Oleh:Dr.Ir. Tri Widjaja, M.Eng.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FTI-ITS

Kuliah PLI:PENGOLAHAN LIMBAH CAIR SECARA BIOLOGIS 2

Aerobic Digestion

Merupakan salah satu proses pengolahan sludge dengan mengalirkan

oksigen untuk membantu metabolisme bakteri dalam mengkonsumsi

senyawa organik dan mengubahnya menjadi karbondioksida.

Pengolahan sludge

dengan metode ini lebih

cepat dibandingkan

dengan metode

anaerobik, namun dari

sisi ekonomi pengolahan

ini lebih banyak

memerlukan biaya

terutama untuk keperluan

pemompaan udara.

Keuntungan dan Kerugian Pengolahan secara Aerobik :Keuntungan : Dapat menghasilkan level yang lebih tinggi dalam

penanganan daripada septic tank (anaerobik) Membantu melindungi sumber air yang berharga

ketika sistem septic tidak dapat Bisa memperpanjang umur drainfield Bisa mengurangi ukuran drainfield

Kerugian : Membutuhkan biaya operasi yang lebih tinggi

daripada anaerobik Membutuhkan listrik Harus memperhitungkan kerusakan mesin Memerlukan perawatan yang lebih rutin daripada

anaerob Bisa melepaskan lebih banyak nitrat ke air tanah

darpada sistem anaerob

 

The system plan for waste and wastewater treatment process

Penguraian organik oleh mikrobiologik

cell

Organik + O2 +N +P cell baru + CO2 + H2O + SMP

Cell + O2 CO2+ H2O +P + N +sisa cell +SMP

CO2

H2O

Cell baru

Absorbsi

Adsorpsi

Organik terlarutO2

NutrientN, P

Koloid dan Suspended Solid

CELL

CatatanPada proses anaerobik yang keluar dari cellberupa CH4 , CO2

(untuk bakteri2 methan)

berupa CO2, H2, asam2 organik (untuk bakteri2 acetogenik)

Mekanisme Biodegradasi

Pertumbuhan mikroba memerlukan antara lain :

- Unsur C (dari kandungan polutan organik)- Unsur N, P dan lain – lain (dari nutrient)- O2

Gambar 1. Penggunaan O2 terhadap waktu

Proses biologis aerobik :

- Aerobik tersuspensi (suspended growth)

- Aerobik melekat (attached growth)

Aerobik tersuspensi :Proses lumpur aktif (activated sludge process)- Sistem selokan oksidasi (oxydation ditch)- Lagoon

Aerobik melekat :- Sistem saringan tetes (trickling filter)- Rotating biological contactor (RBC)

ACTIVATED SLUDGE PROCESS

Activated sludge : massa (floc) yang mengandung kumpulan mikroba yang heterogen yang terdiri dari berbagai bakteri, yeast, jamur dan protozoa dan juga “organic matter” serta “slime material”

Activated sludge :

- MLSS : 2000 – 5000 mg/l- Oksigen terlarut : > 2 mg/l

Modifikasi dasar pembebanan organik & waktu aerasi :

- High Rate Activated Sludge- Standard Rate Activated Sludge- Extended Aeration

Klasifikasi berdasar sistem inlet & outlet :

A. Lumpur aktif konvensionalB. Stabilisasi kontakC. Lumpur aktif pengadukan lengkap

PROSES BIOLOGIS DENGAN LUMPUR AKTIF

Koagulan

Effluent

Zat Organik = Se

Lumpur Aktif

DibuangXv

ClarifierTangki Aerasibiomassa = Xv

TERADUK SEMPURNA

Air Limbah

Zat organik = So

ALIRAN SUMBAT

KONTAKTOR

Sistem tercampur sempurna, dimana aerasi terjadi dalam bak/tangki dengan pengadukan mekanis; sistem plug-flow, dimana baknya sempit, panjang dan pengadukan diberikan oleh udara yang diberikan dari bagian bawah bak.

Design and Operation Parameter for Activated Sludge WWTP (general)

BOD Loading kg BOD/M3 aeration tank.day : 0.4 – 1.6 g BOD/g volatile solid.day or F/M : 0.1- 1.0 kg BOD/M2 surface area. day : 0.015 – 0.15

Air requirement M3 air/ kg BOD removed : 19 – 95 M3 air/ waste water treated : 3.7 - 15O2 requirement kg O2 /kg BOD applied.day : 0.7 - 2.4O2 transfer rate Kg O2 transferred/kWh : 1.2 – 2.4 Sludge concentration MLVSS or Xv : 1500 – 4000 mg/l

AERATED LAGOON

Aerated lagoon adalah bak dengan kedalaman 2,5 - 5 m, dan luas permukaan beberapa ratus meter persegi serta diaerasi secara mekanis atau difusi udara, sehingga organik dalam air limbah dapat terurai.

Aerobik lagoonDO dan suspended solid dijaga uniform dalam bak

Fakultatif lagoonDO dijaga tetap hadir dibagian lapisan air dalam bak,sebagian suspended solid dipertahankan.Lapisan bawah adalah anaerobik

Aerobik Lagoon

FAKULTATIF LAGOON

FAKULTATIF LAGOON

Aerobik lagoon • W tinggal : 1-3 hari.• BOD di Feed : 50 – 750 mg/l ;Xv (MLVSS) : 0,5 BOD umpan• Power : 2,8 – 3,9 W/M3• Eficsiensi : 80 -90%

Facultative lagoon• Waktu tinggal : 3,0 -10 dari• BOD di Feed : 50 -750 ; Xv (MLVSS) : 50- 100 mg/l.• Power : ± 0,79 W/M3 (harus cukup jaga DO dan SS uniform di

lapisan atas)• Efisiensi : 80 - 90 %

Gabungan seri aerobik dan fakultatif lagoon menghasilkan mutu air yang sama dengan proses lumpur aktif. Hanya penanganan lumpurnya perlu diperhatikan seksama.

TRICKLING FILTER

Trickling filter adalah reaktor biologi berbentuk packed bed dari batu atau plastik sebagai media filternya dimana proses kimia-biologis berlangsung, media packing akan ditumbuhi lapisan slime / mikrobiologi aerobik.

Parameter desain dan operasionalHydraulic loading• Low rate, M3 flow/M2.day surface area : 1 – 4• High rat, M3 flow/M2.day. surface area : 8 – 40BOD loading Low rate, kg BOD/M3.day. filter volume : 0.08 – 0.4 High rate, kg BOD/M3.day. filter volume : 0.3 – 1.0RecirculationLow rate ( % feed rate ) : 0 – 50High rate ( % feed rate ) : 25 - 300

Rock orPlasticpacking

Trickling Filter

Waste water Recycled Effluent

Clarifier

Effluent

Sludge

Pada umumnya trickling filter tidak dapat mengurangi BOD lebih dari 85%. Namun secara umum lebih mudah dan lebih murah dibandingkan proses lumpur aktif.

TRICKLING FILTER

TRICKLING FILTER

ROTATING BIOLOGICAL CONTACTORS (RBC)

RBC dibuat dari lempengan2 plastik yang dipasang pada sumbu berputar. 40% volume alat ini dibenamkan dalam tangki air limbah. Dipermukaan lempengan akan tumbuh lapisan mikroba setebal 1–4 mm. Bila kontaktor ini diputar akan membawa sejumlah air limbah ke udara dan menyerap O2 sehingga mikroba aerobik dapat mengoksidasi zat organik terlarutnya. Unjuk kerja alat ini serupa trickling filter.

ROTATING BIOLOGICAL CONTACTORS

ROTATING BIOLOGICAL CONTACTORS

Ukuran partikel, mm

Org. & anorg. terlarut

Suspensi koloid

Filtrasi/microstraining

Sedimentasi/flotasi

Padatan tersuspensi dan padatan mengambang

Koagulasi kimiawi

Screening

Biological oxidation

1.E-04 1.E-031.E-05 1.E+011.E-02 1.E-01 1.E+00 1.E+051.E+02 1.E+03 1.E+04

Presipitasi

Transfer gas

Ion exchange

Reverse osmosis

Elektrodialisis

Adsopsi

1.E-04 1.E-031.E-05 1.E+011.E-02 1.E-01 1.E+00 1.E+051.E+02 1.E+03 1.E+04

TREATMENT PROCESS

Gambar 2. Proses biologis aerobik

Gambar 3. Lumpur aktif konvensional

Gambar 4. Stabilisasi kontak

Gambar 5. Lumpur aktif pengadukan lengkap

Gambar 6. Oxydation ditch

Gambar 7. Aerated lagoon types

Gambar 8. Trickling filter

Gambar 9. Rotary Biological Contactor

Tabel Baku Mutu Limbah Industri Ethanol

BAKU MUTU LIMBAH CAIR UNTUK INDUSTRI ETHANOL

Volume Limbah Cair Maximum per Satuan Produk70 m3/ton produk

Parameter Kadar Maximum (mg/l)

BOD5

CODTSS

Sulfida (sebagai H2S)pH

1504003000.5

6 - 9

Skema Pengolahan Limbah

PT. SIER

AJINOMOTO (MALAYSIA)

Synthetic Fiber Mill

Do’s1. Do maintain the contract service arrangement offered by the manufacturer after the initial two-

year period has expired (unless your community offers its own management program). It is extremely important that aerobic systems receive regular maintenance.

2. Do keep your system accessible for inspections and pumping, yet protected from unauthorized entrance. If access to your system is locked, make sure that your service contractor has a key.

3. Do call a service professional whenever you experience problems with your system, whenever the alarm is activated, or whenever there are any signs of system failure.

4. Do keep detailed records about your aerobic system, including a map of where it is, and general information, such as model name, capacity, state license, date installed, contract service agreement, records of service visits, and maintenance performed.

5. Do conserve water to avoid overloading the system. Be sure to repair any leaky faucets or toilets.

6. Do divert other sources of water, like roof drains, house footing drains, and sump pumps away from the aerobic system.

7. Do become familiar with how your own particular system operates, and the way it looks, sounds, and smells when it is working correctly. This way, you may be able to identify problems before they become serious and alert your service provider to anything unusual.

8. Do be sure to ask your service provider questions about how to know if your unit is malfunctioning.

Don’ts1. Don't allow anyone to drive over or park on any part of the system.2. Don't make or allow unauthorized repairs or changes to your aerobic system without obtaining

the required health department permits.3. Don't use your toilet as a trash can or poison your treatment system and the groundwater by

pouring harmful chemicals down the drain. Harsh chemicals can kill the beneficial bacteria that treat your wastewater.

4. Don't use a garbage disposal without checking with your local regulatory agency to make sure that your aerobic system can accommodate this additional waste.

5. Don't attempt to clean or perform maintenance on any sealed aerobic unit components.

Aerobic System Do’s and Don’ts