kuliah minggu 9,10,11

MODUL 5Pengolahan Biologis Aerobik Sistem Tersuspensi dan Terlekat

Joni HermanaJurusan Teknik Lingkungan FTSP – ITSKampus Sukolilo, Surabaya – 60111Email: [email protected]

PERENCANAAN PENGOLAHANAIR LIMBAH DOMESTIK (RE091322)Semester Ganjil 2010-2011

Dalam sistem pengolahan limbah cair, pengolahan biologis dikategorikan sebagai pengolahan tahap kedua (secondary treatment), melanjutkan sistem pengolahan secara fisik sebagai pengolahan tahap pertama (primary treatment).

Tujuan pengolahan ini terutama adalah untuk menghilangkan zat padat organik terlarut yang biodegradable, berbeda dengan sistem pengolahan sebelumnya yang lebih ditujukan untuk menghilangkan zat padat tersuspensi.

Pengolahan lanjut yang dilakukan biasanya kombinasi pengolahan fisika-kimia (misalnya koagulasi, flitrasi, oksidasi kimia, atau adsorpsi), atau dapat pula secara biologis. Dari aspek biaya kapital dan operasi, pengolahan biologis relatif lebih ekonomis sehingga menjadi opsi yang lebih diunggulkan.

DEFINISI :“PENGOLAHAN LIMBAH SECARA BIOLOGIS”: Pengolahan air limbah dengan memanfaatkan mikroorganisme/bakteri untuk mendegradasi polutan organik.

KOMPONEN PROSES :

Polutan organik sbg sumber makanan bagi bakteri terukur sebagai parameter BOD, COD

Bakteri/mikroba berfungsi sebagai pengurai/ pengkonsumsi

Penentuan penggunaan unit pengolah biologis sangat ditentukan oleh beberapa faktor, diantaranya :•Kontinuitas feeding•Pengendalian temperatur dan pH•Pengadukan•Penambahan nutrien•Adaptasi mikroorganisma

Sedangkan jenis pengolahan biologis yang digunakan bergantung pada :•Derajat pengolahan yang dikehendaki•Jenis air limbah yang akan diolah•Konsentrasi air limbah•Variasi aliran•Volume limbah•Biaya operasi dan Pemeliharaan.

Jenis pengolahan dapat dibedakan berdasar :

a. Berdasarkan kebutuhan Oksigen a. Proses Aerobicb. Proses Anoxicc. Proses Anaerobic

b. Berdasarkan Pola pertumbuhan mikrobaa. Sistem dengan pola pertumbuhan tersuspensib. Sistem dengan pola pertumbuhan terlekat

PROSES AEROBIK

AEROBIC

PROCESS

SUSPENDED MICROORGANISMGROWTH

1. ACTIVATED SLUDGE (CSTR)2. EXTENDED AERATION3. SEQUENCING BATCH REACTOR4. OXYDATION DITCH5. AERATED LAGOON

ATTACHED MICROORGANISMGROWTH

1. TRICKLING FILTER2. ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR

A. AEROBIC PROCESSA.1. Suspended GrowthA.1.1. Activated Sludge

1. PEMILIHAN TIPE REAKTORTIPE REAKTOR :• CONTINUOUS STIRRED TANK REACTOR• COMPLETE AIRED REACTORTANGKI ACTIVATED SLUDGE :

- Berbentuk persegi empat- Terbuat dari konstruksi beton bertulang- Pemukaan tangki terbuka terhadap atmosfir- Kedalaman air kotor pada tangki = 3 – 5 m- Freeboard tangki = 0,3 – 0,6 m- Rasio panjang : lebar = (1 – 2,2) : 1- Lebar tangki = 6 – 12 m- Pondasi tangki aerasi harus stabil sehingga tidak menimbulkan setlemen

- Pola kedudukan tangki di atas lapisan tanah yang jenuh saturated- Desain soil empty tank tdk mengapung pemadatan lapisan

tanah di bawahnya

PERTIMBANGAN PROSES DESAIN

2. KRITERIA BEBANKRITERIA BEBAN / LOADING CRITERIA : F/ M = 0,2 – 0,6 MEAN CELL RESIDENCE TIME ( Θc )= 5 – 15 hariVOLUMETRIC LOADING = 0,8 – 2,6 kg BOD / m3.hr Beban Volumetrik : Vl = (Qo x So)/ Vr

DEBIT = Q AVERAGE

BEBAN BOD = BOD EF. BP I ( MEMPERHITUGKAN BOD RESIRKULASI)

RESIRKULASI ( Qr / Q) = 0,25 -1

RASIO MLVSS : MLSS = 3.500 kg/lt

3. PRODUKSI LUMPUR

PRODUKSI LUMPUR PER HARI (PX) :

Px = Yobs Q ( So – S ) x [ 8.34 lb/ Mgal.(mg/L)]….(US)

Px = Yobs Q ( So – S ) x ( 103 g/kg )-1………………( SI )

Dimana:

Px = jumlah bersih buangan activated sludge yang dihasilkan tiap hari, diukur dalam volatile suspended solid, (lb/hari = US) atau (kg/hari = SI)

Yobs = observed yield, lb/lb (g/g)

)(1 cdobs K

YYθ+

=

Produksi Lumpur : Px = Y.Q (So – S) – kd.Vr.X

ewwwc XQQXQ

VX)( −+

=θUmur Lumpur Aktif :

KEBUTUHAN & TRANSFER OKSIGEN

C5H7NO2 + 5 O2 5 C02 + 2 H2O + NH3 + E113 5 (32)

Lb O2/hari = (total massa BODL) – 1.42 (massa organisme limbah)

BODL 1 mol sel = 1, 42 X konsentrasi sel

4. KEBUTUHAN & TRANSFER OKSIGENdigunakan mechanical aerator tipe surace aeratorkebutuhan udara untuk aerasi = 62 m3/kg bod waktu detensi aerator = 2 – 5 jam

Kebutuhan Oksigen teoritis :

Kebutuhan Oksigen (kg O2/hari) : Oc + Oresp + On

5. KEBUTUHAN NUTRIEN

6. KONTROL ORGANISME F/M rasio = (Q.So) / (V.X)

Sludge Volume Index (SVI) = (1000 x Vs)/ (MLSS)SVI < 100 ml/gr Kualitas pengendapan LA baikSVI> 200 ml/g Kualitas pengendapan LA jelek

7. KARAKTERISTIK EFFLUEN Efisiensi removal : bod = 85 – 95%, tss = 85 – 95% Biological solids content effluen = 22mg / l & 65% biodegradable BOD5 content effluen ASP = 20 mg/lt Faktor konversi BOD5 ke BOD = 0,68 Perkiraan konsentrasi BOD efluen :

( )( ) 1

1−−

+=

dc

dcse kY

kKSθ

θ

1. PERSAMAAN PERENCANAAN :a) Waktu Tinggal Hidrolik :

b) Umur Lumpur Aktif :

QVr

H =θ

ewwwc XQQXQ

VX)( −+

=θ

C) Konsentrasi Biomass

( )cd

ei

H

c

kSSYXθθ

θ+−

=1

Rasio resirkulasi ( R ) :

Qr = debit resirkulasiQ0 = debit influen X = Konsentrasi Mikroorganisme dalam bioreaktor Xr = Konsentrasi Mikroorganisme dalam resirkulasi

XXX

QQR

ro

r

−==

KETERANGAN :F / M = rasio makanan & mikroorganisme (/hari)Θ = waktu detensi hidrolik tangki aerasi

= V / Q (hari)So = konsentrasi BOD atau COD influent, (mg/l)X = Konsentrasi Volatile SS

(mg/l) atau (g/m3)θc = rata-rata waktu tinggal sel berdasarkan vol.tangki (hari)Vr = Volume reaktor ( m3 )X = Konsentrasi Volatile SS (mg/l) atau (g/m3)Qw = debit lumpur terbuang, mgal/hr(m3/hr)Xw = konsentrasi volatile suspended solid dalam lumpur terbuang, mg/l atau g/m3Qe = rata-rata effluen yang terolah, mgal/hrXe = konsentrasi volatile suspended solid dalam effluent yang terolah

Koefisien Satuan Rentang nilai

NilaiTipikal

kKsYkd

/hariMg BOD/lmgVSS/mg BOD/hari

2 – 1025 – 1000,4 – 0,80,025 –0,075

5600,60,06

Nilai koefisien proses pada bioreaktor lumpur aktif

CONTOH BAGAN ALIR DESAINPURE OXYGEN ACTIVATED SLUDGE

Start

Mengetahui data karakteristik influen air limbah 1)

Menentukan perkiraan konsentrasi effluen

Menentukan effluen BOD5 yang soluble (Se) 2)

Menentukan efisiensi pengolahan 3)

Menentukan rasio resirkulasi 4)

Cek nilai rasio resirkulasi (0,25-0,5)

Menentukan debit pengolahan (Qo+Qr)

Menghitung volume reaktor 5)

Cek nilai td (1-3) hari 6)

Menghitung Yobs 7)

Menghitung Produksi Lumpur (Px) 8)

A

1

2

A

Kontrol F/M (0,25-1,0) 9)

Cek Volumetric Loading (1,6-3,2) kg/m3.hari 10)

Menentukan kebutuhan Oksigen 11)

Menentukan banyaknya volume udara (keb. udara teoritis, keb. udara desain, keb. udara sebenarnya

Mendesain sistem aerasi oksigen transfer

Mendesain Bak Pengendap II

Finish

1

2

CONTOH BAGAN ALIR DESAINPURE OXYGEN ACTIVATED SLUDGE (LANJUTAN)

Start

Menentukan Efisiensi

Pengolahan

Menentukan Kedalaman

Rasio P:L

Didapatkan Volume dan Dimensi

Check Td (20-30 hari)

Ya

Tidak

A B C

CONTOH BAGAN ALIR DESAINPLUG FLOW CONVENTIONAL EXTENDED AERATION

Finish

Menentukan Produksi Lumpur

Kontrol F/M(0,05-0,15)

Kontrol BOD Loading Rate

Desain Bak Pengendap II

Meringkas Data Kualitas

A

Ya

Ya

Tidak

Tidak

B C

CONTOH BAGAN ALIR DESAINPLUG FLOW CONVENTIONAL EXTENDED AERATION (LANJUTAN)

BUATLAH CONTOH BAGAN ALIR DESAIN UNTUK PROSES BIOLOGIS LAINNYA……

Langkah – langkah Perhitungan :1. Tetapkan Efisiensi proses yang dikehendaki

2. Tetapkan nilai parameter operasi berdasarkan pada kriteria perencanaan

3. Hitung volume bioreaktor

4. Hitung nilai Y observasi

5. Hitung produksi biomass neto

6. Hitung kebutuhan oksigen

7. Hitung kebutuhan nutrien (N dan P)

8. Hitung debit resirkulasi

9. Hitung debit lumpur yang harus dibuang setiap hari.

SKEMA PROSES ACTIVATED SLUDGE KONVENSIONAL

Modifikasi Proses Lumpur aktif :

a. Aerasi diperpanjang (extended aeration)b. Aerasi berjenjangc. Kontak Stabilisasid. Injeksi dengan Oksigen Murnie. Parit Oksidasi (Oxidation ditch)

MODIFIKASI ACTIVATED SLUDGE

1. OXIDATION DITCH

Oxidation ditch = Parit atau saluran berbentuk lingkaran / oval dilengkapi rotor untuk aerasi jangka panjangPertama kali dikembangkan di Belanda (1950

REMOVAL ABILITY OXIDATION DITCH

Rasio BOD dan BOD removal = 85 % - 90%

Rasio removal SS = 80% - 90%

Rasio removal Nitrogen = 70%

Rasio sludge generated sekitar 75 % dari BOD atau SS removal

Pertimbangan Desain Oxidation Ditch

Letak aerator = pada kedalaman 1,0 – 1,3 m

Udara dari atmosfer menggunakan tekanan negatif dalam air untuk memutar screw

Kecepatan rata-rata dalam saluran minimum = 0,3 m/detik untuk menjaga terjadinya pengebndapan dalam aerasi

Dilakukan resirkulasi u/ menjaga kons.MLSS dalam bak aerasi

Konsentrasi lumpur dalam bak aerasi = 3000 – 6000 mg/L

Rasio F/M = 0,03 – 0,15 kg BOD / hr / Kg VSS

KEUNTUNGAN & KERUGIAN OD

KEUNTUNGAN :

• Efisiensi removal BOD / COD tinggi (90 – 95%)

• Operasional sederhana

• Effluen stabil

• Pengolahan sludge lebih sederhana karena sludge yang

dihasilkan relatif sedikit & stabil

• Maintenance sederhana

• Memungkinkan terjadinya proses Nitrifikasi & denitrifikasi

KERUGIAN :

• Umumnya digunakan untuk pengolahan limbah skala kecil

• Memerlukan area luas ( dimensi saluran besar, kedalaman kecil )

• Rotor sebagai penyuplai Oksigen harus dibersihkan secara periodik

KEUNTUNGAN & KERUGIAN OD

PEMAKAIAN ROTOR UNTUK OXIDATION DITCH

Perencanaan rotor meliputi ; diameter rotor, panjang rotor, jumlah & tenaga penggerak / motor

Kebutuhan Oksigen = Kapasitas Oksigen X beban BOD

Panjang rotor yang diperlukan = Kebutuhan O2 dalam bak

Kapasitas Oksigenasi rotor

2. AERATED LAGOON

AERATED LAGOONmodifikasi dari kolam stabilisasi di daerah beriklim sedang, suplaiO2 oleh algae digunakan sebagai aerasi mekanis

MEKANISMEair limbah diolah dengan aliran kontinyupengolahan lumpur dioperasikan tanpa resirkulasiturbulensi yang diciptakan dalam proses aerasi digunakan untuk

menjaga suspensi pertumbuhan mikroorganisme dalam lagoonuntuk pengendapan akhir, digunakan tangki

pengendapan atau kolam stabilisasi fakultatif


2. AERATED LAGOONKELEMAHANdistribusi O2 tidak merata, bagian atas kaya O2 , bagian dasar = tanpa O2

padatan terdekomposisi scr anaerobik & harus diremoval secara periodik

Tanpa adanya pengendapan akhir kandungan padatan pada efluen mengahmbat fungsi lagun itu sendiri

APLIKASI organic biodegradable treatment pada industri

KEUNTUNGAN •Tidak perlu lahan besar•Konstruksi sederhana•Biaya operasi berada pada rentang medium antara Activated Sludge konvensional & kolam stabilisasi


2. AERATED LAGOON1. REMOVAL BOD

Complete Mixed Reactor tanpa recycleDasar desain = Mean cell residence Time ( θc ) = 3 – 6 hariS0 & Se dihitung dengan persamaan :

S0 = konsentrasi BOd influen (mg/L)Se = konsentrasi BOD efluen (mg/L)K1= Kostanta tingkatan derajat

pertama BOD ( 0,5 – 1 ,5)V = volume, Mgal/hari atau m3/hariQ = debit, Mgal/hari atau m3/hari

Se = 1

So 1 + K1 [ V / Q ]


2. AERATED LAGOON2. KARAKTERISTIK EFFLUEN

Konsentrasi BOD5Konsentrasi SS

3. KEBUTUHAN OKSIGEN∑ Oksigen = 0,7 – 14 X ∑ BOD5(hasil operasi instalasi industri & domestik)

4. TEMPERATURPengaruh temperatur mengurangi aktifitas biologis & efisiensi

pengolahan

( Ti – Tw) = ( Tw – Ta ) * f * AQ

(Mancini & Banart)


2. AERATED LAGOONDi mana :Ti = temperatur limbah influn (°F atau °C )Tw = temperatur air kolam (°F atau °C )Ta = temperatur udara ambien (°F atau °C )F = faktor perbandinganA = Luas permukaan ( ft2 atau m2 )Q = debit air limbah (Mgal/hari atau m3/hari)

5. PEMISAHAN LUMPURWaktu detensi harus cukup agar level removal SS terpenuhi Volume harus cukup u/ ruang pengendapan lumpurPertmbuhan algae harus diminisasiPerlu pengendalian bau akibat dekomposisi anaerobik & akumulasilumpur yang mungkin timbulPerlu pentaksiran kebutuhan pelapis


SEQUENCING BATCH REACTOR( S B R )

MENGGUNAKAN SISTEM SUSPENDED GROWTH (FILL-DRAW)

PENGGUNAAN AWAL UNTUK PENGOLAHAN LINDITERDIRI DARI ; TANGKI SINGULAR ( BATCH ; FILL ; REACT

; SETTLE ; DRAW)BERSIFAT AEROBIK DAN ANAEROBIK (JIKA DIPERLUKAN)

KEUNTUNGAN PENGGUNAAN

SEQUENCING BATCH REACTOR ( SBR)

MENGGUNAKAN SUSPENDED REACTOR YANG BERSIFAT FLEKSIBELDAPAT BERFUNGSI SEBAGAI BAK AERASI EKUALISASI & SEDIMENTASIDAPAT MEMPERLUAS SIRKULASI (JIKA SLUDGE TREATMENT MEMERLUKAN WAKTU YANG LAMA)DAPAT MENGGUNAKAN REAKTOR BERUKURAN KECIL & JUMLAH > 1BIOMASSA TIDAK PERLU DICUCIPENGENDAPAN YANG TIDAK SEMPURNA DAPAT SEGERA DIKENALIDAPAT DITAMBAHKAN DENGAN PAC

IDDLE

EFF.DRAW

INFLUEN

FILL

REACT

SETTLE

WASTE SLUDGE

REMOVE EFFLUENT

CLARIFY

REACTION TIME

ADD SUBSTRAT

PURPOSE / OPERATIONAir on/off

Air on / cycle

Air off

Air off

Air on/off

Percent of :

Max. Vol CycleTime

25 -100 25

100 35

100 20

100 – 35 15

35 – 25 5

TAHAPAN OPERASI

TAHAPAN PENGOLAHAN

1. ANOXIC FILL

(a) INFLUEN DIPOMPA/GRAVITASI REACTOR :(b) INFLUEN PIPA MANIFOLD KONTAK

MIKROORGANOSME & SUBSTRAT

AERASI

(a) MIKROORGANISM + SUBSTRAT NITRIFIKASI & DENITRIFIKASI

2. REAKSI

(1) BIODEGRADASI BOD & NITROGEN

TAHAPAN PENGOLAHAN

3. PENGENDAPAN

PEMISAHAN SOLID & PEMBUANGAN SUPERNATAN SBG EFFLUEN

4. PENUANGAN

5. IDLE TIME

3. KOLAM STABILISASI1. Fungsi Kolam Stabilisasi :

i. Sebagai Reservoirii. Pengendap Pertamaiii. Penguraian bahan organik secara alami (natural

biodegradasi) baik aerobik maupun anaerobikiv. Penurunan bakteri pathogen

2. Karakkateristik :i. Waktu proses lamaii. Pemurnian air limbah secara alamiiii. Kualitas bakteriologis lebih baik.

KOLAM STABILISASI

KONFIGURASI KOLAM STABILISASI :1. Kolam Anaerobik2. Kolam Fakultatif3. Kolam Maturasi

Fungsi :

Menurunkan beban organik secara anaerobik, dimana proses yang terjadi seperti pada “Septik tank”.

Sebagai pengolah pendahuluan karena beban organik yang masih tinggi dalam air limbah.

3.1. KOLAM ANAEROBIK

Bahan Organik

Mikro Organism

eCO; CH4; H2S; M.Org. baru

BODX Biogas & X

Kriteria Perencanaan Kolam Anaerobik : Waktu tinggal minimum = (3 – 5 ) hari Kedalaman kolam = (2 – 5 ) m Efisiensi Penyisihan BOD = (50 – 85) %

Tipikal = 60 %

Beban Volumetrik = 300 gr BOD/m3.hari

Rumus : Luas Area

Si = BOD influen, mg/l Q = Debit, m3/hari H = Kedalaman kolam, m

HQSA

s

is .

.λ

=

Langkah Perhitungan Kolam Anaerobik:Tetapkan kedalaman Kolam

Hitung kebutuhan lahan berdasarkan pada beban organik yang ditetapkan.

Cek waktu tinggal hidrolik, jika waktu minimum tidak terpenuhi, maka hitung ulang kebutuhan lahan berdasar pada waktu tinggal minimum yang disyaratkan dalam kriteria perencanaan.

Sketsa dimensi kolam dengan disertai penetapan model serta lokasi inlet sedemikian rupa agar terjadi aliran semerata mungkin pada seluruh area kolam.

3.2. KOLAM FAKULTATIF

Terjadi Proses Biodegradasi secara Aerobik dan Anaerobik.

1. Biodegradasi Aerobik terjadi pada permukaan sampai pada ¾ kedalaman kolam

2. Biodegradasi Anaerobik terjadi pada lumpur didasar kolam sampai pada ¼ kedalaman.

Kolam berfungsi sebagai bioreaktor alami tanpa resirkulasi lumpur aktif.

KOLAM FAKULTATIF

Formulasi perhitungan Kolam Fakultatif :a. Efisiensi proses untuk reaksi Orde Satu :

Se = BOD efluen So = BOD influen k = Koefisien biodegradasi = (0,05 –

0,8)/harik fungsi temperatur, kT = 0,25 (1,06)T - 20

b. Beban organik berdasar rumus Empiris Mc Garry & Pescod

*.11

do

e

tkSS

+=

2. Kriteria Perencanaan :1. Kedalaman kolam = (1 – 2) m2. % Penyisihan BOD = (80 – 95) %3. Sudut kemiringan kolam = 1 : 34. Beban BOD = (40 – 120) kg

BOD/ha.hari

“Untuk peningkatan efisiensi dan penurunan kebutuhan lahan kolam dapat disusun secara seri “

Formulasi perhitungan Kolam Fakultatif :

F1 Fn-1 Fnn

do

e

tkSS

+

= *.11

Langkah Perhitungan Kolam Fakultatif :

Hitung nilai k sesuai suhu air pada perencanaan.

Berdasar pada % removal BODhitunglah td*

Tetapkan kedalaman kolam Hitung luas area yang dibutuhkan Cek beban organik. Hitung ulang kebutuhan kolam secara seri dan

bandingkan dengan hasil perhitungan I

3.3. KOLAM MATURASI

1. FUNGSI :• Peningkatan kualitas efluen (Penyisihan BOD)• Penyisihan bakteri pathogen akibat sinar UV

matahari• Penyisihan nutrien (N dan P).

2. KONFIGURASI :• Diletakkan setelah kolam fakultatif• Umumnya dibuat secara seri

3.Kriteria Perencanaan :1. Waktu Tinggal Hidrolik = (12 – 18 ) hari2. Kedalaman kolam = (0,5 – 1) m3. %Penyisihan BOD = (60 – 80)%4. Beban BOD < 10 kg BOD/(ha.hari)

4. Efisiensi Penyisihan Bakteri E Coli :

Ne & Ni = Konsentrasi E Coli pada efluen dan influen kb = koefisien kematian E.Coli

kbt = 2,6 (1,19)T-20

( )dbo

e

tkNN

.11

+=

3.3. KOLAM MATURASI

3.3. KOLAM MATURASI

5. Kolam maturasi tersusun seri :

( )ndbo

e

tkNN

.11

+=

AN F1 F2 M1 M2

KONFIGURASI KOLAM STABILISASI SECARA UMUM

3.3. KOLAM MATURASI

6. Langkah perhitungan : Hitung nilai k dan kb berdasarkan pada suhu

operasional yang diinginkan. Hitung penurunan E Coli dari kolam Anaerobik

dan kolam fakultatif yang telah direncanakan. Hitung nilai td kolam maturasi berdasarkan

pada penyisihan BOD dan E. Coli yang diinginkan.

Pilih nilai td yang lebih besar dan hitung kebutuhan luas area kolam stabilisasi dengan menetapkan kedalam kolam terlebih dahulu.

7. Kelemahan kolam stabilisasi :

Dibutuhkan lahan yang luas Sering timbul bau akibat proses biodegradasi

anaerob.Biaya investasi mahal

Kelebihan : Proses sederhana, mudah dan murah dalam operasi – perawatan.

A.2. ATTACHED – GROWTH BIOLOGICAL TREATMENT

A.2.1. TRICKLING FILTER

PENDAHULUAN

TRICKLING FILTER( T F )

SISTEM PENGOLAHAN AEROBIK YANG MENGGUNAKAN MIKRORGANISME TERLEKAT ( ATTACHED – GROWTH PROCESS ) PADA SUATU MEDIA UNTUK KEPERLUAN REMOVAL BAHAN ORGANIK DALAM AIR LIMBAH

TIPE – TIPE TF : HIGH RATE MEDIUM RATE

LOW RATE SUPER RATE / ROUGHING

SISTEM ATTACHED – GROWTH PROCESS LAINNYA: * ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR (RBC)* PACKED BED REACTOR ; AIR-SPARGED REACTOR ;

FLUIDIZED BED REACTOR ; TRICKLED BED REACTOR

UNIT – UNIT PADA TRICKLING FILTER

MEDIA FILTER

DISTRIBUTOR ARM

VENTILATION RISER

UNDERDRAINS

SALURAN EFFLUEN

UNIT – UNIT PADA TRICKLING FILTERMEDIA FILTER

UKURAN MEDIA :Ukuran diameter 25 – 10 mmKedalaman : 0,9 – 2,5 m ( tipikal = 1,8 m )

FUNGSI MEDIA :SEBAGAI TEMPAT MENEMPEL / MELEKAT / TUMBUH LAPISAN BIOFILM

KRITERIA MEDIA FILTER IDEAL :Luas permukaan / unit volume = tinggiMurahKetahanan tinggiPorositas cukup tinggi minimaliasi cloggingResirkulasi Udara ok..!

TIPIKAL MEDIA : PLASTIK ; BATU

UNIT – UNIT PADA TRICKLING FILTER

BIOFILM

URAIAN PROSES

BAHAN ORGANIK DALAM AIR LIMBAH DIURAIKAN O/ MIKROORGANISME YAG MENEMPEL DI MEDIA FILTER

DI BAGIAN LUAR LAPISAN BIOFILM, ORGANIK DIURAIKAN MIKROORGANISME MIKROORANISME TUMBUHLAPISAN BIOFILM MENEBAL

KETEBALAN MAKSIMUM PENETRASI O2 TDKDAPAT MENCAPAI PERLUKAAN & BAGIAN DALAM MEDIA

PERMUKAAN & BAGIAN DALAM MEDIA FILTER ANAEROBIK

URAIAN PROSESBAHAN ORGANIK TERLARUT ( SUBSTRAT ) DIADSORPSIKE DALAM LAPISAN BIOFILM

LAPISAN BIOFILM MENEBAL :ORGANIC ADSORBED TERURAI TIDAK BISA MENCAPAI M.O DI LAPISAN LUAR / PERMUKAAN MEDIA

M.O DI PERMUKAAN MEDIA MATI ( FASE ENDOGENOUS )

BIOFILM TERKELUPAS DARI MEDIA

SLOUGHING BEBAN HIDROLIK = KEC. GERUS BIOFILM BEBAN ORGANIK = KEC.METABOLISME

TIPE TRICKLING FILTER

BERDASARKAN BEBAN HIDROLIK & BEBAN ORGANIKNYA, TF DAPAT DIBEDAKAN MENJADI :

• TRICKLING FILTER ( TF ) HIGH RATE

• TRICKLING FILTER ( TF ) MEDIUM RATE

• TRICKLING FILTER ( TF ) LOW RATE

• TRICKLING FILTER ( TF ) SUPER RATE ( ROUGHING FILTER )

TRICKLING FILTER LOW RATE

UMUMNYA DIGUNAKAN UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH DOMESTIK KOMUNALBERSKALA KECIL & REDUKSI NITROGEN DENGAN KRITERIA SBB:

• LAJU BEBAN NUTRIEN UNTUK BIOFILTER TUNGGAL = 0,06 – 0,12 Kg BOD/m3.hari

• UNTUK LIMBAH FERMENTASI TEROLAH, BEBAN ORGANIK = 0,5 – 0,6 Kg BOD / m3.hari

• EFISIENSI PENGOLAHAN = 50% - 80%

TRICKLING FILTER HIGH RATE

DIDESAIN SEBAGAI ROUGHING FILTER

• LAJU REMOVAL NUTRIEN TINGGI

• WAKTU DETENSI RENDAH

• AKUMULASI BIOFILM MINIMUM 3 Kg/ m3

• SECARA TIPIKAL, EFISIENSI REMOVAL 1 Kg BOD / m3.hari = 80 – 90 %EFISIENSI REMOVAL TURUN HINGGA 50 % 3 – 6 Kg BOD/m3.hari

• BEBAN PERMUKAAN : 14 – 34 m3/m2.hari media batuan

• KEDALAMAN FILTER = 12 m ( TOWER TRICKLING FILTER )

KRITERIA DESAIN

KARAKTERISTIKDESAIN

LOW /STANDARTRATE

INTERMEDIATERATE

HIGH RATE HIGH RATE ROUGHINGRATE

TIPE PACKING ROCK ROCK ROCK plastik ROCK/plastic

HYDRAULIC LOADING (m3/m2.hari)

1 - 4 4 - 10 10 - 40 10 - 75 40- 200

ORGANIC LOADINGKg BOD / m2hari

0,07 – 0,22 0,24 – 0,48 0,4 – 2,4 0,6 – 3,2 > 1,5

RASIO RESIRKULASI

0 0 - 1 1 - 2 1 - 2 0 - 2

FILTER FLIES MANY VARY FEW FEW FEW

SLOUGHING INTERMITTEN INTERMITTEN CONTINYU CONTINYU CONTINYU

DEPTH (m) 1. 8– 2.4 1. 8– 2.4 1. 8– 2.4 3.0 – 12.2 0.9 - 6

KRITERIA DESAIN

KARAKTERISTIKDESAIN

LOW /STANDARTRATE

INTERMEDIATERATE

HIGH RATE HIGH RATE ROUGHINGRATE

EFISIENSI REMOVAL BOD,%

80-90 50-80 50-90 60-90 40-70

EFFLUEN QUALITY

WELL NITRIFIED

SOME NITRIFICATION

NO NITRIF. NO NITRIF.

NO NITRIF.

Sumber : Metcalf&Eddy, 2003)

KRITERIA DESAIN

PACKINGMATERIAL

NOMINAL SIZE (cm)

BERAT(Kg/m3)

SURFACEAREA

(m2/m3)

VOID SPACE(

%)

APLIKASI

River Rock(kecil)

2,5 – 7,5 1250 -1450

60 50 N

River Rock(besar)

10 - 13 800 - 1000 45 60 C, CN, N

Plastik konv. 62 X 61 X 122

30 – 80 90 > 95 C, CN, N

PlastikHi-specif.

62 X 61 X 122

65 – 95 140 > 94 N

Plastic Random Pack. Conv

VARIES 30 – 60 98 80 C, CN, N

Plastic Random Pack. HI-Specif

VARIES 50 - 80 150 70 N


A.2. ATTACHED – GROWTH BIOLOGICAL TREATMENT

A.2.2. ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR ( R B C )

THE ADVANTAGES COST EFFECTIVE ENERGY EFFICIENT (1/8 of Extended

Aeration) STABLE OPERATION EFFICIENT TREATMENT (up to 95% BOD

removal) LABOUR EFFICIENT SMALL FOOTPRINT MODULAR DESIGN EASY INSTALLATION

PROCESS SCHEME

FINAL CLARIFIER

INFLUENT

SLUDGE REMOVAL

RECHARGE

RECYCLING

PRIMARY CLARIFIER ROTORDISK MODULE

EFFLUENT

CHLORINE

MOTOR

Efluen Primer

Disk RBC

Baffle

Efluen primer

Efluen primer

Efluen primer

RBC

Final clarifier

Sludge

(a) Aliran Paralel

(b) Aliran Tegak Lurus

(c) Step Feed

(d) Tapered feed

TIPE – TIPE RBC :

KRITERIA DESAIN :VolumebebanBODVLR =

VolumeQHLR =

dimana:VLR = Volumetric loading rate (Kg BOD/m3.hari)HLR = hydraulic loading rate (m3/m2.hari)Q = debit limbah cair (m3/hari)

SKmAsSfhKoM

+=

))((

)( 22 ruroNAs −= π

dimana:

M = massa BOD5 removed per unit waktu (Kg/m3. hari)f = koefisien (0,006-0,01 L/mg) tipikal 0,006 L/mgh = ketebalan lapisan film (0,1-0,5 cm) tipikal 0,1 cmKo = maximum removal rate (0,2-0,5 mg/l.detik) tipikal

0,2 mg/l.detikKm = konstanta setengah reaksi (0,1-10 mg/l) tipikal

10 mg/lS = Soluble BOD5 influen (mg/l)As = luas permukaan basah sisi disk (m2)

NILAI M ≈ substrate utilization rate atau rsu pada pengolahan lumpur aktif

M'MYobs =

dimana:

M’ = net growth rate (Kg/m3 hari)

)SSo(KdM'M −−=Dimana :

Kd = koefisien decay (0,06 /hari, grady)S = substrat influen ( mg/l)

)SSo(YobsQPx −=

Px = kuantitas lumpur yang terbuang (Kg/hari)

KONSENTRASI EFFLUEN DARI PENGOLAHAN BIOLOGIS :

( )Q/As00974,02S)Q/As(00974,0411

Sn 1n

××

⋅××++−= −

Dimana:Sn = Soluble BOD5 pada stage n (mg/l)Sn-1 = soluble BOD5 pada stage n-1 (mg/l)As = Luas permukaan media pada stage n (m2)Q = debit influen limbah cair (m3/hari

TABEL KRITERIA DESAIN ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR ( RBC)

Parameter Unit Level Pengolahan

Sekunder Gabungan Nitrifikasi

Nitrifikasi terpisah

Hidrolik Loading

m3/m2.hari 0,08-0,16 0,03-0,08 0,04-0,10

Organik loading:

SBOD5 g/m2.hari 4-10 2.5-8 0,5-1,0

TBOD5 g/m2.hari 8-20 5-16 1-2

Max. Loading:

SBOD5 g/m2.hari 12-15 12-15

TBOD5 g/m2.hari 24-30 24-30

NH3 Loading kg/m2.hari 0,00075-0,0015

HRT Jam 0,7-1,5 1,5-4,0 1,2-3

Efluen BOD5 mg/l 15-30 7-15 7-15

Efluen NH3 mg/l <2 <2


APPLICATIONS TOWNS SUBDIVISIONS HOTELS/MOTELS APARTMENT/CONDOMINIUMS SHOPPING MALLS/PLAZAS HOMES/COTTAGES RESTAURANTS HOSPITALS/NURSING HOMES

SCHOOLS CAMPGROUNDS TRAILER PARKS CONSTRUCTION

CAMPS MARINAS GOLF COURSES INDUSTRY

One Integrated System : Primary Settling Tank (Aerobic & Anaerobic Processes)

A Multi-stage RBC for Organic Removal (Aerobic Process)

Final Settling Tank for Bio-solids Removal

Bio-solids Storage capacity for low cost solids management

ECONOMICAL OPERATION

Low Horsepower Driving Motor (0.005-0.013 KW/m3/day)

Low Speed Rotation (2-6 rpm)

No Skilled Operators Limited Maintenance

(lubrication on Bearings & adding oil on Gear Motor Chain)

EASE OF INSTALLATION

Factory Assembled

All Flow by Gravity

All Moving Parts Above Water Level

No Mechanical Pumps nor Blower

CASE STUDY: CPI RUMBAI HOUSING COMPLEX

ROTORDISK: Investment IDR. 4,538

Millions, O&M Costs IDR. 60.5 Millions/yr, and 3

yrs Payback Period

RumbaiCamp

TreatedWater

Potential Saving After Rotordisk ApplicationIDR. 1,460,000,000/yr

Current O&M Costs:IDR. 1,521,000,000/yr

SOME REFERENCES

Sunter – 1.5 m3/day Kebayoran – 1.5 m3/dayDenpasar – 1.5 m3/day

kuliah minggu 9,10,11

Documents