BIOREMEDIASI FASE LIQUID

OLEH KELOMPOK 2BIOREMEDIASI FASE LIQUIDVolatilization Control

Metode-metode untuk memperbaiki transfer yang efisien dengan sedikit penguapan yang telah dikembangkan untuk mengurangi pembebasan dari senyawa mudah menguap. Salah satu sistem adalah cairan. Beberapa senyawa dapat dihilangkan oleh sistem aerob lain atau sistem anaerob. Pemilihan dari sebuah sistem anaerob akan mengeliminasi kebutuhan dari aerasi dan meminimalkan penguapan. Kontaminasi pembuangan air mengandung campuran dari senyawa halogen alifatik dan hidrokarbon menjadi anaerobically dehalogenated sebelum sistem aerob digunakan untuk degradasi dari hidrokarbon. Suspended BioreaktorsAktivasi proses endapanAktivasi proses endapan adalah suspended growth reactor yang beroperasi di dalam cara metabolisme aerob. Hubungan proses sebuah aliran pembuangan dengan preformed biomassa di dalam sebuah tanki aerasi.Activated Sludge Proses

Proses dasar

Proses lengkap terdiri dari dua unit proses : sebuah tanki aerasi dan sebuah tanki sedimentasi. di dalam bioreactor ,tanki aerasi, pembuangan, dan biomassa adalah campuran yang lengkap dan aerasi. Tindakan mencampur dari penghematan udara di dalam sebuah proses aktivasi endapan dibawah kondisi yang pantas, aktivasi biomassa mampu dari menurunkan banyak pembuangan organik sebagai sebuah sumber energy dengan mineral untuk H2O,CO2, dan pertumbuhan sel.

Settling Tank, Pre Sedimentation before Treatment

Untuk aliran rezim diberikan substrat organik, dan populasi mikroba, tingkat mineralisasi kontaminan organik adalah berfungsi utama dari jumlah rata-rata waktu tinggal sel, seperti yang dibahas sebelumnya. Penurunan respon pengobatan. Karena tingkat kelulusan bagi banyak bahan kimia berbahaya sangat lambat, bioreaktor ditangguhkan harus dirancang untuk mempertahankan mean cell residence time (MCRT) tinggi, MCRT dapat ditingkatkan dengan mengurangi tingkat di mana lumpur yang terbuang.

AplikasiPengalaman dengan proses powder activated carbon (PACT) di terutama akibat mengobati aliran produksi limbah industri yang mengandung bahan kimia terus-menerus pada konsentrasi yang berbahaya. Sebagian besar aplikasi telah di kilang minyak dan petrokimia industri. Proses Alternatif AXIC anoxic (AAO) Proses AAO adalah modifikasi proses lumpur aktif yang menyediakan pengobatan urutan aerobik dan aerobik. Proses ini awalnya dikembangkan untuk menghilangkan fosfor. Namun, kemampuan untuk memberikan dehalogenation anaerobik sebelum mineralisasi aerobik telah meningkatkan minat dalam proses ini untuk bahan kimia berbahaya. Proses ini dapat dioperasikan sebagai proses oksik lengkap, sebagai proses anoxic, atau sebagai sistem -aerobic anaerob gabungan. Proses anoxic dapat dioperasikan sebagai nitrat mengurangi, sulfat mengurangi, metabolisme metanogen, atau kombinasi urutan. Typical Arrangements of Alternative Anoxic Oxic Processes

Susunan proses itu memberikan optimisasi dari banyak cara metabolik. reaktor anaerobik adalah bentuk untuk mineralisasi dehalogenasi dari banyak kompleks senyawa aromatik, dan reactor aerobic adalah bentuk untuk mineralisasi dari perubahan produk. Reactor pertama juga akan digunakan dalam cara anoxik untuk senyawa halogenasi yang merespon dehalogenasi dalam mengurangi kondisi sulfat atau mengurangi kondisi nitrate. sistem serupa dengan tipe aktivasi proses endapan.

Sequencing Batch Reactor SBR adalah bentuk khusus dari pengolahan lumpur aktif di mana semua proses perawatan berlangsung dalam tangki reaktor. Proses ini memperlakukan air limbah dalam mode batch dan setiap batch diurutkan melalui serangkaian tahap perawatan. Pada SBR, operasi degradasi aerobik dan pemisahan mikroba terjadi pada unit/tangki yang sama. Pada SBR terdapat 5 langkah operasi yang berurutan yaitu:Pengisisan limbah cair(fill)Aerasi(biodegradasi),terjadinya reaksi biologis untuk memecah zat pencemarPengendapan(sedimentasi), untuk memisahkan mikrobaBuang(draw)Siaga(iddle)

Pada saat fill, influen air limbah dimasukkan ke dalam biomassa sehingga volume air di dalam tangki bertambah hingga taraf maksimum. Ada tiga cara fill yaitu static fill (tanpa pengadukan atau aerasi), mixed fill (pengadukan tanpa aerasi), dan aerated fill. Tahap fill dihentikan jika tangki sudah penuh. Reaksi biokimia yang dimulai pada saat fill akan selesai selama tahap react.

Pada tahap ini udara ditambahkan ke tangki untuk membantu pertumbuhan biologial dan proses ke tahap berikutnya berikutnya. Reaksi dibedakan menjadi dua, bergantung pada konsentrasi oksigen terlarut: (1) mixed react (konsentrasi oksigennya rendah atau kondisi anoxic /anaerobic) (2) aerated react (konsentrasi oksigennya tinggi). Pembuangan lumpur atau sludge selama react adalah cara yang sederhana untuk mengendalikan umur lumpur. Akhir dari fase reaksi ditentukan oleh waktu atau taraf air di dalam tangki.

Berikutnya adalah fase endap (settle). Selama fase ini terjadi pemisahan lumpur di dalam tangki dengan volume lebih dari 10 kali daripada klarifir konvensional yang digunakan di dalam activated sludge konvensional. Perlakuan ini menjamin lapis lumpur (sludge blanket) tetap tertinggal di dalam tangki pada saat fase buang (draw) dan tidak ikut meluap sebelum proses draw selesai. pencampuran dan aerasi berhenti selama tahap ini untuk memungkinkan padatan yang mengendap pada dasar tangki.

Pada tahap ini terjadi pembuangan limbahSetelah draw usai, tangki siap menerima masukan baru air limbah lagi. Pada beberapa modifikasi SBR, setelah tuntas tahap draw tersebut, tangki harus menunggu dulu. Jika prosesnya seperti ini maka periodenya disebut siaga (idle). Fixed Biofilm ReactorSalah satu pengolahan limbah yang sederhana, ekonomis dan ramah lingkungan adalah sistem biofilm. Biofilm merupakan suatu lingkungan kehidupan yang kusus dari kelompok mikroorganisme yang melekat pada suatu permukaan padat dalam lingkungan perairan. Pada dasarnya prinsip kerjanya yaitu lapisan biofilm yang melekat pada medium akan menguraikan senyawa senyawa polutan yang ada di dalam air limbah misalnya BOD, COD, ammonia, phosphor dan lainnya. Pada saat bersamaan dengan menggunakan oksigen yang terlarut di dalam air senyawa polutan tersebut akan diuraikan oleh mikro-organisme menjadi biomasa.

Pengolahan air limbah dengan proses biofilm mempunyai beberapa keunggulan antara lain: pengoperasian mudah, lumpur yang dihasilkan sedikit, dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi, tahan terhadap fluktuasi jumlah air limbah maupun fluktuasi konsentrasi, pengaruh penurunan suhu terhadap efisiensi pengolahan kecil.

Biofilm didefenisikan sebagai material organik terdiri dari mikroorganisme terlekat pada matriks polimer(materi polimer ekstraseluler) yang dibuat oleh mikroorgaisme itu sendiri, dengan ketebalan lapisan biofilm berkisar antara 100 m- 10 mm yang secara fisik dan mikrobiologis sangat kompleks. Keberadan mikroorganisme yang melekat pada suatu media menyebabkan elektron aseptor, elektron donor, dan nutrien yang dibutuhkan harus dibawa kepada mikroorganime melalui mekanisme difusi atau proses transpot massa yang lain. Kombinasi antara efek transpot massa yang terjadi dibarengi dengan reaksi(biologis) membuat pemodelan pada sistem biofilm berbeda dan lebih rumit dibandingkan pemodlan pada sitem pertumbuhan tersuspensi.

Secara konvensional lapisan biofilm ini digambarkan dengan model rata paralel dengan media pada gambar berikut:

Proses degradasi bahan organik secara aerobik pada biofilm tidak jauh berbeda dengan mikroorganisme tersuspensi. Degrdasi substrat terjadi akibat konsumsi substrat dan nutrien oleh mikroorganisme pada biofilm, dengan menggunakan oksigen sebagai elektron akseptor apabila proses berjalan secara aerobik. Oleh karena melalui lapisan biofilm, maka konsentrasi substrat terbesar akan berada pada permukaan biofilm dan menurun dengan penambahan kedalaman biofilm. Hal ini disebut sebagai diffusion limited. Adanya difusi terbatas dapat menjadi salah satu kekurangan biomass biofilm di dalam penyisihan limbah cair.

Pertumbuhan dan Pelepasan Biofilm Pertumbuhan biofilm sangat tergantung pada jenis mikroorganisme yang tumbuh pada permukaan media, dan jenis media yang digunakan. Secara umum ada 3 fase didalam daur hidup biofilm. Fase tersebut adalah pelekatan biofilm pada media, fase pertumbuhan dan fase pelepsan. Fase pertumbuhan biofilm terdiri tasa fase induksi, log akumulasi dan plateu.

Faktor yang mengontrol perkembangan , komposisi dan struktur biofilm adalah:

Kondisi permukaan substratKondisis permukaan mikroorganismeKondisi fisika-kimia sebagian besar air(T,pH,salinitas,ion,bahan organik)Konsentrasi bahan organik yang tersedia sebagai substratMorfologi mikroorganismeAktivitas fisiologikal mikroorganismeLysis organisme biofilmKonsumsi oleh protozoaAktivitas invertebrataFormasi gelembung gas pada zone anoksik dan anaerobikErosi dan sloughingUsia biofilmKondisi hidrolis(laju aliran, gaya geser)Keberadaan zat anti mikroorganisme

Fase pelepasan dapat disebabkan oleh satu/lebih faktoe yaitu: erosi, abrasi, sloughing, dan mekanisme predator. Erosi adalah penghilangan materi kecil biofilm secara kontinyu yang merupakan mekanisme pelepsan yang paling umum ddidalam proses biofilm. Erosi ini dapat disebakna oleh berbagai macam faktor, tapi faktor gesekan dari aliran air adalah faktor yang paling utama, oleh karena itu erosi biofilm sering disebut sebagai shear loss.Abrasi terjadi apabila partikel bertumbukan dengan biofilm dan melepaskannya dari media. Hal ini terjadi terutama pada saat backwashing. Sloughing adalah proses dimana sebagian besar biofilm hilang.

Schulz(2005) mengklasifikasikan reaktor dengan pertumbuhan melekat menjadi:Fixed Bed Reactor: Trickling filter, Submerged fixed bed reactor, biofilterRotating Biological contactor: rotating disc contactor dan rotating cage reaktor.Fluidized Bed : Moving Bed dan Fluidized BedCombined Procesees : Media tenggelam dian dan media bergerak.

Klasifikasi berdasarkan letak media terhadap permukaan air menurut Metcalf & Eddy (2003) dan von Munch (2004) :Reaktor yang tidak termasuk didalam reaktor petumbuhan melekat terendam(non-submerged attached growth)Reaktor pertumbuhan tersuspensi dengan fixed film packingReaktor pertumbuhan melekat tenggelam ( Submerged attached growth)

Packed bed reactorPrinsip kerjaPada packed bed reactor berlaku kontak fisik dan dukungan struktural dari partikel media dengan partikel media lainnya. Sistem ini cenderung mendekati reaktor aliran plug. Kebanyakan packed bed menggunakan suatu sistem upflow untuk menurunkan potensi penyumbatan.aplikasiPacked bed reactor biasa digunakan digunakan pada sistem metabolik anoxic dan anaerobic karena 2 alasan, yaitu:Sulit untuk mempertahankan transfer oksigen yang cukup karena kecepatan aliran biomassa yang tinggi.Metabolisme aerobic mengasilkan lebh banyak biomassa per pound zat pencemar.Packed bed reactor telah digunakan dalam perawatan:Phenolic compoundsHalogenated aliphatic compoundsBenzeneTolueneToluene diamineAniline

DinitrotolueneAcetoneMethylethylketoneCyclohexanone1-ButanolIspropyl

Chlorinated hydrocarbonsDownflow fixed bed reactor telah digunakan pada perawatan tanah yang terkontaminasi dengan menggunakan halogenated akiphatic compounds of ethylene dichloride, trichloroethylene and tetrachloroethylene (Miller,1990). Model bioreaktor dan parameter operasinya adalah:Mode metabolisme: AerobicWaktu retensi bed: 20,5 jamRecycle aliran pada aliran umpan: 22:1pH operasi: 6,5-7,5Temperatur operasi: 86-102OF

Penggantian senyawa aromatikUkuran reaktor dan karakteristik operasinya adalah:Configurasi: Rangkaian kolom rangkap duaVolume kolom: 22 ft3Kecepatan alir: 160-400 gal/dayKecepatan aerasi: 40-50 ft3/hTrickling filtersTrickling filtersPenghapusan polutan dari aliran limbah yang melibatkan kedua absorpsi dan adsorpsi senyawa organik oleh lapisan biofilm mikroba. Media filter biasanya dipilih untuk menyediakan luas permukaan yang sangat tinggi untuk volume, bahan khas sering berpori dan memiliki luas permukaan internal yang cukup besar di samping permukaan eksternal medium. Bagian dari air limbah yang melalui media memoles terlarut udara, oksigen yang lapisan lendir diperlukan untuk oksidasi biokimia senyawa organik dan melepaskan gas karbon dioksida, air dan produk akhir teroksidasi. Lanjutan...Sebagai mengental lapisan biofilm, akhirnya sloughs off ke effluen diperlakukan dan selanjutnya merupakan bagian dari lumpur sekunder. Biasanya, trickling filter diikuti dengan sebuah tangki clarifier atau sedimentasi untuk pemisahan dan penghapusan peluruhan tersebut. Filter lainnya memanfaatkan media lebih tinggi kepadatan seperti pasir, busa dan gambut tidak menghasilkan lumpur yang harus dibuang, tetapi membutuhkan paksa blower udara dan lingkungan anaerobik tertutup. Perlakuan air limbah atau limbah lainnya dengan tipe trickling filter adalah salah satu teknologi pengolahan tertua dan paling baik ditandai.

Fluidized Bed ReactorsMerupakan salah satu metoda untuk memelihara konsentrasi sel yang tinggi dan laju transfer massa yang baik pada kultur kontinuDalam reaktor ini, sel atau enzim diamobil pada partikel/support yang ringan.

Pencampuran dibantu dengan pompa, yang ditempatkan pada bagian dasar tangki sehingga katalis yang telah diimmobilisasi bergerak bersama cairan kearah vertikal, diimbangi dengan pergerakan partikel kebawah karena gravitasi.Pada sistem kultivasi aerobik, aerasi diperlukan untuk meningkatkan OTR (Oxygen Transfer Rate)Fluidized Bed Reactors aerob dan anaerob telah banyak dikembangkan dalam pengolahan limbahFluidized Bed Reactors

Draft tube bisa digunakan untuk meningkatkan sirkulasi dan transfer oksigen. Fluidized beds dapat juga menggunakan microcarrier beads pada kultur sel hewan. Yang dioperasikan secara batch maupun kontinu. Fluida fermentasi direcycle kedalam reaktor dengan pump-around loop.

Fluidized Bed Reactors