## Abstrak—Industri alkohol skala rumah tangga yang berada di
Desa  Bekonang  Kabupaten  Sukoharjo  merupakan  industri alkohol  yang  sudah  lama  ada  dan  sudah  turun  temurun  dari generasi ke genarasi. Proses produksi alkohol di Desa Bekonang dilakukan dengan cara distilasi dengan bahan baku utama tetes tebu. Air limbah hasil distilasi ini memiliki warna coklat pekat dan  berbau  sedikit  menyengat.  Air  limbah  ini  juga  memiliki nilai  COD,  BOD,  TSS  dan  nutrien  yang  tinggi  sehingga  perlu diolah  terlebih  dahulu  sebelum  dibuang  ke  lingkungan.  Oleh karena itu akan direncanakan instalasi pengolahan air limbah untuk  mengolah  air  limbah  hasil  produksi  alkohol  di  Desa Bekonang.  Perencanaan  ini  dilakukan  dengan  melakukan pengambilan data primer melalui survey dan uji laboratorium serta data sekunder dengan melakukan tinjauan pustaka. Dari tinjauan  pustaka  didapat  kriteria  desain  yang  kemudian digunakan  untuk  perhitungan  unit  pengolahan.  Dari  hasil perhitungan kemudian dilakukan penggambaran sesuai kaidah gambar  teknik.  Berdasarkan  hasil  dari  perencanaan,  didapat debit  air  limbah  rata-rata  sebesar  5,88  m 3 /hari  dan  debit  air limbah  maksimum  sebesar  9,408  m 3 /hari.  Air  limbah  dari masing-masing  industri  diangkut  menuju  IPAL  dengan menggunakan  mobil  bak.  Teknologi  pengolahan  yang digunakan  adalah  saringan,  bak  ekualisasi,  anaerobik  baffled reaktor,  moving  bed  bioreactor,  dan  clarifier.  Kualitas  air limbah  hasil  pengolahan  didapat  sebesar  TSS  74  mg/L,  COD 193  mg/L,  BOD  84  mg/L.  Luas  lahan  yang  diperlukan  untuk pembangunan IPAL sebesar 246 m 2 dengan total biaya investasi sebesar Rp208.103.096,43.
Kata Kunci—Air Limbah Industri, Industri Alkohol Bekonang, Pengolahan Air Limbah.

## I. PENDAHULUAN
ENTRA industri alkohol yang berada di Desa Bekonang merupakan industri alkohol yang cukup terkenal di Jawa Tengah. Industri alkohol yang berada di Desa Bekonang ini adalah industri yang ada sejak dulu. Industri ini sudah turun- temurun  dari  generasi  ke  generasi.  Pembuatan  alkohol  ini menggunakan bahan dasar utama tetes tebu yang merupakan produk  samping  dari  industri  gula.  Tetes  tebu  ini  di fermentasi  selama  kurang  lebih  10  hari  dan  kemudian didistilasi  dan  disuling  untuk  menghasilkan  alkohol.  Salah satu  masalah  yang  muncul  dari  industri  alcohol  ini  adalah adanya  air  limbah  dari  proses  distilasinya.  Limbah  cair industri  alkohol  ini  memiliki  kadar  bahan  organik  yang sangat  tinggi  karena  memiliki  bahan  dasar  dari  tetes  tebu. Rata-rata produksi alkohol yang dihasilkan di desa bekonang sebanyak  1000-1500  liter/hari  dengan  air  limbah  sebanyak 7000-10.000 liter/hari [1]. Volume tersebut tergolong volume limbah cair yang cukup besar untuk proses produksi alkohol. Industri  alkohol  merupakan  salah  satu  industri  yang menghasilkan  limbah  paling  besar  dimana  88%  dari  bahan bakunya akan menjadi limbah. Dalam industri alkohol 15 liter limbah dihasilkan untuk setiap 1 liter produksi alkohol. Air
limbah  distilasi  berwarna  coklat  gelap,  bersifat  asam,  dan memiliki kandungan COD dan BOD yang sangat tinggi. Air limbah  distilasi  juga  mengandung  2%  melanoidin,  yaitu pigmen yang menyebabkan air limbah berwarna coklat gelap. Melanoidin  terbentuk  karena  reaksi  Maillard  antara  asam amino dan gula [2]. Apabila air limbah distilasi ini dibuang ke  lingkungan  tanpa  diolah  terlebih  dahulu  maka  dapat menyebabkan pencemaran lingkungan.
Berdasarkan  permasalahan  tersebut,  maka  perlu  dibuat teknologi  pengolahan  air  limbah  yang  dapat  menjadi  solusi penanganan  air  limbah  di  industri  alkohol  Desa  Bekonang. Dalam proses  pemilihan  pengolahan perlu dipertimbangkan beberapa  faktor  baik  dari  faktor  efisiensi  proses  dalam penyisihan  beban  polutan,  faktor  finansial,  maupun  faktor operasi dan perawatannya.

## II. METODE PERENCANAAN

## A. Ide Perencanaan
Ide  perencanaan  penanganan  air  limbah  industri  alkohol skala  rumah  tangga  ini  berawal  pada  kondisi  yang  ada  di sekitar  industri.  Kondisi  yang  terjadi  adalah  tidak  adanya pengolahan air limbah pada industri alkohol ini. Efluen yang berasal  dari  distilasi  alkohol  hanya  dibuang  begitu  saja  ke badan  air  sungai.  Akibatnya  timbul  pencemaran  yang diindikasikan dari nilai BOD, COD, TSS yang melebihi baku mutu dan timbulnya bau serta kekeruhan.

## B. Rumusan Masalah dan Tujuan
Permasalahan  yang  timbul  yaitu  ketidaksesuaian  antara kondisi  eksisting  dengan  kondisi  ideal  yang  seharusnya. Kondisi eksisting yang terjadi yaitu terjadi pencemaran air di badan  air  di  sekitar  lokasi  yang  belum  memenuhi  standar baku mutu. Air limbah yang dihasilkan dari kegiatan destilasi alkohol  ini  menyebabkan  terganggunya  ekosistem  sungai. Sehingga,  untuk  mencapai  kondisi  ideal  dimana  air  sungai tersebut  dapat  memenuhi  standar  diperlukan  teknologi pengolahan air limbah. Hal ini bertujuan untuk menyesuaikan air limbah agar dapat dibuang sesuai baku mutu yang berlaku, dengan  menentukan  dan  menganalisa  kualitas  air  limbah distilasi alkohol, mendesain teknologi pengolahan air limbah, dan  menentukan  anggaran  biaya  yang  diperlukan  untuk perancangan IPAL.

## Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah Industri Alkohol di Desa Bekonang
Pandu Wijaya dan Alfan Purnomo Departemen Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail: alfanpurnomo@gmail.com
S Tabel 1. Kualitas air limbah No Parameter Satuan Hasil Uji Metode Uji Baku Mutu 1 TSS mg/L 3630 [4] 100 2 BOD mg/L 32299 [5] 100 3 COD mg/L 304000 [6] 300 4 Sulfida mg/L 0,119 [7] 0,45 5 pH - 4,1 [8] 6-9

## C. Pengumpulan Data
Berkaitan dengan perencanaan yang dilakukan, diperlukan data-data  untuk  mendukung  perencanaan  baik  data  primer maupun  data  sekunder.  Data  primer  yang  perlu  diketahui yaitu kualitas dari air limbah, meliputi COD, BOD, TSS, pH, Suhu dan Sulfat yang didapat dari pengambilan sampel secara langsung  di  lokasi  dan  kemudian  dilakukan  analisis  di laboratorium serta data kuantitas air limbah yang dihasilkan. Data  sekunder  yang  diperlukan  antara  lain  kriteria  desain, pengolahan terdahulu, dll.

## D. Pengolahan Data dan Perencanaan IPAL
Setelah  dilakukan  pengumpulan  data-data  primer  dan sekunder, selanjutnya mengolah  data  dan merancang IPAL. Langkah-langkahnya antara lain:
a. Menentukan  jenis  teknologi  pengolahan  air  limbah industri alkohol.
b. Menganalisa kualitas air limbah industri alkohol.
c. Menentukan kapasitas pengolahan.
d. Mengumpulkan data kriteria desain unit-unit IPAL.
e. Menghitung Detail Engineering Design (DED) IPAL.
f. Menggambar  Detail  Enggineering  Design  (DED)  IPAL berdasarkan perhitungan.
g. Menghitung  Bill  of  Quantity  (BOQ)  dan  Rencana Anggaran  Biaya  (RAB)  berdasarkan  HSPK  Kota Semarang tahun 2022.

## E. Kesimpulan dan Saran
Berdasarkan  pengolahan  data  dan  perancangan  IPAL, dihasilkan  kesimpulan  yang  menjawab  tujuan  perencanaan yang  meliputi  pilihan  teknologi  pengolahan,  Detail Engineering Design (DED), BOQ dan RAB. Saran diberikan sebagai  rekomendasi  untuk  penelitian  yang  akan  dilakukan selanjutnya.

## III. HASIL PERENCANAAN

## A. Perhitungan Estimasi Debit Air Limbah
Perhtiungan estimasi debit air limbah dihitung berdasarkan proses  produksi  alcohol  dimana  setiap  30  L  alkohol  yang
Gambar 1. Alternatif pengolahan.
Gambar 2. Potongan unit screen.
Gambar 3. Potongan unit bak pengumpul.
Gambar 4. Potongan unit anaerobic baffled reactor.
diproduksi  akan  menghasilkan  air  limbah  sebanyak  70  L. Dari hasil survei lapangan, didapat produksi alkohol rata-rata perhari  sebanyak  2520  L  maka  didapat  jumlah  air  limbah rata-rata yang dihasilkan perharinya sebanyak 5880 L.

## B. Kualitas Air Limbah Industri Alkohol
Kualitas air limbah hasil produksi alkohol didapat dengan uji  sampling  laboratorium.  Pengambilan  sampel  dilakukan pada  beberapa  tempat  karena  jumlah  industri  tidak  hanya satu. Pengambilan sampel dipilih pada industri yang memiliki produksi alkohol paling besar. Berdasarkan baku mutu, hasil uji kualitas air limbah indutri alkohol di Desa Bekonang yang masih  belum  memenuhi  diantaranya  BOD,  COD,  dan  TSS [3]. Kualitas air limbah dapat dilihat pada Tabel 1 [4-8].

## C. Pemilihan Alternatif Pengolahan Air Limbah
Alternatif pengolahan merupakan pilihan pengolahan yang digunakan untuk mereduksi parameter pencemaran pada air limbah agar sesuai dengan baku mutu. Berdasarkan hasil uji laboratorium karakteristik air limbah mengandung COD dan BOD yang tinggi. COD dan BOD yang tinggi ini dikarenakan bahan  baku  yang  digunakan  merupakan  tetes  tebu  dimana merupakan  bahan  organik.  Beberapa  alternatif  pengolahan yang dipertimbangkan untuk  mengolah  air limbah  ini dapat dilihat pada Gambar 1.
Dari  kedua  alternatif  dipilih  alternatif  1  karena  efisiensi penyisihan dapat memenuhi baku mutu yang ada. Pengolahan menggunakan MBBR juga lebih baik karena unit pengolahan membutuhkan  lahan  yang  lebih  kecil  disbanding  dengan tangka  aerasi. Lahan  yang  lebih  kecil  ini  akan  berpengaruh pada biaya investasi pembangunan IPAL yang lebih murah. IPAL  akan  dilengkapi  dengan  saringan  untuk  menyaring pasir atau partikel besar yang terbawa dalam pengangkutan. Proses  anaerobik  dengan  ABR  dinilai  efektif  untuk penyisihan air limbah dengan kadar organik yang tinggi dan memiliki proses operasi dan perawatan yang sederhana.

## D. Perhitungan Detail Engineering Design IPAL

## 1) Unit Screen
Dalam pengolahan air limbah distilasi ini bak penampung di setiap industri terletak didalam ruangan dan terhindar dari adanya sampah, kayu atau partikel yang besar. Maka dari itu saringan yang cocok untuk digunakan adalah saringan jenis mesh. Dalam perencanaan ini akan digunakan saringan mesh berbentuk silinder dengan spesifikasi sebagai berikut: a. Direncanakan:
Jenis saringan      : Wedge wire screen b. Hasil perencanaan:
Nama Saringan    : Wedge Wire Screen Ukuran Bukaan    : 0,1 mm Bahan            : Stainless Steel Diameter         : 20 cm Tinggi            : 80 cm Bentuk           : Silinder Merek            : Lehrer, China Gambar  desain  potongan  AA  unit  screen  yang direncanakan disajikan pada Gambar 2.
Gambar 6. Potongan unit bak pengendap 2.
Gambar 7. Potongan unit bak pengumpul lumpur.
Gambar 5. Potongan unit moving bed bioreactor.

## 2) Unit Bak Penampung
Bak  penampung  akan  digunakan  sebagai  penyimpanan sementara air limbah sebelum dipompakan ke unit ABR.
a. Direncanakan:
Produksi air limbah rerata per hari    : 5880 L Faktor peak                     : 1,6 Faktor safety                    : 20%
P:L                            : 1:1
Kedalaman                      : 3 m b. Hasil perencanaan:
Panjang                  : 2 m
Lebar                    : 2 m Kebutuhan head pompa      : 3,2 m Spesifikasi pompa          : HCP F-21P Gambar  desain  potongan  AA  unit  bak  pengumpul  yang direncanakan disajikan pada Gambar 3.

## 3) Unit Anaerobic Baffled Reactor
Anaerobic  Baffle  Reactor  (ABR)  merupakan  salah  satu jenis  pengolahan  suspended  growth  yang  memanfaatkan sekat (baffle) dalam pengadukan yang bertujuan memungkinkan  terjadinya  kontak  antara  air  limbah  dan mikroorganisme.
a. Direncanakan:
Periode pengurasan         : 2 – 3 tahun Td tangki pengendap        : 2 – 6 jam
SS/COD                  : 0,35 – 0,45 Organic Loading Rate (OLR) : <3 kg COD/m 3 .hari Hydraulic Retention Time     : 8 – 20 jam Kecepatan Aliran           : <0,6 m/jam Panjang Kompartemen      : 50 – 60% kedalaman
b. Hasil perencanaan zona pengendap:
Debit Rencana       : 0,000436 m 3 /detik Waktu Detensi       : 3 jam Kedalaman          : 3 m Luas Permukaan      : 9,4 m 2 Lebar              : 1,5 m Panjang            : 6,3 m Removal BOD       : 39% Removal COD       : 60%
Removal TSS        : 60% c. Hasil perencanaan zona kompartemen: Debit Rencana       : 0,000436 m 3 /detik Kecepatan aliran     : 0,6 m/jam Luas Permukaan      : 15,68 m 2
Kedalaman          : 3 m Lebar              : 10,5 m : 1,5 m (per kompartemen) Panjang            : 1,5 m HRT               : 30 jam Removal BOD       : 85% Removal COD       : 80% Removal TSS        : 20% Gambar desain potongan AA unit ABR yang direncanakan disajikan pada Gambar 4.

## 4) Unit Moving Bed Bioreactor
Moving  Bed  Bioreactor  (MBBR)  merupakan  proses pengolahan  yang  sederhana  yang  menggunakan  kombinasi antara  sistem  terlekat  dan  tersuspensi.  Teknologi  MBBR menggunakan  media  biofilm  sebagai  media  tumbuh mikroorganisme dalam reaktor dengan aerasi. a. Direncanakan:
Jumlah bak            : 1 unit Removal Flux          : 15 g./m 2 .hari (96%removal) P:L                  : 1:1 MLSS                : 3500 mg/L MLVSS/MLSS          : 0,8 Jenis Media           : Kaldness K3 Luas Permukaaan media  : 500 m 2 /m 3 b. Hasil Perencanaan:
1. Perhitungan Bak BOD Flux      : BOD removal fluk/(%removal/100)
: 15,7 g BOD/m 2 .hari Area Media     : BOD flux x BOD in / Q :15,7 x 1682 / 0,000361 x 60 x 60 x 6 : 833 m 2
Volume media   : Area media / Luas biofilm
: 833 / 500
: 1,66 m 3
Volume bak     : Volume media / 60%
: 1,66 / 0,6
: 2,7 m 3
H rencana      : 2 m As bak         : 1,38 m 2 P bak          : 1,2 m L bak          : 1,2 m
Gambar 8. Layout IPAL. Keterangan:
1. Screen
2. Bak ekualisasi
3. Anaerobic Baffled Reactor 1
4. Anaerobic Baffled Reactor 2
5. Moving Bed Bioreactor
6. Bak pengendap 2
7. Bak penampung lumpur
8. Kamar mandi
9. Gudang
10. Taman
11. Kantor
12. Pos jaga
13. Tempat parkir
14. Pintu masuk dan keluar
15. Efluen ke badan air
HRT          : 8,8 jam
2. Kebutuhan Oksigen Px bio        : yQ(So – Se) / 1 + (kd x srt)
: 0,72x7,8x(1,682–0,1682)/1+(0,1x6)
: 5,6 kg/hari
Kebutuhan O 2 : Q (So – Se) – Re(Pxbio)
: (7,8 (1,682 – 0,1682)) – 1,42(5,6)
: 4,5 kg/hari
: 0,7 kg/jam (6 jam operasi)
3. Diffuser Udara
Faktor Keamanan          : 1,5 Kandungan O2 dalam udara  : 20% Densitas udara             : 1,157 kg/m 3 Efisiensi diffuser           : 27% Jenis Diffuser              : Coarse bubble SOTR                    : 0,21 kg O 2 /jam Jumlah diffuser            : 4 difuser SAE                     : 7,5 kg O 2 /kwh Kebutuhan energi          : 4,5 / 7,5 : 0,6 kwh
4. Produksi Lumpur
Px TSS  : Pxbio / (MLVSS/MLSS) : 5,6 / 0,8
: 7 kg/hari
Gambar  desain  potongan  AA  unit  MBBR  yang direncanakan disajikan pada Gambar 5.

## 5) Unit Bak Pengendap 2
Bak pengendap 2 digunakan untuk mengendapkan lumpur hasil dari pengolahan pada unit MBBR.
a. Direncanakan:
X MLSS      : 3500 mg/L Q           : 0,000361 m 3 /detik Xr          : 9000 mg/L Jumlah bak    : 1 Freeboard    : 0,3 m SLR         : 50 kg/m 2 .hari
b. Hasil Perencanaan: Volume            : SLR  MLSS / Q : 50 x 3500/0,000361x60x60x6
: 0,54 m 3
Kedalaman          : 1,5 m As                 : 0,36 m 2 Total M solid MBBR  : MLSS x Volume media : 3500 x 1,66 : 5,8 kg Lebar              : 0,45 Panjang            : 0,85 OFR               : As / Q : 0,38 / 7,8 : 20,4 m 3 /m 2 .hari Waktu Detensi       : V / Q
: 1,68 jam
Densitas lumpur      : 1015 kg/m 3 %solid             : 3% Volume lumpur:      : 0,191 m 3 /hari
Gambar desain potongan AA unit bak pengendap 2 yang direncanakan disajikan pada Gambar 6.
6) Unit Bak Penampung Lumpur
Penampung lumpur digunakan sebagai tempat penyimpanan  lumpur  IPAL  sementara.  Berdasarkan
Lampiran 9 Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No 22 Tahun  2021  tentang  penyelenggaraan  perlindungan  dan pengelolaan  lingkungan  hidup  lumpur  IPAL  dari  fasilitas IPAL terpadu di kawasan industri tergolong sebagai limbah B3  kategori 2  dengan  kode  limbah  B108d. Akan  tetapi  ada kemungkinan bahwa lumpur ini dapat dimanfaatkan kembali. Pemanfaatan lumpur IPAL ini perlu dikaji lebih lanjut. a. Direncanakan:
Waktu penyimpanan  : 26 hari kerja (1 bulan) Lumpur BP2          : 0,19 m 3 /hari Total lumpur          : 0,19 m 3 /hari b. Hasil Perencanaan:
Volume lumpur      : 4,9 m 3 /bulan Kedalaman          : 2 m P:L                : 1:1 Panjang            : 1,6 m Lebar              : 1,6 m Gambar desain potongan AA unit bak penampung lumpur yang  direncanakan  disajikan  pada  Gambar  7,  dan  untuk keseluruhan layout IPAL disajikan pada Gambar 8.

## E. Perhitungan Rencana Anggaran Biaya IPAL
Rencana Anggaran Biaya dihitung berdasarkan kebutuhan volume  BOQ  dikalikan  dengan  satuan  pekerjaan  yang terdapat  pada  HSPK  Kota  Semarang.  Berdasarkan  hasil perhitungan  didapatkan  total  rencana  anggaran  biaya  untuk pembangunan  IPAL  adalah  sebesar  Rp208.103.096,43 ≅ Rp208.104.000,00.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan perencanaan, maka dapat ditarik kesimpulan: (1)  Berdasarkan  hasil  Laboratorium,  kualitas  air  limbah industri  alkohol  belum  memenuhi  baku  mutu  yang  berlaku dimana  nilai  pH  3,84,  Suhu  36,7  C,  BOD  197.496  mg/L, COD  304.000  mg/L,  TSS  3.630  mg/L,  dan  Sulfida  0,119 mg/L.  Teknologi  yang  digunakan  untuk  pengolahan  air limbah adalah Saringan, Bak Ekualisasi, Anaerobic Baffled Reactor, Moving Bed Bioreactor, dan Bak Pengendap 2. (2) Berdasarkan DED diperoleh dimensi bangunan IPAL antara lain: Bak Ekualisasi (2 x 2 x 3 m), ABR (15,3 x 1,5 x 3 m), MBBR  (1,2  x  1,2  x  2  m),  BP  2  (0,85  x  0,45  x  1,5).  Hasil pengolahan  air  limbah  menghasilkan  nilai  COD  193  mg/L, BOD  84  mg/L,  dan  TSS  74  mg/L.  (3)  Luas  lahan  yang diperlukan untuk pembangunan IPAL adalah sebesar 246 m2 dan biaya investasi sebesar Rp208.103.096,00.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  K.  Nurcahani  dan  B.  Utami,  “Pengolahan  Limbah  Cair  Industri Alkohol  Bekonang  Menggunakan  Proses  Fermentasi,” Prosiding KPSDA Konservasi dan Pemanfaatan Sumber Daya Alam, vol. 1, no. 1, 2015.
[2]  M.  Kobyya  dan  E.  Gengec,  “Decolourization  of  Melanoidins  by  a electrocoagulation process using aluminium electrodes,” Environmental Technologi, vol. 22, no. 21, pp. 2429-2438, 2012. doi: 10.1080/09593330.2012.671371.
[3]  Menteri  Lingkungan  Hidup,  “Peraturan  Menteri  Lingkungan  Hidup Republik  Indonesia  Nomor  5  Tahun  2014  Tentang  Baku  Mutu  Air Limbah,” Kementrian Lingkungan Hidup, Jakarta, 2014.
[4]  Badan Standardisasi Nasional, “IKP 7.2.4. Uji Sulfida,” Jakarta: Badan Standardisasi Nasional, 2009.
[5]  Badan  Standardisasi  Nasional,  “SNI  6989.11:2019.  Cara  Uji  Derajat Keasaman  (pH)  menggunakan  pH  Meter,”  Jakarta:  Badan Standardisasi Nasional, 2009.
[6]  Badan Standardisasi Nasional, “SNI 6989.2:2019. Cara Uji Kebutuhan
Oksigen Kimiawi (Chemical Oxygen Demand/COD) dengan Refluks Tertutup  Secara  Spektrofotometri,”  Jakarta:  Badan  Standardisasi Nasional, 2009.
[7]  Badan  Standardisasi  Nasional,  “SNI  6989.3:2019.  Cara  Uji  Padatan Tersuspensi Total (Total Suspended Solids/TSS) Secara Gravimetri,”
Jakarta: Badan Standardisasi Nasional, 2009.
[8]  Badan  Standardisasi  Nasional,  “SNI  6989.72:2009.  Cara  Uji Kebutuhan Oksigen Biokimia (Biochemical Oxygen Demand/BOD),” Jakarta: Badan Standardisasi Nasional, 2009.