Abstrak — Air  limbah  domestik  dari  rumah  tangga  yang  tidak diolah menyebabkan berbagai pencemaran lingkungan. Sustainable Development Goals (SDGs) dan Rencana Pembangunan  Jangka  Menengah  Nasional  (RPJMN)  tahun 2015-2019  telah  mentargetkan  100:0:100  dimana  salah  satu aspeknya  adalah  air  limbah,  maka  Kabupaten  Sidoarjo direncanakan  akan  membangun  Sistem  Penyaluran  Air  Limbah (SPAL)  dan  Instalasi  Pengolahan  Air  Limbah  (IPAL).  Pada umumnya,  IPAL  dipandang  buruk  karena  menimbulkan  bau, maka dibutuhkan inovasi teknologi hijau. Daerah perencanaan terletak  di  3  Kelurahan  yaitu  Kelurahan  Magersari,  Jati,  dan Pagerwojo  yang  dibagi  menjadi  3  cluster  dengan  jumlah penduduk  keselurahan  37.535  orang.    Desain  SPAL  yang digunakan  adalah  shallow  sewer  serta  kombinasi  IPAL  dengan sistem  Anaerobic  Baffle  Reactor  (ABR)  dan Hybrid  Aero-Plant Reactor  System (HAPS)  secara  komunal.  Kualitas  influen  yang diolah  adalah  BOD  162  mg/L,  COD  268  mg/L,  TSS  210  mg/L, amonia  48,57  mg/L,  dan  total  coliform  22  x  108  MPN/100  mL. Baku  mutu  yang  digunakan  adalah  peraturan  Kementrian Lingkungan  Hidup  No.  68  Tahun  2016  tentang  air  limbah domestik.  Hasil desain menunjukan sistem penyaluran menggunakan  pipa  PVC  dengan  diameter  100 – 200  mm.  Lahan yang  dibutuhkan  untuk  IPAL  cluster  I  seluas  250  m 2 ,  cluster  II seluas  235  m 2 ,  dan  cluster  III  seluas  122,5  m 2 .  Anggaran  biaya investasi  yang  dibutuhkan  untuk  cluster  I  sebesar  Rp 17.936.035985,  kemudian  untuk  cluster  II  sebesar  Rp 15.040.856.211,  dan  untuk  cluster  III  sebesar  Rp  8.183.280.455. Anggaran  biaya  operasi  dan  pemeliharaan  dibutuhkan  sebesar Rp 8.000/Kepala Keluarga setiap bulan.
Kata Kunci — Aerobic, Aerobic, Organica, Sidoarjo, SPAL.

## I. PENDAHULUAN
NDONESIA  sebagai  negara  berkembang  masih  banyak masyarakatnya yang membuang limbah secara sembarangan ke  lingkungan  hingga  tercemar.  Pencegahan  lingkungan  yang tercemar  telah  diupayakan  dengan  melakukan  pengendalian pencemaran  melalui  UU  No  32  tahun  2009  tentang perlindungan  dan  pengelolaan  lingkungan  hidup  [1]. Sustainable  Development  Goals  (SDGs)  merupakan  sebuah kesepakatan  pengganti  Millenium  Development  Goals (MDGs)  yang berlaku pada tahun 2015 – 2030, dimana salah satu dari tujuannya yaitu pengolahan air limbah rumah tangga yang  diolah  sesuai  dengan  standar  nasional  [2].  Disisi  lain, target  Rencana  Pembangunan  Jangka  Menengah  Nasional (RPJMN)  tahun  2015-2019  yakni  100:  0:  100,  dimana  100% untuk  pelayanan  air  bersih,  0%  kawasan  kumuh,  dan  100% sanitasi yang layak juga belum sesuai. Salah satu objek nyata
pengolahan  air  limbah  yaitu  dengan  Sistem  Penyaluran  Air Limbah  (SPAL).  SPAL  yang  dilakukan  secara  tepusat  sudah banyak  dilakukan  negara  besar  dalam  pengelolaan  air  limbah perkotaan,  namun  di  Indonesia  SPAL  yang  digunakan mayoritas  menggunakan  sistem  komunal.  Pada  kondisi  ideal, sistem  terpusat  menjadi  pilihan,  namun  membutuhkan  biaya yang  mahal,  sehingga  di  Indonesia  sistem  komunal  yang banyak  digunakan,  disamping  biaya  konstruksi  murah,  lahan yang dibutuhkan juga tidak terlalu besar [3].
Sidoarjo merupakan wilayah yang menjadi penyangga kota metropolitan Surabaya. Terdapat dua kelurahan yang termasuk dalam  kawasan  pemukiman  padat  penduduk  yaitu  Kelurahan Magersari  dengan  jumlah  kepala  keluarga  (KK)  sebanyak 4.087  dan  Kelurahan  Jati  sebanyak  3.422  [4].  Berdasarkan pengamatan  di  lapangan,  dua  kelurahan  tersebut  masih membuang greywater melalui drainase, sedangkan blackwater mayoritas  sudah  ditampung  pada  tanki  septik.  Tingginya pertambahan  penduduk  linear  dengan  bertambahnya  kawasan pemukiman  baru,  sehingga  ketersediaan  lahan  di  Kabupaten Sidoarjo  mulai  berkurang,  sesuai  dengan  Peraturan  Daerah Kabupaten  Sidoarjo  No  6 Tahun  2009,  tentang  Rencana  Tata Ruang Wilayah tahun 2009-2029, bahwa dalam kawasan yang belum  memiliki  sistem  pembuangan  air  limbah  setempat dan/atau  terpusat,  setiap  orang  perseorangan  atau  kelompok masyarakat  dilarang  membuang  air  limbah  secara  langsung tanpa  pengolahan  ke  media  lingkungan.  Selain  itu  sistem pengelolaan  air  limbah  masuk  dalam  strategi  pengembangan prasarana  wilayah  kabupaten  sesuai  dengan  peraturan  daerah [5].
Pada beberapa kalangan masyarakat, IPAL dipandang buruk karena  menimbulkan bau,  maka dibutuhkan inovasi teknologi hijau.  Hybrid  Aero-Plant  Reactor  System  (HAPS)  memiliki konsep  berdasarkan organica  ecotechnology merupakan teknologi baru dalam pengolahan air limbah dimana teknologi ini merupakan kombinasi antara pengolahan konvensional dan modern  dengan  konsep  ekologis.  Selain  itu, Organica dapat menjadi  estetika  lingkungan  karena  menggunakan  tanaman dalam  aplikasinya  [6].  Sistem  HAPS  dipilih  karena  memiliki kelebihan  yaitu  menggunakan  tanaman  yang  akarnya dijadikan  sebagai  media  melekatnya  mikroba  sehingga membentuk biofilm, kemudian reduksi lumpur tinggi, efisiensi penggunaan  energi  kecil,  serta  lahan  yang  digunakan  kecil sehingga  cocok  untuk  daerah  padat  penduduk  [7].  Untuk pengolahan primer, digunakan unit Anaerobic Baffled Reactor (ABR)  karena  memiliki  kelebihan,  diantaranya  efisiensi pengolahan  tinggi,  lahan  yang  dibutuhkan  kecil,  biaya

## Perencanaan Sistem Pengolahan Air Limbah Domestik di Kecamatan Sidoarjo, Kabupaten Sidoarjo
Fajar Arinal Khaq dan Agus Slamet
Departemen Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : suga@its.ac.id
I
pengoperasian  dan  perawatan  mudah,  dapat  menerima  beban shock loading [8].

## II. METODE PERENCANAAN

## A. SPAL
Jenis  penyaluran  yang  digunakan  adalah shallow  sewer dengan  sistem  pengaliran  secara  gravitasi. Shallow  sewer dapat  dipasang  dengan  secara  dangkal  yakni  slope  minimum 0,4  m  dari  permukaan  tanah.  Berdasarkan  survey  dilapangan slope  di  wilayah  perencanaan  tidak  terlalu  landai  sehingga sesuai  dengan  kriteria shallow  sewer .  Ketentuan  lain  yang perlu  diperhatikan  jika  menggunakan  sistem  gravitasi  antara lain sebagai berikut.
a)  Konstanta Manning (n) = 0.009 (pipa PVC) [9]
b)  Diameter pipa minimum = 100 mm [10]
c)  kecepatan  minimum  =  0.5  m/s  pada  saat  debit  rata- rata atau peak
d)  kecepatan maksimum = 2.5 – 3.0 m/s
e)  Tinggi renang (d/D) = 0.5 [11]
Untuk mengetahui karakteristik air limbah yang akan diolah maka perlu dilakukan sampling di lokasi perencanaan. Sampel diambil  pada  saat  puncak  yaitu  pagi  hari  pukul  06.00  waktu setempat pada titik outlet saluran didekat sumber. Selanjutnya menentukan  debit  air  limbah  yang  diperoleh  dari  data penggunaan  air  bersih.  Debit  air  limbah  kemudian  ditentukan dengan  mengasumsi  air  limbah  yang  dihasilkan  adalah  80% dari  debit  air  bersih.  Debit  peak  didapat  dengan  menentukan faktor  peak,  sedangkan  untuk  debit  minimum  ditentukan  dari jumlah penduduk terlayani yang diperoleh dari persamaan Fair dan Geyer [12].
fpeak = (18+P 0.5 ) / (4+P 0.5 ) Q min  = 5 x 𝐽𝑢 𝑎ℎ 𝑃 𝑢 𝑢 0,2 x Q ave

## B. IPAL
IPAL  yang  digunakan  diantaranya  yaitu  unit  sumur pengumpul  sebagai  unit  awal  yang  menerima  pipa  SPAL paling  akhir,  kemudian  air  limbah  diangkat  dengan  pompa submersible menuju unit bak distribusi. Selanjutnya air limbah didistribusikan  secara  merata  menuju  unit  ABR  yang  akan mengalami kondisi anaerobic, setelah itu masuk kedalam unit HAPS yang akan mengalami kondisi aerobic.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Daerah  pelayanan  terdiri  dari  Kelurahan  Magersari,  Jati, dan  Pagerwojo  yang  dibagi  menjadi  3 cluster dengan  jumlah penduduk  keselurahan  37.535  orang.  Setiap  Kepala  Keluarga diasumsikan  memiliki  5  orang.  Berikut  merupakan  jumlah penduduk yang dilayani akan tersaji pada Tabel 1.
Tabel 1.

## Jumlah Kepala Keluarga dan Penduduk
Cluster Desa/Kelurahan Kepala Keluarga Jumlah Penduduk (KK) (orang) 1 Magersari 3066 15330 2 Jati & Pagerwojo 2730 13650 3 Jati 1711 8555

## A. Air Limbah
Perhitungan  debit  air  limbah  domestik  diperoleh  setelah mengetahui  data  penggunaan  air  bersih  Kabupaten  Sidoarjo yaitu  126,92  L/orang.hari,  kemudian  diambil  angka  80%  dari air bersih  merupakan debit air limbah  yaitu  102  L/orang.hari. faktor  peak  untuk  IPAL  memiliki  perbedaan  dengan perhitungan SPAL dimana untuk sistem penyaluran digunakan faktor  jumlah  penduduk  yang  dilayani  sehingga  memiliki faktor  peak  bervariasi  setiap  salurannya,  sedangkan  untuk IPAL  memiliki  kriteria  sendiri  yang  dilihat  dari  aspek pelayanan cakupan  wilayah  yaitu  minimum (1,3  -1,75), maka dalam perencanaan ini faktor peak yang digunakan adalah 1,5. Berikut  merupakan  debit  seluruh cluster yang  disajikan  pada Tabel 2.
Tabel 2. Debit untuk IPAL setiap cluster Cluster Jumlah Penduduk Q ave Qpeak Qmin (orang) m³/hari m³/hari m³/hari 1 15330 1564 2345 540 2 13650 1392 2088 470 3 8555 873 1309 268
Untuk  mengetahui  karakteristik  air  limbah  awal  dilakukan sampling  pada  lokasi  perencanaan.  Sampling  dilakukan  pada malam hari dan pagi hari saat mencapai debit puncak dilokasi yang berbeda. Kedua sampel menghasilkan karakteristik yang berbeda, maka diambil angka  yang paling tinggi untuk angka aman yaitu pagi hari. Berikut merupakan karakteristik awal air limbah domestik yang disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3.

## Karakteristik air limbah domestik
Parameter Satuan Konsentrasi Awal Baku Mutu pH - 6,95 6 – 9 TSS mg/L 210 30 COD mg/L 268 100 BOD mg/L 162 30 Rasio BOD/COD - 0,6 - Minyak & lemak mg/L 20 5 Amonia mg/L 48,57 10 Total Koliform MPN/100 mL 22 x 10 8 3000

## B. Perencanaan SPAL
Perencanaan  SPAL  awal  yaitu  dengan  menghitung pembebadan saluran yang bertujuan untuk mengetahui  berapa beban  yang  disalurkan.  Dalam  pembebanan  saluran  faktor peak  setiap  saluran  berbeda,  karena  penduduk  yang  dilayani juga  berbeda.  Berikut  merupakan  contoh  perhitungan  faktor peak saluran primer akhir pada cluster I. fpeak
= (18+P 0.5 ) / (4 + P 0.5 )
= (18+15.330 0,5 ) / (4 + 15.330 0,5 ) = 1,1
Setelah  dilakukan  perhitungan  pembebanan  saluran,  maka dapat  dicari  diameter  pipa  yang  dibutuhkan  disetiap  saluran. Diperoleh diameter pipa untuk  saluran tersier 100  mm,  untuk saluran sekunder 150 mm, dan untuk saluran primer 200 mm. Panjang  pipa  antara  30  m  sampai  600  m.  Kedalaman penanaman  pipa  SPAL  pada  titik  akhir  menuju  unit  sumur pengumpul berada pada 2 – 3 m dari permukaan tanah.
Bangunan  pelengkap  yang  digunakan  adalah  bak  kontrol yang  diletakkan  pada  setiap  masing-masing  rumah  sehingga jumlahnya sama dengan jumlah KK yang dilayani yaitu untuk cluster I sebanyak 3.066 bak kontrol, cluster I sebanyak 2.730 bak kontrol, dan cluster III sebanyak 1.711 bak kontrol. Selain itu  bangunan  pelengkap  yang  digunakan  adalah manhole saluran dengan jenis dan jumlah disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Jenis dan jumlah manhole No. Jenis Manhole cluster I cluster II cluster III buah buah buah 1 Lurus 121 114 30 2 Belokan 26 19 22 3 Pertigaan 56 43 18 4 Perempatan 2 7 4 5 Drop 1 1 1 Total 206 184 75
Berikut  merupakan  hasil  disain  SPAL  untuk cluster I  yang disajikan pada Gambar 1.

## Gambar 1. SPAL cluster I.
Penyisihan amonia (NH 3 ) dapat terjadi di SPAL disebabkan adanya manhole yang  membuat  air  limbah  mengalami terjunan  sehingga  terjadi  turbulensi  yang  membuat  oksigen masuk  kedalam  air  limbah  dan  terjadi  nitrifikasi  yaitu  proses pelepasan  kandungan  amonia  dari  nitrit  menjadi  nitrat  dan terlepas  dalam  bentuk  N 2 gas.  Karena  banyaknya  jumlah manhole maka  diperkirakan  efisiensi  removal  dari  amonia  di SPAL  sebesar  80%.  Berikut  merupakan  perhitungan  dari removal amonia.
Konsentrasi amonia awal  = 48,57 mg/L, Efisiensi removal di SPAL  = 80 %
Konsentrasi amonia       = (100 – 80) % x 48,57 mg/L = 9,7 mg/L C. Perencanaan IPAL
Pada cluster I, Sumur pengumpul direncanakan sebagai unit pertama dengan kedalaman dari muka tanah menuju pipa inlet dari  SPAL  adalah  3,1  m.  Waktu  detensi  (td)  3,5  menit  maka diperoleh dimensi sumur pengumpul dengan ukuran panjang x lebar x tinggi adalah 2 m x 1,5 m x 2 m. Kemudian air limbah dipompa  keatas  dengan  pompa submersible menuju  bak distribusi.  Waktu  detensi  bak  distribusi  1  menit  maka diperoleh  dimensi  dengan  ukuran  panjang  x  lebar  x  tinggi adalah 1 m x 1 m x 1,6 m.
Air  limbah  setelah  melalui  bak  distribusi,  selanjutnya didistribusikan  menuju  unit  ABR  dan  HAPS.  Debit  yang masuk  terlalu  besar  sehingga  ABR  dibagi  menjadi  3  bagian secara  pararel.  Pada  unit  ABR  terdapat  zona  pengendapan yang  terletak  pada  kompartemen  1  dan  4  kompartemen  yang berupa baffle . Pada kompartemen 1 terdapat grease trap untuk memisahkan  minyak  dan  lemak.  Persen  pengolahan  minyak lemak  pada  grease  trap  sebesar  95%  (Wongthanate,  et  al., 2014).  Berikut  merupakan  perhitungan  konsentrasi  minyak  & lemak dalam air limbah.
Konsentrasi awal   = 20 mg/L, Persen pengolahan  = 95 % Konsentrasi akhir  = (100 – 95) % x 20 mg/L = 1 mg/L
Waktu  detensi  untuk  zona  pengendapan  ABR  yaitu  3  jam sehingga  diperoleh  efisiensi  removal  TSS  68%  dan  BOD sebesar  38%  melalui  grafik  hubungan  waktu  detensi  dan persen removal.
Dimensi zona pengendapan ABR dengan ukuran panjang x lebar  x  tinggi  adalah  10,8  m  x  3  m  x  4  m  untuk  satu  bagian. kompartemen  II  yang  berjumlah  4  buah  didisain  dengan parameter Organic Loading Rate (OLR), BOD strength , suhu, jumlah kompartemen, Hidraulic Retantion Time (HRT) untuk menentukan  efisisensi  removal  BOD  yaitu  38%,  sehingga diketahui efisiensi removal COD yaitu 35,7% dan TSS 55,4%. Dimensi kompartemen II ABR dengan ukuran panjang x lebar x tinggi adalah 2 m x 3 m x 4 m untuk satu bagian.
Unit  setelah  ABR  adalah  HAPS  yang  dipasang  secara  seri dengan inlet berupa pintu air. Pada cluster III tidak digunakan unit  HAPS  karena  faktor  jumlah  penduduk  yang  dilayani sedikit  sehingga  biaya  menjadi  mahal.    Dimensi  yang direncanakan  untuk  HAPS  pada cluster I  dengan  ukuran panjang x lebar x tinggi adalah 5,7 m x 9,4 m x 4 m. Berikut merupakan  hasil  disain  ABR  dan  HAPS cluster I  yang disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Hasil perencanaan cluster I.
Bakteri e-coli atau patogen adalah bakteri  yang hidup pada kondisi anaerob sehingga ketika diberikan kondisi aerob maka e-coli  akan  mati.  Bakteri  e-coli  tidak  bisa  hidup  ketika diberikan  sinar  UV  atau  sinar  matahari.  Penyisihan  bakteri  e- coli  menggunakan pendekatan  koefisien  kematian  e-coli (Kb) dengan  memperhatikan  waktu  detensi  pada  dan  suhu,  dalam hal  ini  suhu  (T)  HAPS  yaitu  30º  dengan  waktu  detensi  2,2 jam.
Hasil  akhir  effluen  yang  telah  diolah  dengan  unit  IPAL ABR dan HAPS untuk cluster I dan II disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Effluen air limbah domestic cluster I & II Parameter Satuan effluen ABR effluen HAPS Baku Mutu TSS mg/L 30 4 30 COD mg/L 107 42 100 BOD mg/L 63 22 30 Minyak & lemak mg/L 1 1 5 Amonia mg/L 9,7 6,67 10 Total Koliform MPN/100 mL - - 3000 Efluen  dari cluster III  tanpa  unit  HAPS  disajikan  pada  Tabel 6.
Tabel 6. Effluen air limbah domestic cluster III Parameter Satuan effluen ABR TSS mg/L 30 COD mg/L 81 BOD mg/L 46,2 Minyak & lemak mg/L 1 Amonia mg/L 9,7 Total Koliform MPN/100 mL -

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  perencanaan  yang  telah  dilakukan,  maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Perencanaan SPAL dan IPAL
a. Daerah  yang  dilayani  yaitu  Kelurahan  Magersari, Kelurahan  Jati  dan  Kelurahan  pagerwojo  yang terbagi  menjadi  3  Cluster  dengan  jumlah  penduduk keselurahan yaitu 37.535 orang.
b. Sistem  SPAL  menggunakan  sistem  shallow  sewer, sedangkan  unit  IPAL  terdiri  dari  Sumur  Pengumpul, Distribution  Box,  Anaerobic  Baffled  Reactor,  dan HAPS.
c. Besar debit yang diolah dalam unit IPAL yaitu:
- Cluster I  = 1.564 m3/hari
- Cluster II  = 1.392 m3/hari
- Cluster III = 873 m3/hari.
d. Efluen  hasil perencanaan IPAL dirancang  memenuhi baku mutu Permen KLHK No. 68 Tahun 2016.
2. Rencana Anggaran Biaya SPAL dan IPAL
a. Anggaran Biaya total yang dibutuhkan sebesar:
- Cluster I  = Rp 17,936,035,985
- Cluster II  = Rp 15,040,856,211
- Cluster III = Rp 8,183,280,455
b. Biaya  retribusi  setiap  kepala  keluarga  untuk  operasi dan  pemeliharaan  yang  dibayar  melalui  organisasi lingkungan setempat yaitu sebesar Rp 8.000/bulan

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan, “ Pengendalian  lingkungan  tercemar  UU  Nomor  32  tentang perlindungan  dan  pengelolaan  lingkungan  hidup  Tahun  2009, ” 2009.
[2] M.  Hoelman  and  et  al, “ Panduan  SDGs  untuk  pemerintah  Daerah (Kota dan Kabupaten) dan Pemangku Kepentingan Daerah, ” 2015. [3] Kementrian  Pekerjaan  Umum, “ Buku  3  SPAL  terpusat  skala permukiman, ” 2016.
[4] Badan Pusat Statistik, “ Kecamatan Sidoarjo dalam angka, ” Sidoarjo,
2016. [5]
Pemerintah  Kabupaten  Sidoarjo, “ Rencana  Tata  Ruang  Wilayah Kabupaten Sidoarjo Tahun 2009-2029, ” Sidoarjo, 2009.
[6] Q.  Yuje,  W.  Jiandong,  and  O.  Hai, “ The  Application  of  Organica Ecological  Technology  in  Residential  Sewage  Treatment, ” J. Environ. Prot. (Irvine,. Calif). , vol. 4, pp. 31 – 34, 2013. [7] Anonymous, “ www.OrganicaWater.com, ” 2015. [Online]. Available: www.OrganicaWater.com. [8]
Pamsimas, “ Petunjuk  Teknis  Perencanaan  Kegiatan  Pamsimas Tingkat Masyarakat, ” Jakarta, 2011.
[9] IPEXAmerica, “ Municipal Piping Systems, ” America, 2002.
[10] Kementerian  Pekerjaan  Umum, “ Petunjuk  Teknis  Pembangunan Infrastruktur, ” 2013.
[11] P. Carl, “ Planning of flushing station in sewer system, ” J. Civ. Eng. Technol. , vol. 3, no. 2, 2007.
[12] G. M. Fair and J. C. Geyer, Water Supply and Wastewater Disposal . New York: John Wiley & Sons, 1954.