Bab IV Kesetimbangan Oxygen [PDF]

Citation preview

Bab IV Kesetimbangan Oxygen 4.1 Modul WASP Dimulai dari WASP 6.1 yang dalam perjalanannya US - EPA telah menyempurnakan perangkat lunak model kulalitas air , sehingga pada saat kini dalam versi Paket perangkat lunak WASP 7.5 terdiri dari modul modul : a) Modul Eutrofikasi b) Modul Advance Eutrofikasi c) Modul Simple Toxicant d) Modul Non – Ionizng Toxicant e) Modul Organic – Toxicant f)



Modul Mercury



g) Modul Heat h) Modul Meta4 (Metal Trasnformasi) Modul Eutrofikasi seperti biasanya meliputi proses DO – BOD , transfrormasi Nitrogen organik , Amoniak , Nitrit , Nitrat dan Phospat organik dan Ortho phospat , Sedangakan Modul advance Eutrofikasi juga melibatkan semua kontituent diatas ditambah oleh Periphyton , Modul Simple Toxicant dapat digunakan untuk mensimulasi pencemar organik , an organik dan TSS , akan dijelaskan pada bab berikutnya . Persamaan dinamika konstituent dalam WASP dapat digambarkan dalam persamaan persamaan sebagai berikut : 4.2 Modul Eutrofikasi Modul Eutrofikasi mempunya 15 variabel yaitu : 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)



Amonia (mg/l) Nitrate (mg/l) Organic Nitrogen (mg/l) Orthophospate (mg/l0 Organic Phosporus (mg/l) Phytoplankton (mg/l) Dissolved Oxygen (mg/l) 92



8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15)



CBOD1 (mg/l) CBOD2 (mg/l) CBOD3 (mg/l) Detrital Carbon (mg/l) Detrital Nitrogen (mg/l) Detrital Phosporus (mg/l) Solids (mg/l) Salinity (ppt)



Secara garis besar proses Eutrofikasi dalam WASP dapat dilihat pada gambar schematic dib awah ini :



Gambar 4.1 Proses Eutrofikasi Dalam Model WASP Modul Eutrofikasi mempunyai 15 parameter , tetapi dalam WASP pengguna dberikan fasilitas untuk melakukan simulasi parameter tertentu . Sebagai misal bila hanya memilih Parameter dasar BOD dan DO , Pengguna model dapat melakukan bypas Nitrogen , Posphor , alga dan lain lainya .



93



4.3 Persamaan Dinamika BOD-DO BOD (Biological Oxygen Demand) dalam model WASP dapat mensimulasikan BOD yang dipilah dalam 3 jenis BOD yaitu CBOD1(Carbonaceous Bilogical Oxygen Demand) , CBOD2 dan CBOD3 . Dlam hal ini CBOD1 adalah untuk bahan organik yang mudah terdegradasi dalam beberapa hari yang secara tadis i adalah BOD yang diukur dalam



harian , sedangkan CBOD2 adalah untuk bahan organik yang



membutuhkan penguraian agak lama



. Dan CBOD3 adalah mereprentasikan bahan organik yang



memerlukan penguraian dalam jangka panjang . . Persamaan dinamika internal CBOD dalam WASP dapat dilihat pada persamaan sebagai berikut :Persamaan BOD Persamaan 4 -1



Persamaan DO Persamaan 4 -2



94



Yang Mana :



Berikut ini adalah terminologi / istilah istilah reaksi CBOD dan DO yang disarikan dalam tabel sebagai berikut :



95



4.4 Reaerasi Oxygen Oxygen yang defisit dibawah kadar jenuh , akan mendapat penggantian dari udara , fungsi laju reaerasi tergantung pada rata rata kecepatan air , kedalaman , kecepatan angin dan temperatur .Dalam modul Eutrofikasi , pengguna model dibolehkan untuk memasukkan konstanta laju reaerasi tunggal pada setiap segment atau menyerahkan pada model untuk menghitung laju reaerasi berdasarkan aliran air dan angin . Modul Eutrofikasi menghitung reaerasi yang dipengaruhi oleh angin berdas arkan pada metode Covar , metode ini menghitung reaerasi berdasarkan kecepatan dan kedalaman air dengan salah satu formula dari Owens , O Connor , Churcil – Dobbins , masing masing adalah :



96



Persamaan 4 -3



Persamaan 4 – 4



Persamaan 4 – 5



Yang Mana :



Salah satu sumber oxygen yang penting adalah berasal dari atmosfer yang mana proses masuknya oxygen kedalam badan peraran disebut sebagai reaerasi , laju reaerasi dipengaruhi oleh kecepatan air , kedalaman air , suhu air dan kecepatan angin . Perhitungan laju reaerasi dalam modul Eutrofikasi model WASP mempunyai beberapa metode pendekatan diantaranya yaitu Owen , O.Connor - Dobin dan Churchil . Metode Owen



dipillih bila kedalaman air ruas sungai kurang dari 2 feet (0,6 m) , untuk ruas sungai



dengan kedalaman lebih dari 2 feet dipilih metode , O’Connor-Dobin atau Churchil tergantung pada kedalam dan kecepatan air sungai . Apabila ruas sungai dalam dan kecepatannya rendah dipilih O’Connor – Dobin , dan apabila kedalaman air sungai moderate dan kecepatan air sungai ce pat dipilih metode Churchil . Persamaan reaerasi oxygen O’Connor yang merupakan fungsi kecepatan angin , kedalaman dan kecepatan air dapat dilihat dalam persamaan sebagai berikut :



97



Persamaan 4 – 6



Persamaan 4 - 7



Yang mana :



a



Atau : Persamaan 4 – 8



98



Yang mana :



Persamaan reaerasi oxygen yang pertama akan digunakan apabila kecepatan angin pada permukaan ruas sungai berkisar pada sekitar 6m/dt sampai 20 m/dt dan apabila kecepatan angin melebihi dari 20 m/dt maka digunakan persamaan yang kedua . Perhitungan kadar jenuh oxygen dalam model WASP berdasarkan fungsi temperatur air dalam Kelvin (K) dan salinitas air dalam mg/l dan dapat dilhat pada persamaan sebagai berikut :



99



Persamaan 4 - 9



4.5 Persamaan CBOD Dalam model WASP , CBOD (Carbonaceous Biological Oxygen Demand) dipilah mejadi CBOD1 , CBOD2 dan CBOD3 . Dalam hal ini CBOD1 adalah setara dengan CBOD 5 hari sedangkan CBOD2 adalah untuk CBOD yang memerlukan penguraian selama mingguan dan CBOD3 adalah untuk material organik yang memerlukan pelapukan bulanan . Berikut ini menggambarkan sumber sumber BOD dalam lingkungan perairan



100



Gambar 4.2 Siklus BOD Oksidasi bahan organik adalah merupakan reaksi klasik dari BOD ..Secara internal model menggunakan ultimate CBOD sebagai indikator yang setara dengan kebutuhan oksigen untuk material carbon . Sumber utama CBOD , selain dari buatan manusia dan aliran limpas , juga berasal dari detritus carbon phytoplankton yang berasal dari kematian phytoplankton . Kehilangan utama dari CBOD adalah proses oksidasi yang ditulis dalam persamaan reaksi berikut :



Expresi kinetic oksidasi carbon dalam modul eutrofikasi terdiri dari 3 istilah , yaitu konstanta laju orde pertama , koreksi temperatur , dan koreksi konsentasi DO yang rendah . Kedua yang pertama bersifat 101



standar dan yang ketiga bersifat mewakili penurunan laju aerob sampai DO mendekati 0 .Pengguna model dapat menetapkan konstanta laju setengah jenuh CBOD yang mana pada tingkat DO tersebut laju oxidasi CBOD tinggal separohnya . Nilai Default 0 berarti membolehkan reaksi dalam keadaan an aerobic penuh . Perbandingan langsung antara data observasi BOD5 dan model output tidak dapat digunakan dengan menggunakan perhitungan internal CBOD oleh modul eutrofikasi , dikarenakan pengamatan lapangan dipengaruhi oleh respirasi alga dan penguraian alga alga carbon . Maka dari itu koreksi harus dibuat pada perhitungan internal model komputer sehingga ada perbandingan yang valid dengan pengamatan lapangan . variabel baru ini disebut sebagai bottle BOD , yang dapat ditulis pada persamaan sebagai berikut : Persamaan 4 – 10



Yang mana :



Persamaan diatas dapat memberikan estimasi yang rendah dari pengamatan dalam botol BOD disebabkan karena tidak melibatkan faktor koreksi penguraian detritus carbon alga yang pada gilirannya tergantung pada sejumlah phytoplankton yang tak terlibat . Perlu dicatat yang ditetapkan pengguna model adalah laboratorium “botol” CBOD dan laju nitrifikasi .Nilai konstanta laju nitrifikasi laboratorium 0 , berarti ada penggunaan inhibitor nitrifikasi .



102



4.5.1 Nitrification Sebagai tambahan , kehilangan oksigen yang nyata berasal dari proses nitrifikasi yang dap at ditampilkan dalam persamaan reaksi sebagai berikut :



yang mana setiap 1 mg Nitrogen Amonia akan mengo ksidasi 2(32/14) mg oksigen yang diperlukan . Expresi kinetic untuk nitrifikasi di modul Eutrofikasi berisi 3 hal yaitu konstanta orde satu , suku koreksi temperatur , dan koreksi konsentrasi DO yang rendah . Hal yang pertama dan kedua adalah standar dan hal yang ketiga adalah menunjukkan penurunan laju nitrifikasi sebagai akibat turunnya DO menuju nol .Pengguna model dapat menentukan konstanta laju setengah jenuh , saat mana laju nitrifikasi berkurang dan hanya tinggal separo .Nilai default adalah nol yang mana badan air dalam keadaan an aerobic . 4.5.2 Denitrifikasi Dalam kedaan konsentasi DO / Dissolved Oxygen / kelarutan oksigen yang rendah , denitrifikasi adalah sebagai sumber CBOD



Untuk setiap mg nitrate yang tereduksi membutuhkan carbon sebanyak 5/4 (12/4) mg , yang akan mengurangi CBOD sebanyak 5/4 (12/14) (32/12) mg . Denitrifikasi bukan penyebab kehilangan nyata di kolom air , tetapi menjadi penting dalam simulasi an aerobic benthos . Expresi kinetic untuk denitrifikasi di modul Eutrofikasi berisi 3 hal yaitu konstanta orde satu , suku koreksi temperatur , dan koreksi konsentrasi DO yang rendah . Hal yang pertam dan kedua adalh standar dan hal yang ketiga adalah menunjukkan penurunan denitrifikasi sebagai akibat turunnya DO menuju nol .Pengguna model dapat menentukan konstanta laju setengah jenuh



103



4.5.3 Pengendapan CBOD Proses penting dari transformasi CBOD adalah pengendapan CBOD , proses pengendapan adalah proses fisik , pengendapan CBOD dan Phytoplankton ke dalam lapisan dasar pada akhirnya akan meningkatkan kebutuhan oxygen (SOD/Sediment Oxygen Demand) . Apabila debit air besar dan kecepatan air tinggi , sediment dapat terangkat dalam prsoses resuspensi . Nilai dari pengendapan CBOD ditentukan oleh pengguna model WASP dengan menentukan nilai kecepatan pengendapan partikell (Vs3) dan mentukan fraksi partikel CBOD (1-fD5) yang mana fD5 adalah kecepatan pengendapan fraksi terlarut yang merupakan fungsi waktu . 4.5.4 Pertumbuhan Phytoplankton Secara produksi , fixsasi carbon photosintesa adalah produksi dari oksigen terlarut , laju produksi oksigen dan pengambilan nutrient adalah proporsional terhadap laju pertumbuhan phytoplankton hal ini secara stochiometetry tetap . Pada mana untuk setiap mg pertumbuhan phytoplankton memproduksi 32/12 mg O2 Sebagai tambahan bahwa ada tambahan oksigen dari pertumbuhan phytoplankton apabila terjadi kekurangan nutrient amonia dan phytoplankton mulai menggunakan nitrat , yang mana pada awal nitrat diserap terjadi reduksi menjadi amonia yang memproduksi oksigen .



Dalam Hal ini setiap mg carbon phytoplankton yang terproduksi memerlukan nitrate dan memproduksi oksigen sebesar (48/14) mg O2 . 4.5.6 Respirasi Phytoplankton Oksigen dalam perairan kadarnya menurun dalam kolom air sebagai hasil respirasi phytoplankton yang merupakan kebalikan dari proses photosintesa .



yang mana C4 adalah carbon phytoplankton dalam mg/L , Dalam mana setiap mg carbon phytoplankton memerlukan 32/12 oksigen bagi keperluan respirasi . 104



4.5.7 Peluruhan Phytoplankton Kematian phytoplankton akan memberi carbon organik , yang kemudian akan dioksidasi , Pernyatan kinetic dalam modul eutrofikasi rsesirkulasi phytoplankton carbon ke CBOD menggunakan laju peluruhan orde satu dan rasio stochiometri oksigen ke carbon sebesar 32/12 4.5.8 Kebutuhan Oygen Sediment (Sediment Oxygen Demand / SOD) Sebagaiman telah diuraikan bahwa SOD memegang peranan penting dalam perimbangan oxygen dalam perairan , proses pelapukan bahan organik dalam dasar perairan akan menyebabkan permintaan Oxygen dalam dasar perairan meningkat . Modul Eutrofikasi menyediakan dua opsi flux /aliran oksigen yaitu input deskiptive dan prediksi perhitungan . Pilihan pertama untuk jaringan segment pada kolom air , yang mana persamaan kinetic dapat dilihat pada persamaan diatas . Nilai pengamatan SOD harus diberikan pada segment kol om air yang kontak dengan lapisan benthos .Perubahan temperatur musiman dapat mempengaruhi SOD dengan melalui koefisient temperatur . Kerangka perhitungan yang menghubungkan pertukaran kolom air dengan Benthos secara prinsip di ambil dari kajian danau Erie yang menghubungkan interaksi sedimen kolom air yang di ajukan oleh Di Toro dan Connoly (1980) . Untuk lapisan benthos dengan ketebalan D j , persamaan kesetimbangan CBOD dan DO dapat disajikan dalam gambar tersebut di atas . Modul Eutrofikasi WASP membolehkan parameter pengendapan dalam Benthos secara detail yang man tidak hanya melibatkan laju / kecepatan ke bawah tetapi juga laju resuspensi / kecepatan bawah . Dalam hal ini neto flux particulate dalah perbedaan laju pengendapan dan resuspensi Salah satu keputusan pertama yang berhubungan dengan lapisan Benthos adalah menentukan kedalamnya ., ada dua faktor yang mempengaruhi keputusan ini . Yang pertama menunjukkan kedalaman yang cukup dari ketebalan lapisan active , kedalaman mana lapisan sediment dipengaruhi oleh pertukaran kolom air . Yang kedua adalah suatu kebijakan model yang merefleksikan waktu riwayat atau memori yang masuk akal dalam lapisan sediment . Lapisan yang terlalu tipis maka sediment benthos akan “ mengingat” dia hanya di pengaruhi oleh pengendapan material yang terjadi selama 1 samapi 2 tahun . Apabila lapisan terlalu tebal maka model akan “merata ratakan “ sejarah yang terlalu panjang , yang tidak merefleksikan 105



dalam hal ini phospor , sebagai misal tejadi pengurangan sedimen phospor sebag ai akibat dari pengurangan debit phospor dari waste water treatment plan . Pemilihan kedalaman benthos bersama dengan laju sediment secara spatial menjadi rumit Reaksi dekomposisi yang mengendalikan komponen persamaan k esetimbangan masa dekomposisi karbon alga dan pemecahan an aerrob benthos organik carbon . Kedua reaksi ini adalah menyerap oksigen dan secara cepat menyebabkan konsentrasi negative , ini mengindikasikan pengurangan oleh sediment daripada oksidasi .Konsentrasi negative yang terhitung dap at dipertimbangkan sebagai setara dengan oksigen yang mereduksi produk akhir dengan rangkaian reaksi redox yang terjadi dalam sediment . Persamaan 4 - 11



Disebabkan perhitungan konsentrasi oksigen positive dalam lapisan air diatas , hal ini diasumsikan bahwa reduksi keluarga karbon (setara dengan negative oksigen) , yang ditansportasikan permukaan benthos dikombinasikan dengan ketersediaan oksigen dan di oksidasi ke CO2 dan H2O sebagai akibatnya kadar oksigen di kolom air berkurang .



106



Tabel berikut ini meringkas reaksi parameter benthic CBOD dan DO . Nilai parameter diambil dari kajian modelling muara sungai Potomac .



4.6 Implementasi Model Untuk mensimulasi DO / Kelarutan oxygen dengan menggunakan modul Eutrofikasi WASP , maka harus dipersiapkan dataset , yang menentukan environment , transport , boundary .Lebih lanjut akan dijelaskan pada sub bab sub bab dibawah ini . Modul Eutrofikasi dapat menerapkan proses proses kinetic yang telah dijelaskan diatas , modul eutrofikasi menyediakan pilihan empat pendekatan yaitu 1) Streeter – Phelps , 2) Modifier Streeter – Phelps , 3) Full Linear DO Balance , 4) Non Linear DO balance yang untuk lebih rinci dijelaskan pada sub bab sub bab dibawah ini . Input Empat level modul eutrofikasi untuk menyelesaikan kesetimbangan DO memerlukan dataset / himpunan data yang dipersiapkam dalam empat bagian yaitu Environment , Transport , Boundary dan Transformation .Pendekatan empat tingkat



7 dari 8 dari variabel Eutro yang berpartisipasi dalam



kesetimbangan DO dapat dilihat pada tabel dibawah ini :



107



4.6.1 Streeter – Phelps Kesetimbangan DO / Dissolved Oxygen yang paling sederhana adalah persamaan BOD – DO Streeter – Phelps yang dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut : Persamaan 4 – 12



Persamaan 4 -13



Yang Mana S ki adalah variabel source / sumbber atau sink / serapan untuk vriabel “i” dalam segment dalam satuan mg/L-day koefisien dan konstanta laju kinetik diberikan pada tabel diatas , dan kecuali C 5 di intepretasikan sebagai total dan bukan hanya Carbon BOD , persamaan ini baik digunakan dalam kondis i debit rendah . Environ Parameter Kelompok parameter ini sebagai dasar model , termasuk segmentasi dan pengendalian simulasi System , Pilih “Simulate” untuk CBOD dan DO , bypass untuk 6 sistem yang lain .Untuk aplikasi ini , CBOD mewakili BOD ultimate . Segment , Segment kolom air didefinisikan sebagai standart , apabila hendak mensimulasikan pengendapan CBOD , pengguna model harus menambahkan segment benthos dibawah segment standar kolom air . Segment benthos bertindak sebagai sumber dan serapan material organik . Transpor Parameter Number of Flow Field , Untuk mensimulasi settling pengguna model harus memilih Solid 1 dalam kondisi advective dan juga mimilih kolom air .



108



Particulate Transport m3/sec , Variabel waktu laju pengendapan dan resuspensi / umbalan untuk particulate CBOD menggunakan Solid 1 dapat dimasukkan dalam segment . Untuk setiap field flow / medan aliran ditentukan luas penampang melintang pada sambungan segment selanjutnya variabel waktu pengendapan dapat dimasukkan dalam satuan m / day . secara internal laju kecepatan akan dilkalikan dengan penampang melintang sebagai debit yang membawa bahan organik particulate keluar dari kolom air . Boundary Parameter kelompok parameter ini terdiri dari konsentrasi syarat batas , beban limbah , kondisi awal Boundary Concentration mg/L , Pada setiap segment batas harus ditentukan nilai CBOD , dan DO , Segment batas ditandai oleh aliran dari luar jaringan dalam hal ini , aliran anak sungai , dan aliran downstream Wate Loads Kg/day , Beban limbah , Untuk setiap point source variabel waktu konsentrasi CBOD , dan DO harus ditetapkan , beban dapat berupa dari industri , perkotaan , run off . Solid Transport Field , Medan transport yang berhubungan dengan particulate CBOD ditetapkan dalam field 3 untuk kedua duanya. Solid Density g/cm3 , Nilai berat jenis 0 dapat dimasukkan untuk CBOD , dan DO Initial Concentration mg / L , Konsentrasi CBOD , dan DO dapat dimasukkan untuk setiap segment . dan konsentrasi 0 untuk parameter yang tidak disimulasi NH 3 , NO3 , PO4 , PHYT , ON, OP akan ditetapkan oleh model . Dissolved Fraction , Nilai fraksi terlarut CBOD dan DO untuk setiap segment harus ditentukan ,nilai DO adalah 1 , hanya particulate CBOD akan menjadi subjek pengendapan . Transformation Parameter Parameter transformasi adalah parameter spatial yang dimasukkan dalam segment yang antara adalah nilai konstantan kinetik , dan nilai parameter yang lain Water Temperature , Temperatur air dapat diinputkan 109



Sediment Oxygen Demand g/m 2/day , Variabel zaliran Sediment Oxygen Demand dan koefisient temperatur untuk setiap segment dapat ditentukan nilai diberikan pada segment kolom yang berhubungan dengan segment benthos . CBOD De Oxygenation Rate 1/day . Laju konstanta De oxygenasi dan koefisient temperatur , dapat di tentukan , nilai default 0.0 menandakan tidak ada limit oxygen . Reaeration Rate 1/day , Terdapat 3 pilihan dasar untuk menentukan laju , yaitu konstanta laju reaerasi tunggal , konstanta laju reaerasi waktu dan segment tetap . kontanta laju reaerasi penghitungan aliran dan angin . Hal ini telah dibahas pada Streer – Phelps diatas . 4.6.2 Modified Streeter – Phelps Modifikasi Streeter – Phelps membagi Biological Oxygen Demand , kedalam fraksi Carbonaceous dan Nitrogenous , dan membolehkan variabel waktu ditetapkan . Ini akan lebih realistik dengan kalibrasi dengan data pengamatan dan dapat digunakan untuk alokasi beban limbah di rencanakan pada debit rendah . Gambar dan persamaan berikut memuat modifikasi Streeter – Phelps untuk kesetimbangan oksigen .



110



Gambar 4.3 BOD Modifikasi Streeter – Phelps Persamaan 4 -14



Persamaan 4 -15



111



Persamaan 4 – 16



Yang Mana S



ki



adalah variabel source / sumber atau sink / serapan untuk vriabel “i” dalam segment



dalam satuan mg/L-day koefisien dan konstanta laju kinetik diberikan pada tabel diatas , dan sebagai tambahan menggunakan suku :



Untuk menetapkan sistem ini dalam persamaan dalam modul Eutrofikasi , System 1 dalam hal ini NH 3 harus diintepretasikan sebagai Nitrogenous BOD daripada sebagai Ammonia .Dalam hal ini NBOD dinyatakan sebagai total Kjeldahl Nitrogen (TKN) , apabila pengukuran langsung NBOD tersedia . Dan biasanya system 1 (Amonia) dikalikan faktor 4.57 sebagai kontrol terhadap data NBOD . Environ Parameter Kelompok ini mendefinisikan aliran advective dan dispersive . System Pilih “Simulate” untuk NH3 , CBOD dan DO dan bypass untuk 5 sistem yang lain , untuk implementasi ini sistem NH3 digunakan untuk mewakili Nitogenous BOD sebagimana di expresikan oleh TKN (Total Kjehdal Nitrogen) . Segments , Kolom air harus di definisikan sebagai standar , apabila CBOD dan NBOD akan disimulasikan sebagi settling / mengendap maka pengguna model garus menambah segment benthos dibawah segment standar kolom air .Segment Benthos akan bertindak sebagi sumber dan serapam bahan organik .



112



Transport Parameter Number of Flow Field , Untuk mensimulasi settling pengguna model harus memilih Solid 1 dalam kondisi advective dan juga memilih kolom air . Particulate Transport m 3/sec , Variabel waktu laju pengendapan dan resuspensi / umbalan untuk particulate CBOD dan ON menggunakan Solid 1 dapat dimasukkan dalam segment . Untuk setiap field flow / medan aliran ditentukan luas penampang melintang pada sambungan segment selanjutnya variabel waktu pengendapan dapat dimasukkan dalam satuan m / day . secara internal laju kecepatan akan dikalikan dengan penampang melintang sebagai debit yang membawa bahan organik particulate keluar dari kolom air . Boundary Parameter kelompok parameter ini terdiri dari konsentrasi syarat batas , beban limbah , kondisi awal Boundary Concentration mg/L , Pada setiap segment batas harus ditentukan nilai CBOD , NBOD , dan DO , Sistem NH3 mewakili NBOD yang dinyatakan dalam TKN (Total Kjehdal Nitrogen) Segment batas ditandai oleh aliran dari luar jaringan dalam hal ini , aliran anak sungai , dan aliran downstream Wate Loads Kg/day , Beban limbah , Untuk setiap point source variabel waktu konsentrasi CBOD , NBOD dan DO harus ditetapkan , beban dapat berupa dari industri , perkotaan , run off , Sistem NH 3 mewakili NBOD yang dinyatakan dalm TKN (Total Kjehdal Nitrogen) Solid Transport Field , Medan transport yang berhubungan dengan particulate CBOD dan ON ditetapkan dalam field 3 untuk kedua duanya. Solid Density g/cm3 , Nilai berat jenis 0 dapat dimasukkan untuk CBOD , NBOD dan DO Initial Concentration mg / L , Konsentrasi CBOD , NBOD dan DO dapat dimasukkan untuk setiap segment . , Sistem NH3 mewakili NBOD yang dinyatakan dalm TKN (Total Kjehdal Nitrogen) , dan konsentrasi 0 untuk parameter yang tidak disimulasi NO 3 , PO4 , PHYT , ON, OP akan ditetapkan oleh model .



113



Dissolved Fraction , Nilai fraksi terlarut CBOD ,NBOD dan DO untuk setiap segment harus ditentukan ,nilai DO adalah 1 , hanya particulate CBOD dan NBOD akan menjadi subjek pengendapan . Transformation Parameter Parameter transformasi adalah parameter spatial yang dimasukkan dalam segment yang antara adalah nilai konstantan kinetik , dan nilai parameter yang lain Water Temperature , Temperatur air dapat diinputkan Sediment Oxygen Demand g/m2/day , Variabel zaliran Sediment Oxygen Demand dan koefisient temperatur untuk setiap segment dapat ditentukan nilai diberikan pada segment kolom yang b erhubungan dengan segment benthos . CBOD De Oxygenation Rate 1/day . Laju konstanta De oxygenasi dan koefisient temperatur , dapat di tentukan , nilai default 0.0 menandakan tidak ada limit oxygen . NBOD DeOxygenation Rate 1/day , Laju konstanta de oxygenasi BOD dan koefisent temperatur dapat dimasukkan Reaeration Rate 1/day , Terdapat 3 pilihan dasar untuk menentukan laju , yaitu konstanta laju reaerasi tunggal , konstanta laju reaerasi waktu dan segment tetap . kontanta laju reaerasi penghitungan aliran dan angin . Hal ini telah dibahas pada Streer – Phelps diatas . 4.6.3 Full Linear DO Balance Kesetimbangan Linear Penuh DO / Dissolved Oxygen membedakan proses NBOD (Nitrogenous BIological Oxygen Demand) kedalam mineralisasi dan Nitrifikasi dan menambah pengaruh photolisa dan respirasi



114



phytoplankton dari level data phytoplankton yang disediakan , yang dapat dilihat pada gambar sbb :



Gambar 4.4 Kesetimbangan DO Full Linear Persamaan 4 -17



Persamaan 4 -18



115



Persamaan 4 -19



Persamaan 4 -20



Persamaan 4 – 21



Yang Mana S



ki



adalah variabel source / sumber atau sink / serapan untuk vriabel “i” dalam segment



dalam satuan mg/L-day koefisien dan kontnata laju kinetik diberikan pada tabel ditas , dan sebgai tamabahan menggunakan suku :



Konstanta konsentrasi phytoplankton yang digunakan dalam kesetimbanagn DO dalam kondisi awalnya menggunakan satuan ug/L Chloropyl a , Apablia ratio carbon pada chlorophyl tidak dimasukkan maka nilai default 30 akan digunakan . Fraksi partikel CBOD dan ON dihubungkan dengan transpor field 3 , settling bahan organik .



116



Environ Parameter Parameter ini menggambarkan dasar model , termasuk dalam hal ini segmentasi , dan kontrol simulasi . System , Pilih “Simulate” untuk NH3 , NO3 , CBOD , DO dan ON , Pilih Constant untuk PHYT dan bypass untuk PO4 dan OP Segment , Segment Kolom air seyogyanya didefinisikan sebagai standar , Apabila terdapat settling maka pengguna model harus menambahkan segment benthos dibawah , segment kolom air . Segment benthos berlaku sebagai sumber dan serapan bahan organik . Model perhitungan dalam segment benthos diabaikan . Tranport Parameter Kelompok parameter ini mengambarkan aliran advective dan dispersive . Number of Flow Field , Untuk mensimulasi settling pengguna model harus memilih Solid 1 dalam kondisi advective dan juga mimilih kolom air . Particulate Transport m 3/sec , Variabel waktu laju pengendapan dan resuspensi / umbalan untuk particulate CBOD dan ON menggunakan Solid 1 dapat dimasukkan dalam setiap segment . Untuk setiap field flow / medan aliran ditentukan luas penampang melintang pada sambungan segment selanjutnya variabel waktu pengendapan dapat dimasukkan dalam satuan m / day . secara internal laju kecepatan akan dikalikan dengan penampang melintang sebagai debit yang membawa bahan organik particulate keluar dari kolom air . Boundary Parameter kelompok parameter ini terdiri dari konsentrasi syarat batas , beban limbah , kondisi awal Boundary Concentration mg/L , Pada setiap segment batas harus ditentukan niali NH3 , NO3 , ON , CBOD , dan DO , Segment batas ditandai oleh aliran dari luar jaringan dalam hal ini , aliran anak sungai , dan aliran downstream



117



Wate Loads Kg/day , Beban limbah , Untuk setiap point source variabel waktu konsentrasi NH 3 , NO3 , ON ,CBOD dan DO harus ditetapkan , beban dapat berupa dari industri , perkotaan , run off dan apabila ada beban phytoplankton harus dalam bentuk kg carbon /hari Solid Transport Field , Medan transport yang berhubungan dengan particulate CBOD dan ON ditetapkan dalam field 3 . Solid Density g/cm 3 , Nilai berat jenis 0 dapat dimasukkan untuk NH3 , NO3 , ON , CBOD dan DO Initial Concentration mg / L , Konsentrasi NH3 , NO3 , ON , CBOD dan DO dapat dimasukkan untuk setiap segment . Nilai rata rata phytoplankton ug chloropyl /L harus ditetapkan , dan akan dikonvers ikan menjadi mg Phytoplankton / L , nilai default carbon ke chloropyl adalah 30 . dan konsentrasi phytoplankton menjadi konstan , nilai PO4 dan OP yang 0 akan ditetapkan oleh model . Dissolved Fraction , Nilai fraksi terlarut NH3 , NO3 , ON , CBOD dan DO untuk setiap segment harus ditentukan ,nilai DO adalah 1 , hanya particulate CBOD dan ON akan menjadi subjek pengendapan . Transformation Parameter Parameter transformasi adalah parameter spatial yang dimasukkan dalam segment yang antara lain adalah nilai konstantan kinetik , dan nilai parameter yang lain Water Temperature , Temperatur air dapat di inputkan Sediment Oxygen Demand g/m 2/day , Variabel zaliran Sediment Oxygen Demand dan koefisient temperatur untuk setiap segment dapat ditentukan nilai diberikan pada segment kolom yang berhubungan dengan segment benthos . Nitrogen Mineralization Rate 1/day , Konstanta laju mineralisasi dan koreksi temperatur untuk Nitrogen organik terlarut dapat di masukkan Nitrification Rate 1/day , Konstanta Laju dan koefisent koreksi temperatur untuk amonia nitrogen dapat di inputkan , nilai default 0 menyatakan tidak ada hambatan oksigen . CBOD De Oxygenation Rate 1/day . Laju konstanta De oxygenasi dan koefisient temperatur , dapat di tentukan , nilai default 0.0 menandakan tidak ada limit oxygen . 118



Reaeration Rate 1/day , Terdapat 3 pilihan dasar untuk menentukan laju , yaitu konstanta laju reaerasi tunggal , konstanta laju reaerasi waktu dan segment tetap . kontanta laju reaerasi penghitungan aliran dan angin . Hal ini telah dibahas pada Streer – Phelps diatas . Photosyntesis Rate 1/day , Konstanta laju pertumbuhan phytoplankton dan temperatur , untuk simulasi kesetimbangan DO yang mana dinamika phytoplankton di bypass maka laju pertumbuhan harus merefleksi rata rata cahaya , dan keterbatasan nutrient . Respiration Rate 1/day , Nilai rata rata konstanta laju respirasi phytoplankton dan koefisient temperatur dapat dimasukkan kedalam segment 4.6.4 Non Linear DO Balance Persamaan Kesetimbangan Non linear DO / Dissolved Oxygen menambah masukan pada konsentrasi DO pada suku persamaan kesetimbangan linear DO yang telah diuraikan pada sub bab diatas .Masukan menjadi penting dalam rangka hambatan Nitrifikasi dan CBOD , pada saat terjadi konsentrasi oksigen yang rendah . Untuk level analysis ini , kesetimbangan DO linear yang telah di presentasikan diatas ditambah dengan masukkan suku oksidasi carbon , Denitrifikasi dan Nitrrifikasi , Terminologi atau suku ini dipresentasikan pada tabel



diatas . Parameter Environment , Transport dan Boundary



sama dengan persamaan



kesetimbang DO linear . Dan tambahannya adalah : Nitrification Rate 1/day , Laju Nitrifikasi dan koefisien temperatur untuk Amonia Nitrogen terlarut masing masing



dapat ditentukan dengan konstanta K12C dan K12T , Koefisient setengah jenuh untuk



keterbatasan oksigen dalam Nitrifikasi menggunakan KNIT . Apabila nilainya 0.0 berati tidak ada hambatan oksigen Denitrification Rate 1/day , Laju konstanta Denitrifikasi dan koefisient temperatur untuk Nitrat Nitrogen yang terlarut masing masing ditetapakan dengan K20C dan K20T , Koefisient setengah jenuh Nitrifikasi menggunakan untuk keterbatasan oksigen dalam denitrifikasi menggunakan KNO3 . Apabila nilainya 0.0 berarti tidak ada hambatan oksigen



119



CBOD De Oxygenation Rate 1/day , Laju konstanta oksigenasi CBOD dan koefisient temperature masing masing ditetapkan dengan KDC dan KDT , Konstanta setengah jenuh keterbatasan oksigen untk de oxygenasi Carbon ditetapkan sebagai KBOD , Apabila nilainya 0.0 b erati tidak ada hambatan oksigen



120