Pengolahan Air Limbah dengan Proses Lump

Gratis

0
0
12
1 year ago
Preview
Full text

  See discussions, stats, and author profiles for this publication at:

Article

  · December 2015 CITATIONS

  READS 2,911

  1 author:

1 PUBLICATION CITATIONS

  

Pengolahan Air Limbah dengan Proses Lumpur Aktif

Rahayu Ningtyas*

  

Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung

Jalan Ganesa No. 10, Bandung, Indonesia

  • *Corresponding Author

  

Abstrak

Pengolahan air limbah secara biologis dilakukan untuk mengurangi tingkat BOD suatu limbah sehingga aman

dibuang ke lingkungan. Proses yang paling umum digunakan diantaranya adalah proses lumpur aktif. Proses ini

terdiri dari beberapa tahapan, yaitu sedimentasi primer, reaksi pada tangki aerasi, sedimentasi sekunder,

resirkulasi, serta penghilangan lumpur sisa. Limbah yang masuk ke dalam sistem disedimentasi untuk

mengendapkan partikel pengotor. Selanjutnya reaksi biokimia dengan komponen organik lumpur terjadi di

reaktor aerasi. Biomassa terbentuk karena adanya substrat dalam lumpur. Pengendapan biomassa terjadi dalam

tangki pengendapan sekunder. Bagian solid dalam tangki tersebut kemudian disirkulasi ke dalam tangki aerasi

untuk mempertahankan konsentrasi biomassa dalam reaktor sehingga berpengaruh tehadap efisiensi sistem.

Lumpur sisa dari pengolahan ini kemudian diarahkan menuju tempat pengolahan lumpur. Selain itu pada proses

ini terjadi nitrifikasi dan denitrifikasi oleh mikroba. Permasalahan yang sering terjadi pada proses lumpur aktif

diantaranya adanya fenomena bulking dan foaming yang disebabkan oleh bakteri berfilamen pada bak aerasi.

Seiring dengan perkembangan teknologi, proses sedimentasi sekunder dapat digantikan dengan membran

ultrafiltrasi. Saat ini proses lumpur aktif dapat digantikan dengan bioreaktor membran. Beberapa manfaat dari

bioreaktor membran diantaranya adalah efluen yang dihasilkan lebih baik, ruangan yang dibutuhkan lebih

sedikit, serta lumpur sisa yang dihasilkan lebih sedikit sehingga lebih hemat dan proses cleaning yang dilakukan

lebih sedikit intensitasnya.

  Kata kunci : proses lumpur aktif, activated sludge process, bioreaktor membran

1. Pendahuluan

  Proses pengolahan air limbah secara biologis dengan sistem biakan tersuspensi telah digunakan secara luas di seluruh dunia untuk pengolahan air limbah domestik. Proses ini secara prinsip merupakan proses aerobik dimana senyawa organik dioksidasi menjadi CO 2 , H 2 O, NH 4 dan sel biomassa baru. Sumber oksigen dapat diperoleh dengan cara aerasi. Sistem pengolahan air limbah dengan biakan tersuspensi yang paling umum digunakan adalah proses pengolahan dengan Sistem Lumpur Aktif (

  Activated Sludge Process ) [1].

  Beberapa karakteristik dari proses ini adalah kualitas air output yang tinggi. Namun proses ini cukup sulit diaplikasikan dibandingkan dengan metode penanganan limbah lain karena teknologi yang rumit serta konsumsi energi listrik yang lebih tinggi untuk proses aerasi [2].

  Saat ini, proses lumpur aktif sering digunakan pada penanganan limbah hasil dari reaktor konsumsi energi serta menghasilkan sedikit sisa lumpur. Tujuan dari penanganan dengan proses lumpur aktif diantaranya adalah penghilangan BOD, nitrifikasi, serta denitrifikasi [3]. Pada penghilangan BOD, umpan limbah dimetabolisme oleh mikroba pada lumpur aktif sebagai substrat sehingga terkonversi menjadi biomassa, air, karbon dioksida, dan gas lainnya. Pada proses nitrifikasi, terjadi oksidasi ammonia menjadi nitrit dan nitrat oleh bakteri. Sedangkan proses denitrifikasi, nitrit dan nitrat terkonversi menjadi gas, khususnya adalah gas nitrogen.

  Biomassa terpisah pada tangki sedimentasi sekunder sehingga mengalami flokulasi dan pengendapan. Hal ini menyebabkan bakteri, protozoa, dan mikroorganisme lain membentuk

  floc

  makroskopis sehingga dapat tersedimentasi [2]. Pelekatan mikroorganisme ini dibantu oleh matriks polisakarida yang dihasilkan oleh mikroba tersebut.

  Activated sludge floc dapat dilihat pada Gambar 1.

  

Process ), 2015, 1-11

  Gambar 1. Activated Sludge Floc [2]

  Terdapat empat proses utama yang terjadi pada sistem lumpur aktif, diantaranya adalah tangki aerasi, tangki pengendapan, resirkulasi lumpur, serta penghilangan lumpur sisa. Reaksi biokimia dengan komponen organik lumpur berada di biological reactor ( aeration tank ). Biomassa terbentuk karena adanya substrat dalam lumpur. Pengendapan biomassa terjadi dalam tangki pengendapan sekunder. Bagian solid dalam tangki tersebut kemudian disirkulasi ke dalam tangki aerasi untuk mempertahankan konsentrasi biomassa dalam reaktor sehingga berpengaruh tehadap efisiensi sistem. Lumpur sisa dari pengolahan ini kemudian diarahkan menuju tempat pengolahan lumpur. Sehingga dapat diketahui bahwa terdapat tiga jenis lumpur yang terlibat dalam proses ini, yaitu lumpur sisa, lumpur biomassa yang berada pada bak aerasi, serta lumpur sekunder yang berada pada tangki pengendapan [2]. Ilustrasi sederhana proses lumpur aktif dapat dilihat pada Gambar 2.

  Sebelum memasuki proses tersebut air limbah dapat diendapkan terlebih dahulu dalam bak pengendap awal. Bak pengendap awal berfungsi untuk menurunkan padatan tersuspensi sekitar 30-40 % serta BOD sekitar 25%. Air limpasan dari bak pengendap awal dialirkan menuju bak aerasi secara gravitasi. Di dalam bak aerasi ini air limbah dihembuskan dengan udara sehingga mikroorganisme menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah. Energi yang diperoleh mikroorganisme tersebut digunakan oleh mikroba untuk melakukan pertumbuhan sehingga di dalam bak aerasi terjadi perkembangan biomassa dalam jumlah yang besar. Mikroorganisme ini yang akan menguraikan senyawa polutan dalam air limbah [1].

  Gambar 2. Ilustrasi sederhana pengolahan limbah degan metode lumpur aktif [4] Air kemudian dialirkan ke tangki pengendapan sekunder. Di dalam tangki ini lumpur aktif yang mengandung massa mikroorganisme diendapkan dan dipompa kembali ke bagian

2. Proses Pengolahan

  inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi

  lumpur. Air limpasan dari tangki pengendapan sekunder dialirkan menuju bak klorinasi. Disini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh mikroorganisme patogen. Air dari proses klorinasi tersebut dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan proses ini air limbah dengan konsentrasi BOD 250-300 mg/L dapat diturunkan kadar BOD-nya menjadi 20-30 mg/L. Surplus lumpur dari keseluruhan proses ditampung dalam bak pengering lumpur sedangkan air resapannya ditampung kembali di bak penampung air limbah [1]. Mikroorganisme yang ditemukan pada bak aerasi diantaranya adalah bakteri, protozoa, metazoa, bakteri berfilamen, dan fungi. Sedangkan mikroorganisme yang paling berperan pada proses lumpur aktif adalah bakteri aerob [3]. Mikroorganisme memanfaatkan polutan organik terlarut dan partikel organik sebagai sumber makanan. Polutan organik terlarut dapat masuk ke dalam sel dengan cara absorpsi. Sedangkan partikel organik tidak dapat masuk ke dalam sel sebagai sumber makanan. Partikel organik pada limbah hanya menempel pada dinding sel (adsorpsi). Selanjutnya sel menghasilkan enzim agar dapat melarutkan partikel. Dengan cara ini, bakteri dapat menghilangkan polutan organik baik

  

Process ), 2015, 1-11

  C. Nilai dari MVLSS biasanya mendekati 65-75% dari MLSS [1].

  limbah dengan sistem lumpur aktif yaitu 0,2-0,5 kg BOD / kg MLSS, namun nilai tersebut dapat lebih tinggi dari 1,5 kg BOD/kg MLSS. Rasio F/M yang rendah menunjukkan bahwa mikroorganisme dalam tangki aerasi semakin produktif dalam memetabolisme limbah. Semakin rendah rasio F/M maka sistem pengolahan limbah semakin efisien [1].

  ratio. Standar F/M ratio untuk pengolahan

  dapat dikontrol dengan cara mengatur laju sirkulasi lumpur aktif dari tangki pengendapan sekunder yang disirkulasikan menuj bak aerasi. Semakin tinggi laju sirkulasi lumpur maka semakin tinggi pula nilai F/M

  ratio

  Nilai F/M

  S= konsentrasi BOD dalam effluent (kg/m 3 ) MLSS = Mixed liquor suspended solid (kg/m 3 )

  S = konsentrasi BOD dalam air limbah yang masuk (kg/m 3 ) V= volume reaktor (m 3 )

  Dengan : Q= debit air limbah yang masuk (m 3 /hari)

   

  ) .( /

  V MLSS S S Q M F .

  Parameter ini menunjukkan jumlah zat organik (BOD) yang hilang dibagi dengan jumlah mikroorganisme di dalam bak aerasi. Besarnya nilai F/M ratio umumnya ditunjukkan dalam kg BOD per kg MLSS per hari. Nilai F/M ratio dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut.

  d) Food to Microorganism Ratio atau Food to Mass Ratio (F/M Ratio )

  MVLSS merupakan material organik yang terkandung dalam MLSS, tanpa mikroba hidup, mikroba mati, serta hancuran sel. MVLSS diukur dengan memanaskan sampel filter yang telah kering pada temperatur 600-650

  yang terlarut maupun berupa partikel yang terdapat dalam limbah [5]. Nilai pH pada bak aerasi harus dikontrol agar sesuai dengan pertumbuhan mikroba. Untuk mengatur nilai pH maka dilakukan penambahan asam atau basa pada

  c) Mixed-Liquor Volatile Suspended Solids (MLVSS)

  C, dan ditimbang agar diketahui massanya [1].

  Campuran antara air limbah, biomassa, dan padatan tersuspensi lainnya yang berada di bak aerasi pada proses pemgolahan air limbah sering disebut mixed liquor. Sedangkan MLSS merupakan jumlah total dari padatan tersuspensiyang berupa material organik, mineral, serta mikroorganisme. MLSS dapat diketahui kadarnya dengan gravimetri, yaitu dengan cara menyaring lumpur dengan cara filtrasi, dikeringkan pada temperatur 105

  b) Mixed-Liquor Suspended Solid (MLSS)

  S = konsentrasi BOD dalam air limbah yang masuk (kg/m 3 ) V= volume reaktor (m 3 )

  Dengan: Q= debit air limbah yang masuk (m 3 /hari)

  

  . / . 3

  V S Q BebanBOD

  Beban BOD adalah jumlah massa BOD di dalam air limbah yang masuk ( influent ) dibagi dengan volume reaktor [1]. Beban BOD dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut. hari m kg

  a) Beban BOD (BOD Loading Rate atau Volumetric Loading Rate)

  Beberapa variabel operasional yang diperhatikan pada proses lumpur aktif diantaranya adalah sebagai berikut.

  Selain itu, terdapat penambahan urea dan asam posfat sebagai sumber N dan P untuk mibroba [6].

  mixed liquor .

3. Variabel Operasional dalam Activated Sludge Process

  

Process ), 2015, 1-11

e) Hydraulic Retention Time (HRT)

  Waktu tinggal hidraulik (HRT) merupakan waktu rata-rata yang dibutuhkan oleh

  influent

  pada tangki aerasi untuk menjalani proses lumpur aktif. Nilai HRT berbanding terbalik terhadap laju pengenceran.

  V D HRT

  SS e = padatan tersuspensi dalam effluent (mg/L) SS w = padatan tersuspensi dalam influent (mg/L) Umur lumpur dapat bervariasi antara 5-15 hari untuk sistem lumpur aktif konvensional. Umur lumpur pada musim dingin dapat lebih lama dibandingkan dengan saat musim panas.

1 Dengan:

  D= laju pengenceran (jam -1 )

  influent

  Q

  

  / 1000 . ) / (

  MLSS SV SVI g mL

  memasukkan mixed liquor dari bak aerasi ke dalam silinder kerucut volume 1 L dan dibiarkan selama 30 menit. Selanjutnya volume lumpur dicatat. SVI menunjukkan besarnya volume yang dapat ditempati 1 gr lumpur. Jika nilai MLSS <3.500 mg/L, maka nilai SVI standar adalah 50-150 mL/g [1]. Nilai SVI dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut. g mL

  Sludge Volume Index (SVI). Caranya adalah dengan

  Kemampuan pengendapan lumpur dapat diketahui dengan menentukan

  Parameter penting saat mengendalikan operasi lumpur aktif adalah beban organik/beban BOD, persebaran oksigen, serta pengendalian dan operasi pada tangki pengendapan. Tangki pengendapan memiliki dua fungsi yaitu untuk penjernihan (clarfification) dan pemekatan lumpur (thickening). Pengendapan lumpur tergantung pada rasio F/M dan umur lumpur. Pengendapan yang baik dapat terjadi jika lumpur mikroorganisme berada dalam fase saat sumber karbon dan sumber energi terbatas dan jika pertumbuhan bakteri rendah. Pengendapan lumpur dapat terjadi saat rasio F/M rendah. Dalam air limbah domestik, rasio F/M yang optimum yaitu antara 0,2-0,5. Sedangkan rata-rata waktu tinggal sel yang diperlukan untuk pengendapan yang efektif adalah 3-4 hari. Pengendapan yang tidak baik dapat terjadi karena gangguan terhadap parameter fisik (temperatur, pH), kekurangan substrat pada lumpur, serta kehadiran zat toksik yang dapat menyebabkan hancurnya sebagian flok yang sudah terbentuk.

   

  air limbah (m 3 /hari) Q e = laju effluent air limbah (m 3 /hari)

  Q w = laju

  f) Hydraulic Recycle Ratio / Rasio Sirkulasi Lumpur (HRT)

  Dengan: MLSS= Mixed Liquor Suspended Solid (mg/L) V= volume reaktor atau bak aerasi (m 3 )

   

  . ) (

  V= volume reaktor atau bak aerasi (m 3 ) Q= debit air limbah yang masuk bak aerasi (m 3 /jam)

  X SS Q SS

  Q

  Parameter ini menunjukkan waktu tinggal rata-rata mikroorganisme dalam sistem lumpur aktif. Jika HRT memerlukan waktu dalam jam, maka waktu tinggal sel mikroba dalam bak aerasi dapat mencapai hitungan hari. Parameter ini berbanding terbalik dengan laju pertumbuhan mikroba. Umur lumpur dapat dihitung dengan persamaan berikut. w w e e

  mean cell residence time ).

  Umur lumpur biasa dikenal juga dengan waktu tinggal rata-rata sel (

  g) Sludge Age (Umur Lumpur)

  Rasio sirkulasi lumpur adalah perbandingan antara jumlah lumpur yang disirkulasikan ke dalam bak aerasi dengan jumlah air limbah yang masuk ke dalam bak aerasi [1].

  V MLSS Umurlumpur hari . . .

  

Process ), 2015, 1-11

  Dengan: SV= Volume endapan lumpur dalam

  silinder kerucut setelah 30’

  pengendapan (mL)

h) Kebutuhan Oksigen

  Dalam kondisi aerob, oksigen dibutuhkan dalam metabolisme untuk menguraikan sumber karbon dan sumber nitrogen. Pada peristiwa denitrifikasi, oksigen dapat disimpan dalam tubuh mikroba [2].

  j) Pengaruh Aliran

  Besarnya aliran influent yang masuk harus dikontrol agar sesuai dengan kemampuan mikroba dalam mengonsumsi komponen organik dalam limbah dan selanjutya mengendap. Tingginya aliran dapat mempersingkat waktu pengolahan, namun jika aliran terlalu tinggi dapat menyebabkan mikroorganisme keluar hingga clarifier [7] .

i) Pengaruh Temperatur

  Permasalahan yang sering timbul pada proses lumpur aktif dapat dilihat pada Tabel 1 berikut. Tabel 1. Permasalahan dalam Activated Sludge Process [1]

  3. Pinpoint Floc Terbentuk flok berbentuk bola kasar dengan ukuran yang sangat kecil dan kompak. Ukuran flok yang lebih besar mempunyai kecepatan pengendapan yang lebih beasr, sedangkan agregat yang lebih kecil akan lebih lama mengendap.

  Temperatur cukup berpengaruh terhadap aktivitas biologis pada lumpur aktif. Temperatur operasi harus sesuai dengan mikroorganisme yang berada di lumpur aktif. Namun jika dibandingkan dengan sistem lain, proses lumpur aktif tidak terlalu sensitif terhadap perubahan temperatur. Jika kondisi operasi optimum mikoba tidak sesuai dengan kondisi operasi sistem, maka dapat dilakukan aklimatisasi terhadap mikroba [2]. Aklimatisasi merupakan proses adaptasi mikroba hingga dapat tumbuh pada kondisi operasi yang diinginkan secara bertahap.

  Terjadi ekses pertumbuhan mikroorganisme berfilamen dengan Mengurangi efektivitas kompaksi lumpur

  Bulking

  6. Filamentous

  Terjadi buih pada permukaan bak aerasi dalam jumlah yang besar dan dapat meluap menuju bak pengendapan akhir.

  Micothrix parvicella

  Terdapat senyawa surfaktan yang tidak dapat terurai, serta akibat berkembang biaknya Nocardia dan

  Scum Formation

  5. Foaming or

  Efluen yang keruh, menurunkan efisieni penghilangan BOD

  4. Rising Sludge Ekses dari proses denitrifikasi sehingga partikel lumpur menempel pada gelembung gas nitrogen yang terbentuk dan naik ke permukaan.

  SVI rendah, efluen keruh

  Kecepatan pengendapan lumpur berkurang. Pada kondisi buruk dapat mengakibatkan lumpur terlepas dari bak pengendapan akhir.

  No. Masalah Penyebab Masalah Pengaruh terhadap Sistem

  Mikroorganisme berada dalam jumla yang besar dan membentuk eksopolisakarida dalam jumlah besar (biofilm)

  bulking

  2. Nonfilamentous

  4. Permasalahan dalam Activated Sludge Process

  sludge yang mengendap pada bak

  menjadi tidak keruh,

  Effluent

  tidak membentuk flok, namun terdispersi menjadi flok kecil sehingga sulit mengendap.

  ludge

  Mikroorganisme dalam s

  (Dispersed Growth )

  1 Pertumbuhan terdispersi

  pengendapan akhir sedikit sehingga jumlah sirkulasi lumpur berkurang

  

Process ), 2015, 1-11

  Sistem ini terdiri dari bak aerasi berupa saluran berbentuk oval yang dilengkapi dengan rotor rotasi untuk aerasi. Saluran tersebut menerima limbah yang telah disaring dan memiliki nilai HRT mendekati 24 jam. Proses ini biasa digunakan untuk pengolahan air limbah domestik dengan komunitas kecil dan emerlukan luas lahan yang besar.

  Sistem aerasi dengan oksigen murni didasarkan pada prinsip bahwa laju transfer oksigen murni lebih tinggi dibandinkan dengan oksigen pada atmosfer. Pada proses ini efisiensi oksigen

  g. Pure Oxygen Aeration (Sistem Aerasi dengan Oksigen Murni)

  Sistem ini digunakan untuk mengolah limbah konsentrasi tinggi dan dioperasikan untuk beban BOD yang sangat tinggi. Waktu tinggal hidraulik untuk proses ini sangat singkat. Sistem ini juga beroperasi pada konsentrasi MLSS yang tinggi.

  f. High Rate Aeration (Sistem Aerasi Kecepatan Tinggi)

  Pada sistem ini limbah hanya diaerasi dalam tangki aerasi secara merata. Sistem ini dapat menahan shock load dan toksik.

  e. Completely Mixed System (Sistem Aerasi dengan Pencampuran Sempurna)

  Setelah mixed liquor bercampur dalam tangki reaktor kecil selama 20-40 menit, aliran tersebut kemudian dialirkan ke tangki penjerrnih dan lumpur dikembalikan ke dalam tangki stabilisasi dengan waktu tinggal 4-8 jam. Sistem ini menghasilkan sedikit lumpur.

  d. Contact Stabilization (Sistem Stabilisasi Kontak)

  Pada sistem ini limbah hasil pengendapan primer masuk ke dalam bak aerasi melalui beberapa saluran sehingga meningkatkan distribusi dalam tangki aerasi dan penggunaan oksigen lebih efisien. Proses ini juga dapat meningkatkan kapasitas sistem pengolahan [1].

  Masalah yang sering ditemukan pada sistem lumpur aktif dintaranya adalah

  c. Step Aeration (Proses dengan Aerasi Bertingkat)

  lebih rendah (<0,1 kg BOD/kg MLSS/hari) dibandingkan sistem lumpur aktif konvensional (0,2-0,5 kg BOD/kg MLSS/hari).

  2. Limbah yang masuk ke dalam reaktor tidak diolah dahulu dalam pengendapan primer.

  1. Waktu aerasi lebih lama (sekitar 30 jam) dibandingkan dengan sistem konvensional. Usia lumpur pun lebih lama hingga 15 hari.

  treatment) dengan ketentuan sebagai berikut.

  Proses ini biasa dipakai untuk pengolahan air limbah dengan sistem paket (package

  Penyebab lainnya adalah rendahnya DO, rendahnya rasio F/M, kekurangan nutrien pada limbah (sumber N/P), serta pH < 6 [3].

  Foaming dapat disebabkan oleh bakteri berfilamen Nocardia dan M. parvicella .

  terjadi ketika mikrorganisme berfilamen tumbuh dalam jumlah yang besar. Kerugian dari fenomena ini diantaranya kehilangan lumpur aktif yang besar sehingga mengurangi efektivitas pengolahan limbah, serta menyebabkan permasalahan lingkungan dan kerusakan pada alat [8]. Hal ini menyebabkan cairan supernatan yang dihasilkan memiliki tingkat kekeruhan yang cukup tinggi. Masalah lainnya adalah foaming. Terdapat beberapa foam yang tidak hilang dengan percikan air maupun antifoam.

  Bulking

  berubah menjadi keputih-putihan dan sulit mengendap.

  bulking. Bulking merupakan fenomena saat lumpur aktif

5. Modifikasi Proses

a. Extended Aeration System (Sistem Aerasi Berlanjut)

3. Sistem beroperasi dengan rasio F/M yang

b. Oxidation Ditch (Proses dengan Sistem Oksidasi Parit)

  

Process ), 2015, 1-11

  15-30 15-30 2-4 4 - 2-4 8-20 Kebutuhan udara

  , efisiensi tinggi akan bahan baku dan potensi daur ulang produk samping, serta ukuran alat yang lebih kecil [11]. Perkembangan penggunaan membran pada proses pengolahan limbah terjadi secara bertahap seiring dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan. Pada proses lumpur aktif terjadi proses aerasi, sedimentasi, dan penghilangan lumpur sisa [16]. Membran pada proses lumpur aktif dapat digunakan setelah proses sedimentasi. Saat ini telah berkembang teknologi bioreaktor membran untuk proses pengolahan limbah [13]. Bioreaktor membran menggabungkan proses tersebut dan mengatasi beberapa kekurangan pada proses lumpur aktif. Selain itu, bioreaktor membran biasa digunakan untuk menangani limbah dengan kandungan ammonia yang tinggi [14]. Perbedaan antara bioreaktor membran dan proses lumpur aktif dapat dilihat pada Tabel 3 berikut.

  scale up

  Secara umum, membran reaktor merupakan reaktor aliran sumbat yang mengandung tabung tambahan berupa material berpori atau padat di dalamnya [10]. Kelebihan dari teknologi ini diantaranya tidak melibatkan perubahan fasa atau tambahan bahan kimia, sederhana dalam konsep dan operasi, bersifat modular sehingga mudah

  75-85 75-85 90 85-90 60-70 75-95 85-95

  Efisiensi pengolahan (%)

  Qlumpur/Qli mbah (%) 50-150 50-150 20-30 40-100 5-10 50-150 25-50

  16-24 24-48 4-6 5 1,5-3 2-3 1-3 Rasio sirkulasi lumpur :

  Waktu aerasi (jam)

  (Qudara/Qair) >15 - 3-7 >12 2-3,5 >15 -

  Sludge age (hari)

  terlarut menjadi tinggi sehingga meningkatkan efisiensi pengolahan dan produksi lumpur.

  0,15-0,25 0,1-0,2 0,4-1,4 0,8-1,4 0,6-2,4 0,6-2,6 1,6-4 MLSS (g/L) 3-6 3-6 2-3 3-6 0,4-0,8 3-6 6-8

  Loading (kg/kg.hari)

  BOD- Volume

  (kg/kg.hari) 0,03-0,05 0,03-0,05 0,2-0,4 0,2-0,6 1,5-3 0,02-0,04 0,2-1

  BOD -MLSS Loading

  C o n ta c t S ta b il iz a ti o n M o d if ie d A e ra ti o n H ig h R a te A e ra ti o n P u re O x y g e n A e ra ti o n

  Kriteria E x te n d e d A e ra ti o n S y st e m O x id a ti o n D it c h S te p

A

e

ra

ti

o

n

  [1]

  Activated Sludge Process

  Perbedaan antara sistem tersebut dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Perbedaan modifikasi proses

6. Bioreaktor Membran: Inovasi dari Proses Lumpur Aktif

  

Process ), 2015, 1-11

  Proses Produksi Lumpur (kg/kg BOD) Submerged MBR 0-0,3 Structured media biological aerated filter (BAF) 0,15-0,25 Trickling filter 0,3-0,5 Proses lumpur aktif 0,6 Granular media BAF 0,63-1,06

  sehingga lebih efisien. Skema BRMA dapat dilihat pada Gambar 3.

  bulk

  Kemunculan BRM Aerasi (BRMA) dilatarbelakangi oleh rendahnya efisiensi proses aerasi konvensional pada pengolahan limbah secara biologis. BRMA merupakan alternatif yang baik untuk mencapai efisiensi aerasi yang tinggi. Mikroba pada BRMA berada dalam bentuk terikat /melekat pada media suport dan tumbuh dalam bentuk biofilm, tidak dalam bentuk suspensi. Kelebihan dari sistem BRMA adalah proses aerasi berlangsung melalui kontak langsung dengan mikroba tanpa melewati

  MBR karena dapat membatasi fluks maksimum yang dapat dicapai, membutuhkan pencucian, serta mengurangi umur membran [16]. Bioreaktor membran (BRM) dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis berdasarkan jenis limbah, yaitu bioreaktor membran untuk pemisahan biomassa, bioreaktor membran aerasi, dan bioreaktor membran ekstraktif. Aplikasi yang paling luas diantaranya adalah BRM pemisahan biomassa. Kedua BRM lainnya masih dalam tahap pengembangan dan belum diaplikasikan secara luas di industri. Proses lumpur aktif biasa dikombinasikan dengan BRM pemisahan biomassa.

  biofouling . Biofouling telah membatasi aplikasi

  Pada proses ini, membran tidak hanya berperan untuk memisahkan produk namun juga terjadi reaksi di dalam sistem membran. Peran membran dalam bioreaktor membran diantaranya adalah dapat meningkatkan konversi dengan penghilangan langsung produk, meningkatkan kontak antara fasa yang bereaksi, serta dapat digunakan untuk reaksi multifasa [10]. Mikroorganisme dan lumpur aktif yang menempel pada membran akan membentuk lapisan biofilm sehingga menyebabkan

  Tabel 4. Perbandingan produksi lumpur [15]

  Tabel 3 Perbandingan membran bioreaktor dan proses lumpur aktif [10]

  Berdasarkan Tabel 3, salah satu kelebihan dari membran bioreaktor adalah sedikitnya lumpur yang dihasilkan pada membran bioreaktor. Jika dibandingkan dengan proses pengolahan limbah lainnya, lumpur yang dihasilkan oleh sistem membran bioreaktor termasuk yang paling sedikit. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 4.

  72% 100% Perbandingan Area 30% 100%

  Lumpur ($/hari) 34,65 48,3 Perbandingan Biaya Operasi

  Biaya Operasi ($/hari) 8,37 11,25 Biaya Penanganan

  (kW) 4,65 6,25 Jumlah Lumpur (m 3 /hari) 0,069 0,963

  Membran Bioreaktor Proses Lumpur Aktif Luas Area (m 2 ) 33,4 100,3 Kebutuhan Listrik

  Gambar 3. Bioreaktor membran aerasi [9] Bioreaktor Membran Ekstraktif (BRME) merupakan tipe bioreaktor membran yang ditekankan pada peningkatan efisiensi pengolahan limbah toksik dengan cara mengekstrak senyawa toksik tersebut dan

  

Process ), 2015, 1-11

  kemudian ditransfer menuju biofilm mikroba Konfigurasi bioreaktor membran pemisahan ya. Teknologi konvensional untuk fungsi ini biomassa pada awalnya berupa bioreaktor dan adalah dan adsorpsi karbon modul membran yang terpisah atau biasa

  steam stripping

  namun teknologi ini masih meninggalkan dikenal dengan BRM eksternal. Namun residu kontaminan pekat yang harus dibuang. kemudian muncul konfigurasi BRM dengan Selain itu, BRME lebih hemat karena biaya membran yang terendam langsung dalam pembuangan limbah dapat dipangkas dan biaya bioreaktor. Perbedaan konfigurasi dapat dilihat pengoperasian bioreaktor lebih murah pada Gambar 5. dibandingkan biaya listrik yang dibutuhkan untuk proses konvensional. Efisiensi dari BRME pun lebih tinggi dengan metode konvensional. Skema alat BRME dapat dilihat pada Gambar 4.

  (a) Gambar 4. Bioreaktor membran ekstraktif [9]

  BRM pemisahan biomassa banyak digunakan hingga skala industri. BRM tipe ini digunakan untuk menggantikan peran bak sedimentasi sekunder pada proses lumpur aktif sehingga pemisahan tidak lagi tergantung pada karakteristik pengendapan lumpur. Manfaat yang diperoleh dari BRM diantaranya adalah penghematan ruang kualitas efluen yang lebih baik, retensi sempurna terhadap mikrba sehingga konsentrasi biomassa dapat dibuat setinggi-tingginya sekaligus sebagai proses

  (b) desinfeksi terhdap efluen tanpa penambahan zat kimia. Lumpur sisa yang terbentuk dari

  Gambar 5. Bioreaktor membran (a) konfigurasi proses BRM juga lebih sedikit, atau bahkan eksternal, dan (b) konfigurasi terendam [9] tidak ada. Sedangkan pada proses lumpur aktif

  Bioreaktor membran jenis lainnya adalah lumpur sisa yang dihasilkan sangat banyak

  Implanted Ends-Free Membrane Bioreactor .

  sehingga proses pembuangan lumpur dapat Bioreaktor jenis ini memiliki membran yang menghabiskan 50% dari total biaya tertanam dalam satu modul bersama dengan pengolahan. lumpur aktif serta karbon aktif untuk menghilangkan pengotor berupa zat organic

  

Process ), 2015, 1-11

  aerobic biofilm reactor”, Department of

   [10]

  [9]

  Resorces Wastewater Operator Certification, 2010. [8] Seman, D.L., “Activated sludge microbiology”, Youngstown WWTP.

  study guide”, Wisconsin Department of Natural

  [7] Marx, C., “Introduction to activated sludge

  

  [6]

  process control”, State of Michigan Department of Environmental Quality.

  [4] Pipeline, Spring 2003, Vol.14, No.2. [5] Snyder, R.; Wyant, D., “Activated sludge

  troubleshooting”, Ohio Water Environment Association, 2010.

  [3] Anderson, P., “Activated sludge design, startup, operation, monitoring, and

  Sanitary and Environment Engineering, Federal University of Minas Gerais, Brazil, 2007.

  [2] Sperling, M.V., “Activated sludge and

  serta warna dan bau [17]. Kelebihan dari bioreaktor jenis ini adalah kemungkinan

  [1] Sholichin, M., ”Pengelolaan air limbah: Pro ses pengolahan air limbah tersuspensi”, Jurusan Teknik Pengairan, Universitas Brawijaya, 2012.

  Daftar Pustaka

  Teknologi membran saat ini mulai banyak diaplikasikan, khususnya untuk pengolahan limbah. Kelebihan yang dimiliki oleh teknologi ini dapat menggantikan teknologi konvensional yang ada sehingga lebih memberikan keuntungan. Tidak heran jika perkembangan aplikasi teknologi membran diperkirakan akan terus meningkat.

  1/60 2/12 0,5/15 Metode recovery Chlorine backwash Chlorine backwash Chemical soak

  Backpulse, relax Frekuensi cleaning (menit/ menit)

  Ukuran pori (µm) 0,4 0,1/0,4 0,04 Metode cleaning Relax Relax

  Konfigurasi Vertikal Horizontal Vertikal Ukuran modul (m 2 ) 0,8 105 31,6

  Hollow fiber Hollow fiber

  Jumlah instalasi 1.578 374 331 Membran Flat sheet

  Tabel 5. Perbandingan bioreaktor membran [20] Kubota Mitsubishi -Rayon Zenon

  yang lebih rendah dari bioreaktor jenis membran yang terendam [10]. Cleaning dapat dilakukan untuk menghindari fouling . Perawatan membran dapat dilakukan secara rutin dengan tambahan reagen 100-500 mg/L natrium hipoklorit yang dilakukan secara mingguan hingga bulanan. Sedangkan untuk menangani fouling dapat dilakukan cleaning dengan tambahan reagen 0,3-0,5 w/w natrium hipoklorit. Industri membran cukum banyak diaplikasikan di berbagai aspek kehidupan, namun penggunaannya untuk industri pengolahan air mencapai 23% dari total aplikasi membran atau paling tinggi dibandingkan penggunaan membran untuk industri lain. Survey ini dilakukan pada tahun 2008 . Terdapat beberapa perusahaan dunia yang fokus terhadap industri membran diantaranya Kubota (Jepang), Mitsubishi-Rayon (Jepang), dan Zenon (Kanada). Rincian bioreaktor membran yang dihasilkan oleh ketiga industri di atas dapat dilihat pada Tabel 5 berikut.

  fouling

  

  

Process ), 2015, 1-11

  Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, 2014.

  

  

  [11]

   [12]

  

   [13]

  

   [14] Dewanti, B.S.D, “Pengolahan limbah cair industri secara aerobic dan anoxic dengan

  Membrane Bioreactor (MBR)”, Laboratorium

  Teknologi Biokimia Jurusan Teknik Kimia Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya, diakses pada Oktober 2015.

  [15]

  

   [16]

  

   [17]

  

   [18]

  

  [19]

  

Dokumen baru

Dokumen yang terkait

Analisis komparatif rasio finansial ditinjau dari aturan depkop dengan standar akuntansi Indonesia pada laporan keuanagn tahun 1999 pusat koperasi pegawai
14
346
84
Studi Kualitas Air Sungai Konto Kabupaten Malang Berdasarkan Keanekaragaman Makroinvertebrata Sebagai Sumber Belajar Biologi
23
168
28
Berburu dengan anjing terlatih_1
0
45
1
Hubungan antara Kondisi Psikologis dengan Hasil Belajar Bahasa Indonesia Kelas IX Kelompok Belajar Paket B Rukun Sentosa Kabupaten Lamongan Tahun Pelajaran 2012-2013
12
185
5
Analisa studi komparatif tentang penerapan traditional costing concept dengan activity based costing : studi kasus pada Rumah Sakit Prikasih
48
780
147
Upaya mengurangi kecemasan belajar matematika siswa dengan penerapan metode diskusi kelompok teknik tutor sebaya: sebuah studi penelitian tindakan di SMP Negeri 21 Tangerang
26
202
88
Preparasi dan Karaterisasi Nanopartikel Zink Pektinat Mengandung Diltiazem Hidroklorida dengan Metode Gelasi Ionik.
7
51
92
Aplikasi keamanan informasi menggunakan teknik steganografi dengan metode Least Significant Bit (LSB) insertion dan RC4
33
171
221
Hubungan motivasi belajar dengan hasil belajar pendidikan agama islam siswa kelas V di sdn kedaung kaliangke 12 pagi
6
98
71
Hubungan kecerdasan emosional dengan hasil belajar pada mata pelajaran ekonomi di kelas X SMA Darussalam Ciputat Tangerang Selatan
16
121
101
Laporan hasil kerja praktek di Pusat Litbang Sumber Daya Air
1
82
1
Sistem komputasi model gerak lurus dengan pesawat atwood berbasis mikrokontroler
2
69
1
Sistem Informasi Pengolahan Data Pertanian di Badan Pelaksana Penyuluhan Pertanian Perikanan dan Kehutanan BP4K Kabupaten Sukabumi
10
84
1
Studi Perbandingan Sikap Sosial Siswa dengan Menggunakan Model Pembelajaraan Kooperatif Tipe Two Stay Two Stray dan Think Pair Share Pada Mata Pelajaran IPS Terpadu
3
48
84
Tahapan membuat form single tabel dengan
1
13
6
Show more