UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET (UASB)

Disusun Oleh :- Kidung Wulan Utami- Ivander Gultom- Maisa Ulfah- Rindi Sulistiani- Ersa Nurul Yarizsa

1

KEUNGGULAN PROSES ANAEROBDibandingkan dengan proses aerob, ada sejumlah kelebihan atau manfaat dari proses anerob dalam pengolahan air

limbah. Speece (1996) berhasil mengompilasinya menjadi beberapa poin:

1.Stabilitas proses. Meskipun kondisi lingkungannya bervariasi, kalau proses mampu menghasilkan swahenti biomassa

maka akan dicapai proses yang stabil. Yang bisa melakukan itu adalah reaktor anaerob modern dengan biomassa berujud

granular (biobutir) dan slime (fixed film). Selain itu, mesti dipenuhi juga kebutuhan mineral runutnya (trace).

2.Reduksi volume lumpur dan luas lahan. Salah satu masalah krusial dalam proses aerob adalah volume lumpurnya yang

sangat besar. Untuk membuangnya perlu biaya dan lahan. Sedangkan lumpur proses anaerob sedikit sekali, biayanya hanya

10% dari biaya penanganan lumpur proses aerob. Dengan demikian, hemat biaya dan lahan.

3.Beban organiknya besar. Kecepatan pembebanan organik yang mampu dicapai proses anaerob adalah 3,2 - 32 kg/m3

hari, sedangkan yang aerob hanya 0,5 - 3,2 kg/m3 hari.

4.Potensi energi. Kalau proses aerob membutuhkan energi untuk aerasinya, proses anerob justru menghasilkan energi.

Per 1.000 kg COD yang diubah menjadi metana dihasilkan tak kurang dari 12 juta BTU. Dan ini potensial buat energi listrik,

minimal di instalasinya. 2

MEKANISME REAKSI PADA FERMENTASI ANAEROB

1. Acid forming bacteria menguraikan senyawa glukosa menjadi:a. C6H12O6 + 2H2O → 2CH3COOH + 2CO2 + 4H2 (asam asetat)b. C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2 (asam butirat)c. C6H12O6 +2H2 → 2CH3CH2COOH + 2H2O (asam propionat) 2. Acetogenic bacteria menguraikan asam propionat dan asam butirat menjadi:a. CH3CH2COOH → CH2COOH + CO2 + 3H2 (asam asetat)b. CH3CH2CH2COOH → 2CH3COOH + 2H2 (asam asetat) 3. Acetoclastic methane menguraikan asam asetat, menjadi:CH3CH2COOH → CH4 + CO2 (metana) 4. Methane bacteria mensintesis hidrogen dan karbon dioksida menjadi:2H2 + CO2 → CH4 + 2H2O (metana) 3

PENJELASAN UMUMUASB adalah proses pengolahan air limbah atau air buangan secara anaerobik

(tanpa oksigen). Alat ini berfungsi untuk mengurangi tingkat pencemaran air limbah

dengan menggunakan bantuan mikroorganisme dalam mengurangi bahan organik.

Bakteri yang digunakan adalah Methanothrix dan Methanosarcina sp, bakteri anaerob

ini berbentuk butiran atau granul yang menyusun sludge bed. Proses penguraian

anaerobik ini akan menghasilkan gas metana dan karbon dioksida atau biogas.

Penggunaan UASB ini biasanya dipakai pada konsentrasi BOD di atas 1000 mg/l,

yang umumnya digunakan oleh industri dengan beban organik tinggi. Jika beban

organik rendah akan sukar terbentuk sludge blanked.

4

ANAEROBIC SLUDGE GRANULES (CLOSE UP)

Scanning electron micrograph of mesophilic sludge granule at

low magnification (Sekiguchi et al., 1999).

5

KRITERIA DESAIN UASB

Sumber : Metcalf & Eddy (2003) 6

PRINSIP KERJA UASB

7

Pada prinsipnya reaktor UASB terdiri dari lumpur yang padat yang berbentuk butiran. Lumpur atau sludge tersebut ditempatkan

dalam suatu reaktor yang didesain dengan aliran ke atas.

Air limbah akan masuk melalui dasar bak secara merata dan mengalir secara vertikal, sedangkan butiran sludge akan tetap

berada atau bertahan dalam reaktor.

Kecepatan upflow harus dipertahankan sedemikan rupa supaya dapat menciptakan pembentukan sludge blanket yang

memberikan area yang sangat luas untuk kontak antara sludge dan air limbah.

Karakteristik pengendapan butiran sludge dan karakteristik air limbah akan menentukan kecepatan upflow yang harus dipelihara

dalam reaktor. Biasanya kecepatan aliran ke atas berada pada rentang 0.5 – 0.3 m/jam. Untuk mencapai formasi sludge blanket

yang memuaskan, pada saat kondisi hifrolik puncak (debit puncak) kecepatan dapat mencapai 2 – 6 m/jam.

Gas yang terperangkap dalam butiran sludge sering mendorong sludge tersebut menuju ke bagian atas reaktor, yang disebabkan

oleh berkurangnya densitas butiran. Untuk itu diperlukan pemisah butiran sludge di luar reaktor dan kemudian di kembalikan lagi

ke reaktor.

Hal ini dapat dilakukan dengan membuat gas – solid – liquid separator dalam yang ditempatkan di bagian atas reaktor. Gas

dapat ditampung dalam separator tersebut sedangkan sludge dikembalikan lagi ke reaktor. 8

PROSES PEMBENTUKAN BIOGASa) Proses Hidrolisis

Proses hidrolisis merupakan tahapan awal dalam proses penguraian bahan organik polimer dalam bentuk makro

seperti karbohidrat, lemak, dan protein oleh mikroba atau bakteri pengurai yang memproduksi enzim

ekstraseluler (hydrolase) seperti lipase, karbohydra, dan seprotease menjadi molekul-molekul yang lebih

sederhana sehingga mudah dikonsumsi atau dicerna oleh mikroorganisme.

b) Proses Acidogenesis

Proses acidogenesis merupakan tahap lanjutan setelah proses hidrolisis bahan-bahan organik dari bentuk polimer

menjadi monomer-monomer sederhana, yang selanjutnya akan dirobak atau diuraikan lagi menjadi asam-asam

yang mudah menguap yang melibatkan bakteri acetogenik (bakteri penghasil ion hidrogen dari asam tertentu

yang ditandai dengan meningkatnya konsentrasi asam lemak atau VFA (Volatile Fatty Acid) yang mudah

menguap dalam larutan.

  9

c) Proses Asetogenesis atau Dehidrogenesis

Adalah proses asetogenesis atau perombakan senyawa-senyawa unikarbon seperti H2 atau CO2 atau

HCOOH yang dikatabolisis oleh bakteri homo acetogenik maupun senyawa-senyawa multikarbon

menjadi asam asetat.

 

d) Proses Metanogenesis

Proses Metanogenesis merupakan tahapan terakhir dalam proses perombakan atau penguraian secara

anaerobic adalah berlangsungnya proses pembentukan gas metana oleh bakteri Methanogenic seperti

Methanobacillus omelianskii yang akan mengkatabolisis asam asetat dan senyawa karbon tunggal

menjadi biogas.

10

11

PEMELIHARAANPenyedotan lumpur tidak sering. Hanya saja, kelebihan lumpur yang harus

dikeluarkan setiap 2 hingga 3 tahun.

12

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET (UASB)

Kelebihan dari reactor UASB secara umum adalah:

Pengurangan tinggi dari BODDapat menahan tarif beban organik dan

hidrolik tinggiProduksi lumpur rendah ( dengan demikian

jarang diperlukan penyedotan)Biogas dapat digunakan untuk energy

Kekurangan dari reactor UASB adalah: Perawatan mungkin tidak stabil Membutuhkan operasi dan pemeliharaan oleh

operator terampil; sulit untuk mempertahankan kondisi hidrolik yang tepat

Waktu permulaan panjang Diperlukan sumber listrik konstan Tidak semua bagian dan bahan tersedia

secara local Memerlukan ahli desain dan konstruksi Effluent dan lumpur memerlukan perawatan

lebih lanjut dan / atau debit yang tepat 13

RUMUS PERHITUNGAN UASB

HL = VL/A

A = Q/vVn = volume reaktor nominal ( efektif ) liquid, m3

Q = debit influen , m3/ jam

Lorg = organic loading rate, Kg COD / m3.hari

So = influen COD, Kg

VL = volume reaktor total liquid , m3

Vn = volume reaktor nominal ( efektif ) liquid,

m3

E = faktor efektif, tanpa satuan

14

Parameter Utama Keuntungan Aplikasi

Efisiensi pengolahan 80 –

90% (COD)

Kebutuhan energy rendah Pulp and paper

Beban organic 10 – 20 kg Kebutuhan lahan sedikit Alcohol – distilleries

Hydrolic retention time 4 –

24 jam

Biogas yang berguna Sugar, yeast, and moleses

pH 6 – 8 Kebutuhan nutrient sedikit Pengolahan makanan dan

minuman

COD influent 100 – 100.000

mg/l

Sludge mudah diolah/

dikeringkan

Tekstil, cotton

Produksi gas methane 0.4

m3/kg COD yang disisihkan

Tidak mengeluarkan baud an

kebisingan

Petrochemicals

Stabil terhadap Peak flow,

suhu, dan pH

Mempunyai kemampuan

terhadap fluktuasi dan

intermitten load

Beverages

Pharamaceuticals

Buangan Domestik

TABEL PARAMETER DAN APLIKASI UASB

15

Skala Laboratorium

16

Skala Pabrik17

FeedingTank at 4oC

Bio gas

Effluent

Peristaltic Pump

Media

PerforatedAluminum Plate Sampling

Port

Heater

Constant TemperatureRecirculation Line

Water Bath

Peristaltic Pump

Sludge Wastage

18

TANYA-JAWAB1. Pertanyaan Fadlan BaharTanya : Bagaimana perawatannya hingga dikatakan tidak stabil?Jawab : Sistem UASB menitik beratkan pada pertumbuhan bakteri dan laju beban organik

yang harus dipertahankan selama proses granulasi, karena sistem pertumbuhan bakterinya sangat komplek dan variabel organik yang sensitif maka perawatannya tidak stabil takutnya ada pertumbuhan bakteri atau laju beban organik yang tidak sesuai keinginan.

2. Pertanyaan Gorby NurcahyoTanya : Pada mekanisme reaksi dalam penguraian glukosa menjadi asam asetat ada bahan

kimia lain atau tidak?Jawab : tidak ada penambahan bahan kimia sama sekali, karena yang dibutuhkan bakteri

anaerob untuk mengubah glukosa menjadi asam asetat

19

3. Pertanyaan Kurnia AmandaTanya : Apakah 4 proses pembentukan biogas terjadi di dalam reaktor? Dan tolong jelaskan kembali

mekanisme prosesnya!Jawab : Iya, semua proses ini terjadi dalam reaktor. Untuk jawaban mekanisme prosesnya yaitu pada

prinsipnya reactor UASB terdiri dari lumpur yang padat yang berbentuk butiran. Lumpur atau sludge tersebut ditempatkan dalam suatu reactor yang didesain dengan aliran ke atas.

Air limbah akan masuk melalui dasar bak secara merata dan mengalir secara vertical, sedangkan butiran sludge akan tetap berada atau bertahan dalam reactor.

Kecepatan upflow harus dipertahankan sedemikan rupa supaya dapat menciptakan pembentukan sludge blanket yang memberikan area yang sangat luas untuk kontak antara sludge dan air limbah.

Karakteristik pengendapan butiran sludge dan karakteristik air limbah akan menentukan kecepatan upflow yang harus dipelihara dalam reactor. Biasanya kecepatan aliran ke atas berada pada rentang 0.5 – 0.3 m/jam. Untuk mencapai formasi sludge blanket yang memuaskan, pada saat kondisi hifrolik puncak (debit puncak) kecepatan dapat mencapai 2 – 6 m/jam.

Gas yang terperangkap dalam butiran sludge sering mendorong sludge tersebut menuju ke bagian atas reactor, yang disebabkan oleh berkurangnya densitas butiran. Untuk itu diperlukan pemisah butiran sludge di luar reactor dan kemudian di kembalikan lagi ke reactor.

Hal ini dapat dilakukan dengan membuat gas – solid – liquid separator dalam yang ditempatkan di bagian atas reactor. Gas dapat ditampung dalam separator tersebut sedangkan sludge dikembalikan lagi ke reactor. 20

4. Pertanyaan Nadya Nanda IslamiTanya : Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi reaktor UASB?Jawab : - Bakteri Methanothrix dan Methanosarcina sp

- Laju beban organik 13 m3/jam yang dipertahankan - pH 6-8 - Suhu hangat yang dipertahankan - Menghasilkan biogas

21

Terima Kasih.22