Modul Ajar · Perencanaan Tempat Pemrosesan Akhir Sampah
Perencanaan Kapasitas & Umur Layanan: dari timbulan ke luas lahan
Tujuan pembelajaran
Setelah mempelajari bab ini, kamu akan mampu…
Kata kunci
Kata kunci Bab 3
3.1 · Proyeksi
Membedakan timbulan wilayah dan beban TPA
Tidak seluruh timbulan wilayah masuk ke TPA. Beban TPA ditentukan oleh cakupan pelayanan, pengurangan di sumber, dan pemulihan sebelum pemrosesan akhir.
Kerangka empat langkah
- Proyeksi timbulan wilayah — dari penduduk × timbulan per kapita;
- Penurunan menjadi beban TPA — cakupan × (1−ηr) × (1−ηp);
- Konversi massa → volume — densitas & rasio tanah penutup;
- Konversi volume → luas & umur — geometri timbunan & alokasi lahan.
Kerangka regulasi & sampling
Permen PU 03/PRT/M/2013 (Lampiran I) mewajibkan kebutuhan lahan TPA ditentukan dari proyeksi penduduk & timbulan per interval 5 tahun selama periode minimal 10 tahun (butir 3.3.2). Data timbulan eksisting diperoleh via sampling SNI 19-3964-1994 (kini 3964:2025):
Keterangan: S=jumlah contoh (jiwa); Cd=1 metropolitan/besar, 0,5 sedang/kecil; Ps=populasi (jiwa); K=keluarga contoh (KK); N=5 jiwa/KK. Interval 5 tahun konsisten dengan tahap zona (Subbab 3.4).
Proyeksi penduduk — tiga metode
Pilih metode sesuai karakter kota (deviasi terkecil / korelasi ≈1, Lampiran I):
| Metode | Persamaan | Karakter |
|---|---|---|
| Aritmatik | \(P_n = P_0(1+r n)\) | Linier, kota kecil/jenuh |
| Geometrik | \(P_n = P_0(1+r)^n\) | Proporsional, paling umum |
| Eksponensial | \(P_n = P_0 e^{r n}\) | Kontinu, kota berkembang pesat |
Keterangan: Pn=penduduk tahun ke-n (jiwa); P0=dasar; r=laju tahunan (desimal); n=tahun. Eksponensial ≈ geometrik untuk r kecil. Horizon 10–20 th (Pasal 36 ayat 2).
Besaran timbulan — acuan Permen PU (dipakai file MD)
Lampiran II PermenPU 03/2013 (dipakai pada bab-03-perencanaan-kapasitas-umur-layanan.md:40):
| Klasifikasi | Volume | Setara massa* |
|---|---|---|
| Kota besar | 3,0 L/orang/hari | ≈0,60 kg/orang/hari |
| Kota kecil | 2,5 L/orang/hari | ≈0,50 kg/orang/hari |
* Dengan ρs=200 kg/m³ (Lampiran IV contoh SPA) dan Fp=1,2 (faktor pemadatan pengumpul): 2,5 L×0,2 kg/L=0,50 kg; 3,0 L→0,60 kg. Bandingkan SNI 19-3983 (sedang 0,70–0,80 kg) sebagai pembanding — untuk kota sedang-kecil perbedaan <15%.
Keterangan: Qn=timbulan wilayah (kg/hari); q=per kapita (kg/org/hari) ≡ Ts·ρs; Ts=volumetrik (L/org/hari); ρs=densitas sumber 200 kg/m³.
Dari timbulan ke sampah masuk TPA — perkalian bertahap per 5 th
Keterangan: Pt=penduduk th t (jiwa); Ts=timbulan volumetrik (L/org/hari); ρs=200 kg/m³; εt=cakupan pelayanan (terkumpul); R3R,t=fraksi reduksi 3R (TPS3R/bank sampah/TPST) — skenario bertahap per interval 5 th (bukan konstan); MTPA,t=massa residu masuk TPA (kg/hari). Setara modul: Wn=Qn·ηl(1−ηr)(1−ηp) → ηl=ε, (1−ηr)(1−ηp)=1−R3R.
Keterangan: Wn=beban TPA; ηl=cakupan; ηr=reduksi sumber; ηp=pemulihan fasilitas. B3 rumah tangga terpisah.
ηr=25% dan ηp=30% bukan 55%, melainkan 1−0,75×0,70=47,5% tereduksi. Kekeliruan penjumlahan membuat beban diperkirakan terlalu kecil dan lahan kurang. Perhatikan pula: ηl rendah mengurangi beban TPA tetapi sampahnya ke sungai/bakar terbuka — perencanaan harus memakai cakupan akhir periode, bukan saat ini.
Skenario wajib: tanpa intervensi (batas atas) · target kebijakan · menengah realistis. Pasal 79: setelah 2025 hanya residu boleh ke TPA — jangan jadikan asumsi tanpa bukti fasilitas hulu sudah andal, atau TPA penuh prematur.
Komposisi juga bergeser: plastik 15,88% (2019) → 19,65% (2024); sisa makanan ~39–40%. Residu dengan plastik tinggi lebih ringan & sulit dipadatkan → volume per ton membesar.
3.2 · Densitas & penutup
Menggunakan densitas terpadatkan untuk menghitung kapasitas
Densitas yang digunakan dalam perhitungan volume adalah densitas sampah setelah dipadatkan di dalam sel, bukan densitas sampah di sumber.
Tabel 3.2 — Densitas menurut mata rantai (acuan file MD: PermenPU Lamp. IV + praktik internasional)
| Titik | Densitas tipikal | Dasar |
|---|---|---|
| Di sumber / wadah | 200 kg/m³ | PermenPU Lamp. IV (contoh SPA) |
| Terkumpul / kompaktor (Fp=1,2) | 240–400 kg/m³ | Lamp. II Fp=1,2; rasio SPA 4:1 → hingga ±800 kg/m³ muatan terpadatkan |
| Terpadatkan di sel (ρp) | 500–800 kg/m³ → desain 600–650 kg/m³ | Kisaran internasional saniter; verifikasi timbangan+topografi |
| Minimum wajib | 600 | Pasal 48 ayat (2) — densitas di sel, bukan di sumber |
Kesenjangan: modul internasional 595–740 (baik) vs MD 500–800 — rentang MD sudah mencakup. Nilai Indonesia datang 200 (organik basah) tetapi terpadatkan sering rendah karena alat terbatas (ekskavator/buldoser, bukan compactor roda baja). Setiap asumsi ρp harus dicatat agar dapat diaudit (MD 3.2.1).
Faktor penentu densitas terpadatkan
- Komposisi & kadar air — organik basah mudah dipadatkan, plastik/kayu elastis sulit;
- Jenis/berat alat — roda baja bergigi jauh lebih efektif daripada rantai;
- Jumlah lintasan — naik tajam pada 3–4 lintasan pertama, lalu melandai;
- Tebal lift — terlalu tebal tidak terpadatkan sampai dasar;
- Kemiringan kerja — permukaan landai lebih efektif (alat menaiki lereng).
Rasio tanah penutup — acuan MD Lamp. III
Lampiran III mengatur:
- Tanah penutup tidak kedap air (permeabel cukup, bukan lepas);
- Kemiringan harian cukup untuk melimpaskan hujan (tanpa genangan); kemiringan akhir grading terkontrol + tanah subur vegetasi;
- Gambar teknis menunjukkan ketebalan 20 cm per lapisan (acuan MD, vs 15 cm/6″ EPA sebagai pembanding);
- Bila tanah sulit diperoleh: material alternatif (inert, kompos — Pasal 9 ayat 3) atau penutup sementara; tanah antara dapat digali-pakai ulang.
Tabel 3.3 — Jenis penutup menurut MD
| Jenis | Tebal acuan MD | Frekuensi | Alokasi tipikal |
|---|---|---|---|
| Harian | ≈20 cm (Lamp. III) | Harian (saniter); ≤7 hr (terkendali) | ±60% dari Vc,tot |
| Antara | — (dapat dipakai ulang) | >7 hr nonaktif | ±20% |
| Akhir + tanah subur | grading terkontrol | Sekali | ±20% |
Pembanding internasional 15 cm (EPA) tetap dicantumkan sebagai varian; frekuensi harian/7 hr tetap Pasal 35 & 48.
Keterangan: kc = rasio volumetrik tanah penutup terhadap sampah terpadatkan (–). Praktik 1:4–1:5 (20–25%); MD pakai 0,25 konservatif. Setara modul rc=kc.
Keterangan: Vsel=volume sel termasuk penutup (m³); Vsampah=terpadatkan (m³).
Nilai lazim 0,15–0,25 (modul) mencakup 0,25 MD; Pedoman Cipta Karya 1,15 → 0,15.
Keterangan: AUF=densitas efektif (kg/m³); M=massa (kg); ρp=terpadatkan; kc=rasio MD. Untuk ρp=650 dan kc=0,25 → AUF=520 kg/m³ (sejalan modul 500 pada 600/0,20).
Tabel 3.2.3 (MD) — Faktor konversi ringkas
| Konversi | Faktor |
|---|---|
| Massa sumber → volume sumber | \(V_s = M / \rho_s\) |
| Volume sumber → terpadatkan | \(V_p = V_s·\rho_s/\rho_p\) |
| Terpadatkan → sel | \(V_{sel}=V_p(1+k_c)\) |
| Gabungan | \(V_{sel}=M_{TPA}/\rho_p·(1+k_c)\) |
Indikator kinerja: hitung AUF aktual = massa jembatan timbang / volume topografi berkala; selisih besar vs rencana = pemadatan buruk atau tanah boros.
Penurunan sebagai cadangan, bukan kapasitas
Settlement mencapai ~30% tinggi awal (biologis 12–21%), berlangsung belasan–puluhan tahun, tidak seragam → cekungan menahan air. Kaidah aman: jangan masukkan ke kapasitas rencana; ia adalah beban pemeliharaan pascatutup 20 th (Pasal 69).
3.3 · Volume & umur
Mengonversi massa kumulatif menjadi kebutuhan lahan
Perhitungan luas perlu memperhitungkan geometri lereng. Timbunan nyata tidak berbentuk balok sehingga volume efektifnya lebih kecil.
Kebutuhan volume — acuan MD (tahunan & kumulatif)
File MD menetapkan perhitungan per tahun t (interval 5 th, minimal 10 th):
Keterangan: Vt=kebutuhan volume sel th t termasuk penutup (m³/th); MTPA,t=massa masuk TPA th t (kg/th) — lihat 3.5a; ρp=ρc terpadatkan; kc=rasio MD (0,25).
Keterangan: Vtot=volume kumulatif N tahun (m³); N≥10 th. Bila r tetap, Vtot ≡ Mn=W0((1+r)n−1)/r →
Keterangan: Mn=massa kumulatif n th (ton); W0=beban th-1 (ton/th); r=laju tumbuh; n=horizon. Setara tahunan di atas bila beban tumbuh proporsional.
Keterangan: Vsampah=terpadatkan; Vsel=termasuk penutup; AUF=ρp/(1+kc). Untuk ρp=650 & kc=0,25 → AUF=520.
Geometri frustum & tinggi efektif Hef — menjembatani MD & modul
MD menggunakan tinggi efektif rata-rata Hef (memperhitungkan galian+ timbunan, Lampiran V kelas 3–10 m & 10–20 m; desain umum 8–12 m). Modul menghitung volume frustum H/3(A₁+A₂+√A₁A₂) dengan fb— keduanya setara via Hef=H·fb:
Keterangan: H=tinggi timbunan (m); A1=dasar; A2=puncak. Untuk bujur sangkar sisi a, lereng m:1 → puncak a−2mH.
Keterangan: fb=faktor bentuk; 1 balok, <1 frustum; H↑ → fb↓. Contoh H=15,m=3,≈200m → 0,62–0,65.
Luas lahan — MD: Hef & ffas vs modul ηa
Keterangan: Asel=luas sel penimbunan (m²); Hef=tinggi efektif rata-rata 8–12 m (umum kota sedang-besar, MD).
Keterangan: ATPA=total tapak (m²); ffas=faktor fasilitas 0,25–0,35 (penyangga, jalan, IPL, drainase, kantor). Lampiran III: lahan terbatas → sesuaikan tahapan. Setara modul: Atotal=A₁/ηa → 1+ffas=1/ηa (f_fas 0,30 ↔ ηa≈0,77).
Keterangan: ηa=rasio pemanfaatan 0,60–0,85; f_fas 0,30 ≡ ηa 0,77.
Tabel 3.4 — Alokasi lahan (MD: ATPA 9,4 ha vs modul 8,10 ha — beda dataset, bukan metode)
| Komponen | MD Kota 300rb (9,4 ha) | Modul (8,10 ha) |
|---|---|---|
| Area penimbunan | 7,22 ha (Vtot/Hef) | 4,70 ha (58%) |
| Fasilitas (f_fas 0,30) | 2,17 ha | 3,40 ha (penyangga 25%+jalan+IPL) |
Keterangan: n=umur layanan (th); Vtersedia=Asel·Hef; kumulatif tahunan lebih akurat karena Vtahunan tumbuh; indeks risiko Lampiran V: n<5 th → darurat lahan pengganti.
Keterangan: n=umur; Mkap=kapasitas massa (ton); W0=beban th-1 (ton/th).
Keterangan: r=laju tumbuh (desimal/th). Dibalik dari 3.9. Bila r tidak tetap (εt & R3R bertahap per 5 th) hitung tahun demi tahun kumulatif — sejalan MD: evaluasi kumulatif tabel.
Pers. (3.16) berlaku r tetap; bila cakupan/pengurangan berubah, hitung tahun demi tahun (sekaligus untuk penahapan zona).
Uji wajib Pasal 36: umur ≥10 th adalah lantai, bukan target. Jika <10 th, tambah lahan/tinggi, perbaiki pemadatan, turunkan rc, perkuat hulu, atau skema regional. Umur tepat 10 th berarti pencarian lokasi pengganti harus dimulai segera.
Referensi empiris: Leuwigajah 472 hr (sanitary) / 218 hr (open dumping) pada skenario terbatas; Muara Teweh Zona 2 ~30 th; studi lahan terbatas 4–4,6 th — variasi menegaskan rasio kapasitas-terhadap-laju sangat lokal.
3.4 · Zona & tanah
Dibangun bertahap, ditutup bertahap — interval 5 tahun
Membuka seluruh tapak sekaligus mahal dan menambah lindi. Zona membagi investasi, membatasi bukaan aktif, dan menyebar pekerjaan penutupan — umur zona tipikal 2–5 th, selaras interval 5 th Subbab 3.1.
Mengapa bertahap
Finansial — liner, pipa lindi, dan pekerjaan tanah terbesar; dibangun per zona menyebar investasi sepanjang umur.
Lingkungan — luas bukaan = hujan → lindi. Zona tertutup hanya rembesan kecil; membatasi bukaan adalah cara termurah menekan IPL.
Operasi — muka kerja terpusat → pemadatan & penutupan harian lebih baik daripada permukaan tersebar.
Hierarki: zona (beberapa tahun, tipikal 2–5 th) → sel/blok → sel harian — unit terkecil: sampah dihampar, dipadatkan, dan ditutup dalam satu hari operasi. Lebar muka kerja 3–4,5 m per truk; contoh saniter: 6,00×0,85×10,61 m, tanah harian 22,56 m³.
MD Pasal 1: lahan urug terkendali ditutup tanah ≥7 hari; saniter setiap hari — penentu status, bukan pilihan hemat tanah.
Alur tahapan pengembangan zona (MD)
- Zona 1 — bangun liner (bila saniter), kolam lindi, drainase, jalan, fasilitas; operasikan sel harian berurutan;
- Zona 2,3,… — konstruksi dimulai ±1 tahun sebelum zona aktif penuh (overlapping), memanfaatkan jalan & fasilitas bersama;
- Penutupan progresif — zona penuh → penutup antara, lalu penutup akhir + tanah subur + vegetasi (Lampiran III);
- Pascatutup — pemantauan lindi/gas & pemeliharaan penutup; lahan jadi ruang terbuka hijau (Pasal 9).
Contoh penahapan modul: Ijobalit blok 3 (10.684 m²) & blok 4 (24.497 m²), trench 1,5 m ×7 lift →298.202 m³, 10 th. Contoh MD: 4 zona (2026–28 ±160 rb m³; 2029–31 ±190 rb; 2032–34 ±217 rb; 2035–36 ±161 rb) — konstruksi berikutnya overlapping 1 th.
Neraca tanah penutup — MD vs modul
Keterangan: Vc,tot=total tanah penutup (m³); Vp,tot=terpadatkan total; MTPA,tot=massa kumulatif (kg); kc=0,25; ρp=ρc. Alokasi MD: harian ±60% (±86.585 m³), antara 20% (±28.862 m³), akhir 20% (±28.862 m³) untuk total ±144.308 m³ (Kota 300rb) — harian ≈28 m³/hari th-1.
Keterangan: Vtersedia=layak padat (m³); Vgalian=galian asli; pt=tak layak; s=penyusutan. Bandingkan kebutuhan (3.6–3.7) vs ketersediaan — neraca per zona, kekurangan di zona awal adalah risiko paling umum.
Sumber tanah: (a) cut on-site (selisih cut & fill dihitung), (b) borrow pit luar, (c) alternatif (kompos — Pasal 9 ayat 3 — atau inert). Tanah antara dapat digali-pakai ulang.
Tabel 3.5 — Pengembangan & penyusutan (modul; dipakai untuk Vtersedia)
| Jenis | Pengembangan saat gali (%) | Penyusutan saat padat (%) |
|---|---|---|
| Pasir | 10–15 | 5–12 |
| Kerikil | 8–18 | ≈5 |
| Lanau | ≈15 | ≈8 |
| Lempung biasa | 20–30 | ≈10 |
| Lempung berat | 30–40 | ≈10 |
Jika defisit
Tambah lahan sumber tanah di dalam/dekat tapak. Sederhana tetapi tambah lahan & angkutan menerus.
Pasal 48(3): “tanah dan/atau material lainnya yang dapat meloloskan air” → terpal geosintetik pakai ulang, busa, kompos (Pasal 9). Menghemat tanah dan ruang. Butuh anggaran & persetujuan; pedoman belum rinci.
Jangan atasi defisit dengan menurunkan frekuensi harian → mingguan; status turun menjadi controlled landfill (Pasal 1) dengan konsekuensi bau/vektor & regulasi kota besar.
Penutupan bertahap menyebar kebutuhan tanah akhir mengikuti jadwal zona; neraca harus tahunan. Tahapan pascatutup Pasal 39 & Lampiran III: pra–pelaksanaan–pascatutup.
Kalkulator 3.1
Proyeksi beban TPA — dari penduduk ke ton
Ubah penduduk, q, dan faktor hulu. Perhatikan perkalian: 25% + 30% ≠ 55%.
Contoh 3.1 & Kota Contoh MD
Simulator proyeksi — Skenario A/B & Kota 300rb
Skenario A/B (180rb) vs Kota Contoh MD 300rb: Ts 2,5L·ρs200, ε 60→80%, 1−R3R 80% per 5 th. Interval 5 th (Lampiran I).
Kota Contoh MD: Lampiran IV ρs200 & Fp1,2 → 2,5L≈0,50kg; kalkulator pakai q=Ts·ρs agar konsisten.
W₀ tahunan = 0 ton/th. Beban menengah realistis (≈56,7 ton/hr pada P₀ 180 rb) separuh dari tanpa intervensi — keputusan hulu paling menentukan kebutuhan lahan.
| Th | Beban (ton) | Kumulatif (ton) |
|---|
Kalkulator 3.2
Volume sel, luas frustum & faktor bentuk
Mₙ dari proyeksi → AUF → Vsel → geometri frustum. Lihat betapa fb mengecil saat H naik.
Contoh 3.2
Kalkulator kapasitas & lahan
AUF = ρc/(1+rc) · Vsel = H/3(A₁+A₂+√A₁A₂) · Atotal = A₁/ηa
Geometri frustum (bujur sangkar)
Sisi dasar a = 0 · sisi puncak a−2mH = 0 · A₂ = 0 m² · V balok = 0 m³
Faktor bentuk 0 — perhitungan balok (V/H) memberi A₁ hanya 3,02 ha vs kebutuhan nyata 4,70 ha pada contoh 15 m (kurang ⅓).
Alokasi rinci 8,10 ha vs faktor cepat 1,2 → 5,64 ha (selisih 44% karena penyangga 25%). Gunakan faktor cepat hanya untuk cek silang.
Kalkulator 3.3 & 3.4
Umur layanan lahan tersedia & neraca tanah
Contoh 3.3: 6,0 ha tidak cukup (7,1 th). Contoh 3.4: galian 2 m memberi defisit ~10%. Ubah parameter dan lihat sensitivitasnya.
Contoh 3.3–3.4
Kalkulator umur & neraca tanah
n = ln(1+Mkap·r/W₀)/ln(1+r) · Vtersedia = Vgalian(1−pt)(1−s)
Tiga perbaikan (H 15→20 m, hulu 25/30→30/40%, rc 20→15%) bersamaan hanya menaikkan 7,1→9,9 th — masih <10 th. Mondur: butuh ±6,05 ha dengan perbaikan tsb; wajar amankan ≥6,5 ha atau TPA regional.
| Th | Beban (ton) | Kumulatif | Sisa |
|---|
Sensitivitas — mana paling menentukan?
| Parameter +10% | Umur (th) | Δ |
|---|
Luas lahan & pengurangan hulu daya ungkit terbesar (≈+10–12%); tinggi timbunan hanya +3,8% karena mundur lereng. Meninggikan menambah risiko stabilitas tanpa banyak kapasitas.
Rangkuman — sinkron acuan MD (PermenPU Lamp. I–V)
Hal penting yang perlu diingat
- Kebutuhan lahan TPA dihitung per interval 5 tahun minimal 10 th (Lamp. I butir 3.3.2); timbulan → MTPA,t=Pt·Ts·ρs·εt·(1−R3R,t) bertahap — cakupan naik → beban naik, rencanakan pada akhir periode.
- Timbulan PermenPU 3,0 L (besar) / 2,5 L (kecil) ≈0,60/0,50 kg dengan ρs=200 kg/m³, Fp=1,2; SNI 19-3983 (0,70–0,80/0,625–0,70) sebagai pembanding.
- Proyeksi penduduk 3 metode — aritmatik P0(1+r n), geometrik P0(1+r)n, eksponensial P0ern — pilih deviasi terkecil.
- Densitas mata rantai: sumber 200 → terkumpul 240–400 (Fp) → terpadatkan 500–800 → desain 600–650 kg/m³ (wajib 600 Pasal 48); AUF=ρp/(1+kc).
- Tanah penutup MD: 20 cm/lapis, kc=0,25 (1:4) konservatif, alokasi 60% harian /20% antara (dapat dipakai ulang)/20% akhir; alternatif kompos Pasal 9.
- Volume: Vt=MTPA,t/ρp·(1+kc), Vtot=ΣVt; luas Asel=Vtot/Hef (Hef 8–12 m) dan ATPA=Asel(1+ffas) ffas 0,25–0,35 — setara modul frustum via Hef=H·fb (fb≈0,64).
- Umur n=Vtersedia/Vtahunan kumulatif tahunan; wajib ≥10 th (Pasal 36) — n<5 th (Lamp. V) darurat lahan pengganti.
- Zona 2–5 th, sel harian unit terkecil (terkendali ≥7 hr, saniter harian Pasal 1); Vc,tot=kc·MTPA,tot/ρp (≈144.308 m³ untuk Kota 300rb); defisit → borrow pit / kompos, jangan turunkan frekuensi.
Checkpoint
Uji pemahamanmu
Lima soal tentang beban multiplikatif, AUF, frustum, umur minimum, dan neraca tanah.
Diskusi
Pertanyaan diskusi
Buka petunjuk untuk mulai pembahasan.
Latihan
Latihan mandiri
Tandai tugas yang selesai; progres tersimpan di perangkat ini.
Referensi