1

METODE PENGOLAHAN METODE PENGOLAHAN BIOLOGIBIOLOGI

2

Tujuan :

Pengolahan Biologis

Menghilangkan atau mengurangi kandungan senyawa organik atau anorganik dalam suatu air buangan

Fungsi ini dapat dicapai dengan bantuan aktifitas mikroorganisma gabungan (mixed culture) yang heterotrofik.

Mikroorganisma mengkonsumsi bahan-bahan organik untuk membentuk biomassa sel baru serta zat-zat organik, dan memanfaatkan energi yang dihasilkan dari reaksi oksidasi untuk metabolismenya

3

Mikroorganisma sangat tergantung pada zat organik yang terdapat dalam air buangan.

Apabila zat organik yang tersedia kurang mencukupi, maka mikroorganisma akan menopang hidupnya dengan mengkonsumsi protoplasma (respirasi endogen / endogenous respiration).

Jika kekurangan zat organik ini berlangsung terus, mikroorganisma akan mati kelaparan atau mengkonsumsi seluruh protoplasma hingga yang tersisa adalah residu organik yang relatif stabil.

4

Oksidasi biologis (aerobik) sempurna dari buangan organikOksidasi biologis (aerobik) sempurna dari buangan organik

energi

sintesis respirasi

endogenous

limbah organik CO2 + H2O

mikroorganismabaru

nonbiodegradableresidu

5

Proses biologis dapat dikelompokkan berdasarkan :

1. Pemanfaatan Oksigen

2. Sistem Pertumbuhan

3. Proses Operasi

6

Ditinjau dari pemanfaatan oksigennya, proses biologis untuk mengolah air buangan dapat dikelompokkan ke dalam empat kelompok utama, yaitu :

proses aerobik proses anaerobik proses anoksid dan kombinasi antara proses aerobik dengan salah

satu proses di atas.

7

Berdasarkan sistem pertumbuhannya, proses pengolahan biologis terbagi atas :

sistem pertumbuhan tersuspensi sistem pertumbuhan yang menempel pada

media inert yang diam atau kombinasi keduanya.

8

Proses biologis dapat pula dikelompokkan atas dasar proses operasinya. Ada tiga macam proses yang termasuk dalam cara pengelompokan ini, yaitu :

proses kontinyu dengan atau tanpa daur ulang proses batch proses semi batch

Proses kontinyu biasa digunakan untuk pengolahan aerobik air limbah kota dan industri, sedangkan proses batch atau semi batch lebih banyak digunakan untuk sistem anaerobik.

9

Lumpur Aktif

mikroorganisme hidup berkoloni menyerupai lumpur dapat menyerap dan mereduksi substrat

aerationtank

influentsettler

effluent

wastesludge

Activated Sludge

10 Lumpur aktifLumpur aktif

11

Endapan di Bak Sedimentasi

12

Perbandingan air sebelum dan sesudah diolah

13

Ciri-ciri sistem lumpur aktif :

1. Menggunakan lumpur mikroorganisma yang dapat mengkonversi zat organik terlarut dalam air buangan menjadi biomassa baru dan zat anorganik

2. Memungkinkan terjadinya pengendapan sehingga keluaran hanya sedikit mengandung padatan mikroba

14

3. Mendaur ulang sebagian lumpur mikroorganisma dari tangki pengendap ke reaktor aerasi, kecuali pada reaktor aliran yang teraduk baik (continuous stirred tank), kadang-kadang mikroorganisma tidak perlu didaur ulang

4. Kinerja pengolahan dengan lumpur aktif bergantung pada waktu tinggal sel rata-rata di dalam reaktor (mean cell residence time).

15

AERATION TANK

COMMUNITORBAR SCREEN MACRATOR

PUMP

AIR LIFT PUMP

AIR BLOWER

SETTLING TANK

CHLORINECONTACT TANK

SLUDGE DISPOSAL PIT

Activated Sludge

Sludge

Diagram Alir Proses Lumpur Aktif

16

Pengolahan dengan Lumpur Aktif

17

Bak aerasi

18

Sistem Aerasi: Diffuser System

19

Contoh Diffuser bentuk selinder

20

Contoh: Diffuser bentuk Disc

21

Sistem Aerasi: Surface Aeration

22

Bak Aerasi di Singapura

23

Udara dari Bak Aerasi: Diolah

24

25

Berbentuk kolam dengan kedalaman 2,5 ~ 5 meter dan luas hingga beberapa hektar

Penambahan oksigen dilakukan dengan pengadukan atau difusi udara

Kebutuhan energi antara 14 ~ 20 hp/sejuta gallon

Laguna Teraerasi

(Aerated Lagoons)

26

Aerated Lagoon

27

Laguna Fakultatif

(Facultative Lagoons)

Hanya bagian permukaan yang diaduk Sebagian padatan mengendap dan terdekom-

posisi oleh mikroorganisme anaerobik di dasar kolam, produknya dioksidasi oleh mikroorganisme yang tumbuh di atasnya

Kebutuhan energi antara 4 ~ 10 hp/sejuta gallon

28

Laguna aerobik mendegadrasi organik terlarut, tetapi menambah konsentrasi biomassa/mikroorganisma. Waktu tinggal hidraulik dalam laguna aerobik sekitar 1-3 hari.

Laguna fakultatif mengurangi BOD yang tersisa dan sebagian besar dari padatan tersuspensi dengan waktu tinggal sekitar 3-6 hari.

Bila padatan tersuspensi dari aliran keluar harus lebih kecil dari 50 mg/l, maka diperlukan sebuah laguna pengendapan.

AEROBIK FAKULTATIF PENGENDAPAN

air limbah

pencampuransempurna

endapan lumpurterdekomposisi

secara anaerobiksisa lumpur

effluent

29

Sistem laguna mempunyai efisiensi pengurangan zat organik yang tidak kalah bila dibandingkan dengan proses lumpur aktif.

Sistem laguna mempunyai kelebihan yaitu tidak diperlukan pengeluaran lumpur dari sistem.

Tetapi kelemahan yang nyata adalah memerlukan tanah yang relatif luas.

30

12

3

3 3

3

4 56

Diagram Alir Aerated Lagoon

Keterangan :Keterangan :1.1. Outfall sewerOutfall sewer2.2. Preliminary treatment (bar screen communitor)Preliminary treatment (bar screen communitor)3.3. Area-fac lagoon seriesArea-fac lagoon series4.4. Maturing lagoonMaturing lagoon5.5. Chlorination chamberChlorination chamber6.6. Effluent to OutfallEffluent to Outfall

31

Saringan Percik (Trickling Filters)

Merupakan sistem biologis unggun-terjejal (packed bed). Terdiri dari tumpukan batu atau bahan plastik sebagai medium penunjang (support medium) pertumbuhan lapisan mikroorganisma aerobik (biofilm) di permukaannya.

Tinggi media batu adalah 1 hingga 3 m, dengan ukuran media antara 6 -10 cm.

Media plastik dapat ditumpukkan hingga ketinggian 13 m dan dapat beroperasi dengan laju 4 gal/ft2.minute. Hal ini disebabkan hilang-tekan (pressure drop) dari bahan plastik lebih rendah dibandingkan dengan media batu.

32

Saringan percik tidak dapat mengurangi kandungan BOD lebih dari 85% secara ekonomis.

Sistem ini lebih mudah dan murah untuk dioperasi-kan dibandingkan dengan proses lumpur aktif.

33

Skema sederhana proses saringan percikSkema sederhana proses saringan percik

oksigen

karbon dioksida

udarabiofilm

medium

produk akhir

air limbahorganik

34

Sebagian dari aliran dapat disirkulasikan balik ke dalam sistem untuk mendapatkan aliran keluar dengan kualitas yang baik

waste water recycle effluent

TricklingFilter

rock orplastic

packing

Clarifier

effluent

sludge

35

Kontaktor Biologis Putar

(Rotary Biological Contactors)

Terdiri dari sejumlah piringan (discs) yang dipasang pada poros yang berputar.

Sekitar 40% dari volumenya terendam dalam tangki yang berisi air limbah.

Piringan adalah tempat pertumbuhan mikroorganisma (bio-film), dengan ketebalan 1 ~ 4 mm.

Piringan-piringan umumnya terbuat dari high density polyethylene dengan luas permukaan sekitar 37 ft2/ft3.

36

Suatu unit dapat berukuran hingga diameter 4 m dan panjang 8 m dengan luas permukaan 10.000 m2 dengan jumlah piringan mencapai ratusan.

Kinetika pengurangan BOD akan lebih baik bila dilaksanakan secara bertahap.

37

Suatu sistem kontaktor biologis biasanya terdiri dari 2-4 unit dipasang seri.

Kelebihan utama dari sistem ini dibandingkan dengan proses lumpur aktif adalah energi yang diperlukan relatif rendah, sehingga ongkos operasinya lebih murah.

waste watertreatedeffluent

plastic-disc media

rotatingbiologicalcontactor

38

Unit Rotary Biodisk

39

40

FINAL CLARIFIER

INFLUENT

SLUDGE REMOVAL

RECHARGE

RECYCLING

PRIMARY CLARIFIER ROTORDISK MODULE

EFFLUENT

CHLORINE

41

Diagram Alir Unit Rotary Biodisk

T

AIR BLOWER

AERATED FLOWEQUALIZATION PUMP

PRIMARYSEDIMENTATIONTANK

SLUDGEDIGESTION

TANK

FINALCLARIFIER

Sludge DryingBed

Sludge Cake toLandfill

1% Sodium HipokloritSolution in Water

COMMUNITORRECIRCULATING

PUMP

ROTATINGBIODISK

CHLORINECONTACT

TANK

CHLORINEINJECTION

TANK

Sludge Water Return

Gravity Drain Secondary Sludge

42

Perkembangan Baru: MBR

43

Contoh MBR tipe Submerged

44

MBR: Konsentrasi mikroba tinggi >>>> space kecil

45

MBR tipe Side Stream

46

47

48

49

50

51

Kutipan yang terkenal tentang Water Reuse dari Prof. T. Asano

(University of California at Davis)

Thus, water reuse has been dubbed as the greatest challenge of the 21st century as water supplies remain finite and water demands increase because of escalating populations and per capita consumption. Water reuse accomplishes two fundamental functions:

(1) the treated effluent is used as a water resource for beneficial purposes, and

(2) the effluent is kept out of streams, lakes, and beaches; thus, reducing pollution of surface water and groundwater

(Asano, 1998).

52

Peranan Pemanfaatan Air Limbah dalam Siklus Hidrologi

53

Teknologi Pengolahan Air Limbah dan Pemanfaatannya

54

Perubahan Kualitas Air dengan Berjalannya Waktu

55

Contoh Aplikasi Pemanfaatan Air Limbah Kota di Singapore (NeWater)

Pengolahan Air Limbah Kota, aplikasi pertama di Bedok Reservoir.

Secara kualitas air hasil olahan memiliki kualitas yang ‘lebih murni’ daripada air minum, akan tetapi saat ini air olahan (NeWater) digunakan sbg air industri.

Pada saat peresmian, air olahan diminum langsung oleh Lee Kuan Yew. Bila kita berkunjung ke NeWater, kita disuguhi air olahan tersebut, untuk meminumnya.

Proses Biologi(Activated Sludge)

Mikrofiltrasi (Membran)

Ultrafiltrasi(Membran)

Reverse Osmosis (RO)

Air Industri

56

Terima Kasih