap operator yang kurang terlatih karena tidak perlu mengatur MLSS dan resirkulasi, tetapi nitrifikasinya jauh lebih kecil (35 berbanding 85 persen). Lihat perbandingan lima rangkaian.
Studi kasus: Griya Asri
Data baku: 300 SR, 5 jiwa/SR, 125 L/orang/hari, lahan 42 x 18 m. Debit rata-rata 150,0 m3/hari (tingkat lebih dari 50 m3/hari), debit puncak 4,34 L/detik, beban BOD 60,0 kg/hari. Angka masuk: BOD 400 mg/L, amoniak 40 mg/L, minyak dan lemak 25 mg/L, fecal coliform 107 MPN/100 mL (asumsi; ganti dengan hasil uji laboratorium).
| Unit | Ukuran dalam (P x L x tinggi air) | Modul | BOD keluar (mg/L) | NH3-N keluar (mg/L) |
|---|---|---|---|---|
| Saringan SR-01 | 1,50 x 0,40 m | 1 | 400,0 | 40,0 |
| Pemisah minyak PM-01 | 3,55 x 1,85 x 1,20 m (HRT 30,3 menit) | 1 | 400,0 | 40,0 |
| Bak pengumpul BP-01 | 2,25 x 1,55 x 1,50 m | 1 | 400,0 | 40,0 |
| Pengendap awal PA-01 | 4,35 x 1,45 x 2,00 m | 1 | 280,0 | 40,0 |
| Biofilter aerob BF-01 | 4,55 x 2,70 x 2,20 m, media 1,50 m | 4 | 56,0 | 25,9 |
| Pengendap akhir PK-01 | 5,90 x 2,00 x 3,00 m | 1 | 28,0 | 25,9 |
| Desinfeksi DS-01 | 3,95 x 1,65 x 1,20 m | 1 | 26,6 | 25,9 |
| Bak ukur BU-01 | 1,50 x 0,80 m | 1 | 26,6 | 25,9 |
| Pengering lumpur PL-01 | 7,50 x 3,90 m per bak | 3 | - | - |
Mutu keluaran terhadap baku mutu tingkat lebih dari 50 m3/hari (Lampiran I huruf A angka 2):
| Parameter | Hasil R3 | Baku mutu | Status |
|---|---|---|---|
| BOD | 26,6 mg/L | 30 | Lolos (selisih tipis) |
| COD | 53,2 mg/L | 100 | Lolos |
| TSS | 6,5 mg/L | 30 | Lolos |
| Amoniak (NH3-N) | 25,9 mg/L | 10 | Gagal (PERIKSA) |
| Minyak dan lemak | 2,5 mg/L | 5 | Lolos |
| Fecal coliform | 316 MPN/100 mL | 1.000 | Lolos |
Studi kasus
- Lima dari enam parameter lolos; amoniak 25,9 mg/L masih 2,6 kali baku mutu.
- Biofilter ditentukan oleh beban organik media 0,59 kg BOD/m3/hari (batas rancangan 0,60); HRT 16,7 jam, volume media 71,3 m3, luas lekat 10.692 m2. Nitrifikasi diperkirakan 35,2 persen.
- Kebutuhan oksigen 60,1 kg/hari (50,4 untuk BOD dan 9,7 untuk nitrifikasi), udara 1,65 m3/menit, daya blower teoritis 0,81 kW (sekitar 19 kWh/hari bila menyala terus; dipasang 2 unit, 1 kerja dan 1 cadangan).
- Luas lahan perlu 284,4 m2 (luas bangunan 210,7 m2 x 1,35) dari 756 m2. Namun lebar terpakai 28,60 m, melebihi lebar lahan 18 m (PERIKSA): rangkaian ini tidak muat di lahan 42 x 18 m.
- Elevasi dasar terdalam +2,20 m, 0,80 m di bawah muka air tanah (+3,00 m): perlu pemeriksaan gaya angkat, dewatering saat pelaksanaan, waterstop, dan beton kedap. Sisa tinggi tekan 0,20 m, tepat di batas syarat.
- Lumpur 46,7 kg bahan kering per hari.
- Biaya total Rp 983.672.735, atau sekitar Rp 3,28 juta per SR: pekerjaan sipil Rp 819.194.350, perpipaan 10 persen Rp 81.919.435, blower Rp 39.000.000, diffuser dan pipa udara Rp 17.199.000, panel listrik Rp 15.359.950, kisi dan dosing Rp 11.000.000 (harga asumsi, tanpa tagihan listrik dan gaji operator).
- Kriteria berstatus PERIKSA: 2 (amoniak dan lebar terpakai).
Pelajaran dari R3
Aerob belum berarti nitrifikasi penuh. Biofilter di R3 dirancang untuk menurunkan BOD, dan dengan beban media 0,59 kg/m3/hari hanya sepertiga amoniak yang berubah. Menurut kaidah di atas, untuk mencapai 10 mg/L amoniak butuh penyisihan 75 persen, yaitu beban media sekitar 0,23 kg/m3/hari. Itu berarti volume media sekitar 185 m3 (42,0 kg BOD per hari dibagi 0,227), 2,6 kali volume sekarang, dan di bawah rentang beban 0,30 sampai 1,00 yang lazim untuk unit ini; perkiraan kasar ini juga akan memperlebar tata letak yang sudah tidak muat. Jadi memperbaiki R3 bukan sekadar menambah sedikit media. Pelajaran kedua: BOD 26,6 mg/L yang lolos dengan selisih tipis menuntut pengamatan mutu di lapangan, bukan hanya angka rancangan. Pelajaran ketiga: tata letak dan muka air tanah dapat menggagalkan rangkaian yang unggul di atas kertas.
Rujukan
- Buku 3, Bab 8.
- Peraturan Menteri LH/BPLH Nomor 11 Tahun 2025 tentang Baku Mutu Air Limbah dan Standar Teknologi Pengolahan Air Limbah untuk Air Limbah Domestik (Berita Negara RI Tahun 2025): Pasal 8, Lampiran I huruf A angka 2. Peraturan ini mencabut peraturan terdahulu (Permen LHK P.68/2016) pada Pasal 14.
- Metcalf & Eddy. Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery.
- Ten States Standards (Recommended Standards for Wastewater Facilities).