pinus lingkungan.docx
TRANSCRIPT
Contoh 4-2. Jika BOD3 limbah adalah 75 mg / L dan K adalah 0.150 hari ", apa yang
Direksi utama?
Solusi. Perhatikan bahwa konstanta laju diberikan dalam basis I0 (K vs k), dan pengganti
nilai yang diberikan dalam Persamaan 4-4 dan memecahkan L ,,:
75 = L ¢, (l - 10` ("5 °) (3)) = 0,645 L0
atau
L, = = 116mg / L
Dalam basis e,
k = 2,303 (K) = 0.345, dan
75 = L0 (l - e` ('345) (3)) = 0,645 Lo
jadi
Lo = 116 mg / L
Anda harus mencatat bahwa Direksi tertinggi (LQ) adalah detined sebagai BOD maksimum
diberikan oleh limbah. Hal ini ditandai dengan garis horizontal pada Gambar 4-l. Sejak BOD,
pendekatan L0 asimtotik, sulit untuk menetapkan waktu yang tepat untuk mencapai ulti-
pasangan BOD, Memang, berdasarkan Persamaan 4-I, itu hanya akan tercapai dalam batas sebagai t ap
proaches intinity. Namun, dari sudut pandang praktis, kita dapat mengamati bahwa ketika
kurva BOD adalah sekitar horisontal, Direksi akhir telah dicapai.
Pada Gambar 4-1, kita akan mengambil ini menjadi sekitar 35 hari. Dalam perhitungan, kita menggunakan
rule of thumb bahwa jika BOD, dan L0 setuju bila dibulatkan menjadi tiga tigures signifikan,
maka waktu untuk mencapai BOD akhir telah dicapai. Mengingat keanehan
Uji BOD, ada saat-saat pembulatan dua tigures signihcant tidak akan
realistis.
Sementara BOD`best akhir mengekspresikan konsentrasi atau- degradable
Hal bawang putih, tidak, dengan sendirinya, menunjukkan bagaimana oksigen dengan cepat akan habis dalam
menerima air. Deplesi oksigen berhubungan dengan kedua Direksi tertinggi dan Direksi
menilai konstan (k). Sementara kenaikan BOD paling dalam proporsi langsung dengan con yang
sentrasi bahan organik degradable, nilai numerik dari tetapan laju adalah
tergantung pada berikut:
1. Sifat limbah
2. Kemampuan organisme dalam sistem untuk memanfaatkan limbah
3. Suhu
Sifat limbah. Ada ribuan alami organik
senyawa, tidak semua yang dapat terdegradasi dengan mudah sama. Gula sederhana dan
pati terdegradasi dengan cepat dan karena itu akan memiliki tingkat BOD yang sangat besar con-
stant. Selulosa (misalnya, kertas toilet) mendegradasi jauh lebih lambat, dan rambut
dan kuku hampir terdegradasi dalam uji BOD atau air limbah yang normal
pengobatan. Senyawa lainnya adalah antara antara ekstrem. Direksi
laju konstan untuk limbah yang kompleks sangat tergantung pada proporsi relatif
dari berbagai komponen. Ringkasan konstanta kadar BOD khas ditunjukkan pada
Tabel 4-2. Semakin rendah konstanta laju untuk diperlakukan limbah dibandingkan dengan hasil limbah mentah
dari fakta bahwa organik mudah terdegradasi lebih benar-benar dihapus dari kurang
mudah organik terdegradasi selama pengolahan air limbah.
Kemampuan organisme untuk memanfaatkan limbah. Setiap mikroorganisme yang diberikan terbatas dalam nya
kemampuan untuk memanfaatkan senyawa organik. Akibatnya, banyak senyawa organik
dapat terdegradasi oleh hanya sekelompok kecil mikroorganisme. Dalam lingkungan alami
ment menerima debit kontinyu sampah organik, bahwa populasi organisme
yang dapat paling efisien memanfaatkan limbah ini akan mendominasi. Namun, budaya
digunakan untuk menyuntik uji BOD mungkin hanya berisi jumlah yang sangat kecil dari organisme
yang dapat menurunkan senyawa organik tertentu dalam limbah. Masalah ini es-
pecially umum ketika menganalisis limbah industri. Hasilnya adalah bahwa tingkat BOD
konstan akan lebih rendah dalam tes laboratorium daripada di air alami. Ini adalah
hal yang tidak diinginkan. Uji BOD karenanya harus dilakukan dengan organisme
yang telah terbiasa untuk limbah sehingga konstanta laju ditentukan dalam
laboratorium dapat dibandingkan dengan yang di river.3 tersebut
Suhu. Kebanyakan proses biologi mempercepat dengan naiknya suhu dan
melambat ketika suhu turun. Karena pemanfaatan oksigen disebabkan oleh
metabolisme mikroorganisme, tingkat utilisasi yang sama dipengaruhi oleh template
perature. Idealnya, konstanta laju BOD harus eksperimen ditentukan untuk
suhu air penerima. Ada dua kesulitan dengan cita-cita ini. Of-
sepuluh perubahan suhu penerima air sepanjang tahun, sehingga sejumlah besar
tes akan diperlukan untuk menentukan k. Kesulitan tambahan adalah tugas com-
pengupas data dari berbagai lokasi yang memiliki temperatur yang berbeda. Pengujian laboratorium
Oleh karena itu dilakukan pada suhu standar 20 ° C, dan konstanta laju BOD adalah
disesuaikan dengan suhu penerima air menggunakan ekspresi berikut:
kr = 1 <2o (9) T_2O (45)
Contoh 4-3. Limbah Sebuah dibuang ke sungai yang memiliki suhu
l () ° C. Apa sebagian kecil dari konsumsi oksigen maksimum terjadi dalam empat hari
jika konstanta laju BOD ditentukan di laboratorium dalam kondisi standar
0.115 hari "(base e)?
Solusi. Menentukan tingkat BOD konstan untuk limbah pada suhu sungai menggunakan
Persamaan 4 ~ 5:
/ WC = O_ll5 (l_l35) '0`20
= 0.032 hari "
_ Gunakan nilai ini dari k di Persamaan 4-3 untuk menemukan fraksi oksigen maksimum
Konsumsi terjadi dalam empat hari:
BOD4 _
Z 1 _ (0,032) (4)
L0 l 6 l
= O. 12
Penentuan grafis dari Konstanta BOD
Berbagai metode dapat digunakan untuk menentukan k dan LO dari set eksperimental
data Direksi. Metode yang paling sederhana dan paling akurat adalah plot BOD terhadap waktu.
Hal ini menghasilkan kurva tirst-order hiperbolik dari bentuk yang ditunjukkan pada Gambar 4-1. Itu
ultimate Direksi diperkirakan dari asimtot kurva. Persamaan laju digunakan
untuk memecahkan lc. Hal ini sering sulit untuk menyesuaikan hiperbola akurat untuk data yang sering
tersebar. Metode yang linearize data lebih disukai. Metode grafis yang biasa
untuk reaksi Hrst-agar tidak dapat digunakan karena plot semilog membutuhkan pengetahuan
dari konsentrasi awal yang, dalam hal ini, adalah salah satu dari konstanta kami mencoba
untuk menentukan, yaitu, LO! Salah satu metode sederhana di sekitar kebuntuan ini disebut Thomas '
Metode grafis, 5 metode bergantung pada kesamaan tersebut yang ekspansi seri
dua fungsi berikut:
F1: 1 <»* '(4-6)
"G. J. Schroepfer, ML Robins, RH dan Susng, "R <~ s <~; m ~ I1 l'ltll [l1llll () ll Sungai Mississippi di
Sekitar Minneapolis dan St Paul, "Advu / ZR1 / 'l' '\ ~ di Wlllz." | »I / uri / m I <' 1 '\' f» NRF ~ / 1, l, Bagian vol.. 1, hal. L45,
1964. _
5H. A. Thomas, "Penentuan grafis ll (), l> _ ('lll \' t` (` u || s |:. IINS, "lWIll'I 'dan limbah Works,
pp |. 23-124, l95O.
and
F2 = (kr)(1 + (1/6) /r»)'3 (4-7)
The series expansion of these functions yields:
F1 = (kt) 1 - 0.5(1<r) + Q(/<z)2 - %(kt)3 + (4-8)
F2 = (kr) 1 - o.5(1<r) + é(kt)2 - &§(/<¢)3 + (4-9)
The first two terms are identical and the third differs only slightly. Replacing Equa-
tion 4-8 by 4-9 in the BOD rate equation results in the following approximate equa-
tion: -
BOD, = L0(k[)[l + (1/6)/eq* (4-10)
By rearranging terms and taking the cube root of both sides, Equation 4-10 can be
transformed to:
1/3 2/3
(L_) = -1% + ~%(r) (4-11)
Boo, (kLO) 6(L.,)
A p1e1 of (t/BOD,)l/3 versus 1 is linear (Figure 4-2). The intercept is defined es;
_ . A = (kL<,)“"3 (4-12)
The slope is defined by:
(k)2/3
= _-_ 4-1
B 6(Le)"f’ ( 3)
Solving for L;/3 in Equation 4-12, substituting into Equation 4-13, and solving for k
yields:
lr = 6(B/A) (4-14)
Likewise, substituting Equation 4-14 into 4-12 and solving for L yields:
1
L° ' mm) W’
The procedure for determining the BOD constants by this method is as follows;
1. From the experimental results of BOD for various values oft, calculate (t/BOD,)1
for each day.
2. Plot (t/BOD,)l/3 versus ton arithmetic graph paper and draw the line of best f1t
by eye.
3. Determi11e the intercept (A) and slope (B) from the plot.
4. Calculate lc and L0 from Equations 4-14 and 4-15.
/3
Pengukuran Laboratorium Biokimia
oxygen Demand
Dalam rangka untuk memiliki sebanyak konsistensi mungkin, penting untuk membakukan tes-
ing prosedur ketika mengukur BOD. Dalam paragraf berikut, standar
Uji BOD diuraikan dengan penekanan pada alasan untuk setiap langkah daripada
rincian. Prosedur rinci dapat ditemukan dalam Metode Standar untuk Mantan
aminasi Air dan Wastewaterf yang merupakan referensi otoritatif pengujian
prosedur di bidang pengendalian pencemaran air.
Langkah 1. khusus 300 botol BOD mL (Gambar 4-3) benar-benar diisi dengan sampel
air yang telah diencerkan dengan tepat dan diinokulasi dengan mikroorganisme.
GAMBAR 4-3
Botol BOD. Botol di sebelah kiri ditunjukkan dengan tutup dihapus untuk menggambarkan
Bentuk tersebut yang sumbat kaca, Titik di ujung ofthe stopper adalah untuk memastikan bahwa tidak ada udara
terperangkap di dalam botol. Botol di tengah ditunjukkan dengan stopper di tempat. air Putih
ditempatkan dalam cangkir kecil yang dibentuk oleh bibir. Ini bertindak sebagai segel untuk lebih mengecualikan udara.
Botol di sebelah kanan ditunjukkan dengan Wrap plastik di stopper, ini adalah untuk mencegah
penguapan tersebut yang segel air.
Botol kemudian tutup untuk mengecualikan gelembung udara. Sampel memerlukan pengenceran karena
satu-satunya oksigen tersedia untuk organisme dilarutkan dalam air. Yang paling oxy_
gen yang dapat larut adalah sekitar 9 mg / L, sehingga BOD sampel diencerkan harus
antara 2 dan 6 mg / L. Sampel diencerkan dengan air pengenceran khusus yang con_
tains semua elemen yang diperlukan untuk metabolisme bakteri sehingga degradasi yang
dari bahan organik tidak dibatasi oleh kurangnya pertumbuhan bakteri. Air pengenceran
juga berisi inokulum mikroorganisme sehingga semua sampel yang diuji pada diberikan
Hari mengandung sekitar jenis yang sama dan jumlah mikroorganisme.
Rasio murni sampel diencerkan disebut ukuran sampel, biasanya mantan
ditekan dalam persentase, sedangkan hubungan terbalik disebut faktor pengenceran.
Secara matematis, ini adalah
vol sampel murni
Ukuran Sampel (%) = vol encer sampel X 100 (4-16)
_ `1
Faktor pengenceran = V01 dari d'1? "Ed Contoh = 09 (4-17)
vol. dari murni ukuran sampel sampel (%)
Ukuran sampel yang tepat untuk menggunakan dapat ditentukan dengan membagi 4 mg / L (pertengahan
titik kisaran yang diinginkan BOD diencerkan) oleh konsentrasi BOD perkiraan di
sampel yang diuji. Volume nyaman sampel murni kemudian dipilih untuk
perkiraan ukuran sampel ini.
Contoh 4-5. Direksi dari sampel air limbah diperkirakan 180 mg / L. Apa Yg
volume sampel murni harus ditambahkan ke botol 300 mL? Juga, apa
ukuran sampel dan faktor pengenceran menggunakan buku ini? Asumsikan bahwa 4 mg / L BOD dapat
dikonsumsi dalam botol BOD. °
Solusi. Memperkirakan ukuran sampel yang dibutuhkan: V
Ukuran sampel = 5%> <l00 = 2.22%
Memperkirakan volume sampel murni diperlukan karena volume sampel diencerkan
adalah 300 mL:
Sebuah Vol. sampel diencerkan = 0,0222> <300 mL = 6.66 mL
Oleh karena itu volume sampel yang nyaman akan 7.00 mL.
Menghitung ukuran sampel yang sebenarnya dan faktor pengenceran: 2
Ukuran sampel:; § <%> <loo = 2.33%
_. 300 mL
Faktor pengenceran ~ _ 42.9
Langkah 3. botol Direksi tutup mengandung sampel diencerkan dan kosong yang di-
cubated dalam gelap pada 20 ° C untuk nomor yang dikehendaki dari hari. Untuk sebagian besar tujuan, sebuah
standar waktu lima hari digunakan. Untuk menentukan BOD tertinggi dan tingkat BOD
konstan, kali tambahan yang digunakan. Sampel diinkubasi dalam gelap untuk pra-
melampiaskan fotosintesis dari penambahan oksigen ke dalam air dan membatalkan oksigen
Hasil konsumsi. Seperti disebutkan sebelumnya, uji BOD dilakukan pada standar
suhu 20 ° C sehingga pengaruh suhu terhadap konstanta laju BOD adalah
dihilangkan dan hasil dari laboratorium yang berbeda dapat dibandingkan.
Langkah 4. Setelah nomor yang dikehendaki dari hari telah berlalu, sampel dan kosong yang
dihapus dari inkubator dan konsentrasi oksigen terlarut dalam setiap botol adalah
diukur. Direksi sampel murni kemudian dihitung dengan menggunakan berikut
persamaan:
BOD, = (DOW e DOM)> <faktor pengenceran (4-18)
dimana Doin = terlarut konsentrasi oksigen dalam kosong setelah t hari inkubasi,
mg / L
DOM = konsentrasi oksigen terlarut dalam sampel setelah hari z ofincubation,
mg / L
Contoh 4-6. Apa BOD5 dari sampel air limbah dari Contoh 4-5 jika DO
Nilai untuk sampel kosong dan diencerkan setelah lima hari yang 8,7 dan 4,2 mg / L, masing-
-masing?
Solusi. Pengganti nilai-nilai yang sesuai ke Persamaan 4-18:
I BOD5 = (8,7-4,2)> <42,9 = l93 atau 190 mg / L
Catatan tambahan pada Biokimia
Oxygen Demand
Meskipun lima hari BOD telah dipilih sebagai nilai standar untuk sebagian besar kotor yang
analisis air dan untuk tujuan peraturan, BOD utama sebenarnya-individu yang lebih baik
cator kekuatan total limbah. Untuk setiap satu jenis limbah memiliki tingkat BOD didefinisikan
konstan, rasio antara BOD ultimate dan BOD5 adalah konstan sehingga BOD5-individu
Cates kekuatan limbah relatif. Untuk berbagai jenis limbah memiliki BOD5 yang sama,
Direksi utamanya adalah sama hanya jika, secara kebetulan, konstanta kadar BOD adalah sama.
Hal ini diilustrasikan dalam Gambar 4-4 untuk air limbah kota memiliki K = 0,15 hari *
dan limbah industri yang memiliki K = 0,05 hari ". Meskipun kedua air limbah
memiliki BOD5 dari 200 mg / L, air limbah industri memiliki jauh lebih tinggi akhir
Direksi dan dapat diharapkan memiliki dampak yang lebih besar pada oksigen terlarut dalam sungai.
Untuk air limbah industri, sebagian kecil dari Direksi tersebut diberikan dalam pertama
lima hari karena konstan tarif yang lebih rendah.
Penafsiran yang tepat dari nilai BOD5 juga dapat digambarkan dengan cara lain.
Pertimbangkan sampel air sungai yang tercemar yang nilai berikut yang
ditentukan dengan menggunakan teknik standar laboratorium: BOD5 = 50 mg / L, dan K 1
0. l 15 hari * _ Direksi akhir dihitung dari Persamaan 4-4 Oleh karena itu, 68 mg / L,
GAMBAR 4-4
Pengaruh K pada Direksi utama untuk dua air limbah memiliki BOD5 yang sama.
Namun, karena suhu sungai ° l0 C, nilai K di sungai ini hanya
0.032 hari "(lihat Contoh 4-3). Seperti ditunjukkan secara grafis pada Gambar 4-5, laboratorium
nilai BOD5 serius overestimates konsumsi oksigen yang sebenarnya di sungai.
Sekali lagi, sebagian kecil dari Direksi yang diberikan dalam beberapa hari hidup ketika tingkat BOD
konstan yang lebih rendah.
Lima hari BOD terpilih sebagai nilai standar untuk sebagian besar tujuan karena
Tes ini dirancang oleh insinyur sanitasi di Inggris, di mana sungai-sungai memiliki waktu tempuh
ke laut kurang dari lima hari, sehingga tidak perlu untuk mempertimbangkan kebutuhan oksigen di
kali lebih lama. Karena tidak ada waktu lain yang lebih rasional daripada hari tive,
nilai ini telah menjadi tertanam kuat.
Nitrogen Oksidasi
Sampai saat ini asumsi tak tertulis telah bahwa hanya karbon organik
Hal teroksidasi. Sebenarnya banyak senyawa organik, seperti protein, juga con-
nitrogen tain yang dapat teroksidasi dengan konsumsi molekul oksigen.
Namun, karena mekanisme dan tingkat oksidasi nitrogen yang jelas
berbeda dari oksidasi karbon, dua proses yang harus dipertimbangkan
secara terpisah. Logikanya, konsumsi oksigen akibat oksidasi karbon disebut mobil-
Direksi bonaceous (CBOD), sedangkan karena nitrogen oksidasi disebut nitrogen
BOD (NBOD)
Organisme yang mengoksidasi karbon dalam senyawa organik untuk mendapatkan energi
tidak dapat mengoksidasi nitrogen dalam senyawa ini. Sebaliknya, nitrogen dilepaskan
ke dalam air sunounding sebagai amonia (NH3). Pada nilai pH normal, amonia ini
sebenarnya dalam bentuk kation amonium (Nl-lj). Amonia dilepaskan dari
senyawa organik, ditambah bahwa dari sumber lain seperti limbah industri dan pertanian
limpasan budaya (yaitu, pupuk), teroksidasi menjadi nitrat (NOQ) oleh kelompok khusus
bakteri nitrifikasi sebagai sumber energi dalam proses yang disebut nitryication. Itu
Mmmii raamfm oksidasi fm amonia.
mikroorganisme
NI-I4 + 202 "_-Zi * NOQ + H20 + ZH (19/4)
Dari reaksi ini NBOD teoritis dapat dihitung sebagai berikut:
gram oksigen yang digunakan 4> <16
B = »= - = 4.57 O / N
N OD gram nitrogen teroksidasi 14 g 2 g
Direksi nitrogen yang sebenarnya sedikit lebih kecil dari nilai teoritis karena
penggabungan beberapa nitrogen ke dalam sel bakteri baru, namun perbedaannya adalah
hanya beberapa persen.
Contoh 4-7. Hitunglah NBOD teoritis air limbah yang mengandung 30 mg / L
amonia nitrogen. (Kita sering mengatakan "amonia nitrogen" dan menulis ekspresi seperti
NH; N) Jika analisis air limbah dilaporkan sebagai 30 mg / L amonia (NH3), apa.
akankah NBOD teoritis menjadi?
Solusi, Di bagian tirst dari masalah, jumlah amonia dilaporkan sebagai
Nl-i3-N. Oleh karena itu, kita dapat menggunakan hubungan teori yang dikembangkan dari luas-
tion 4-19.
Theo. NBOD = (30 ing N / L) (4,57 mg O; / mg N) = 137 mg O2 / L
Untuk menjawab pertanyaan kedua. kita harus mengkonversi mg / L amonia ke NH, N dengan bentangan
mengalikan hy rasio berat molekul gram N ke NH3.
l4gN
3 L --- =. N-
(0mgNl ~ l3 /) I, / gNH3 2-47mg / I
Sekarang kita dapat menggunakan hubungan dikembangkan dari Persamaan 4-19.
Theo. NBOD = (24,7 ing N / L) (4,57 mg O2 / nig N) = LL3 ing O2 / L.
Tingkat di mana NBOD yang diberikan sangat tergantung pada jumlah ni
trifying organisme hadir. Dalam limbah yang tidak diobati, ada beberapa organisme ini,
sementara dalam limbah yang diolah, konsentrasi yang tinggi. Ketika sampel yang tidak diobati
dan diperlakukan limbah yang dikenakan uji BOD, konsumsi oksigen mengikuti
pattem ditunjukkan pada Gambar 4 ~ 6. Dalam kasus limbah yang tidak diobati, NBOD yang diberikan
setelah banyak CBOD telah diberikan. Lag disebabkan oleh waktu yang dibutuhkan untuk
bakteri nitrifikasi untuk mencapai populasi yang cukup untuk jumlah NBOD exe
ertion menjadi signifikan dibandingkan dengan yang dari CBOD. Dalam kasus diperlakukan
limbah, populasi yang lebih tinggi dari organisme nitrifikasi dalam sampel mengurangi lag
waktu. Setelah nitrifikasi dimulai, namun, NBOD dapat dijelaskan oleh persamaan
4-I dengan tingkat BOD konstan sebanding dengan untuk CBOD dari sumur-diperlakukan
limbah (K = 0,04-0,10 d "). Karena lag sebelum Direksi nitrogen adalah
sangat bervariasi, nilai BOD5 sering difhcult untuk menafsirkan, Ketika pengukuran
hanya BOD karbon yang diinginkan, inhibitor kimia ditambahkan untuk menghentikan nitrifi- yang
Proses kation. Tingkat konstan untuk nitrifikasi juga dipengaruhi oleh suhu dan
dapat disesuaikan dengan menggunakan Persamaan 4-2.
DO Sag Curve
Konsentrasi oksigen terlarut dalam sungai merupakan indikator kesehatan umum
sungai. Semua sungai memiliki beberapa kapasitas untuk pemurnian diri. Selama dis- yang
biaya ofoxygen-menuntut limbah baik dalam diri ~ kapasitas pemurnian, yang
JANGAN tingkat akan tetap ofplants penduduk yang tinggi dan beragam dan hewan, termasuk
permainan nsh, dapat ditemukan. Sebagai jumlah sampah meningkat, pemurnian diri ca-
Capacity dapat dilampaui, menyebabkan perubahan yang merusak kehidupan tumbuhan dan hewan. Itu
aliran kehilangan kemampuan untuk membersihkan diri dan menurun tingkat DO. Ketika DO
turun di bawah sekitar 4 sampai 5 mg / L, kebanyakan permainan nsh akan diusir, Jika DO
benar-benar dihapus, ikan dan hewan tingkat tinggi lainnya dibunuh atau diusir dan
sangat berbahaya kondisi hasil. Air menjadi kehitaman dan berbau busuk
AKU M.
GAMBAR 4-7
Khas DO kurva melorot.
sebagai limbah dan kehidupan hewan yang mati membusuk dalam kondisi anaerobik (yaitu,
tanpa oksigen). V
Salah satu alat utama pengelolaan kualitas air di sungai adalah kemampuan untuk
menilai kemampuan sungai untuk menyerap beban limbah. Hal ini dilakukan dengan menentukan
profil konsentrasi DO hilir dari pembuangan limbah. Profil ini
disebut kurva DO sag (lihat Gambar 4-7) karena dips konsentrasi DO sebagai
oksigen menuntut bahan teroksidasi dan kemudian naik lagi hilir
oksigen yang diisi kembali dari atmosfer. Seperti digambarkan dalam Gambar 4-8, yang
biota sungai sering merupakan refleksi dari kondisi oksigen terlarut dalam
streaming. ~
Untuk mengembangkan ekspresi matematika untuk kurva melorot DO, sumber
oksigen dan faktor-faktor yang mempengaruhi penipisan oksigen harus diidentifikasi dan diukur.
Satu-satunya sumber yang signifikan dari oksigen reareasi dari atmosfer dan pho-
tosynthesis tanaman air. Deplesi oksigen disebabkan oleh berbagai faktor yang lebih besar,
yang paling penting adalah Direksi, baik karbon dan nitrogen, sampah
debit, dan Direksi sudah di sungai hulu debit limbah. Itu
Faktor kedua yang paling penting adalah bahwa DO dalam pembuangan limbah biasanya kurang
Selain itu di sungai. Dengan demikian, DO di sungai diturunkan secepat limbah adalah
menambahkan, bahkan sebelum Direksi adalah apapun yang diberikan. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi oksigen terlarut
deplesi termasuk polusi sumber non-point, respirasi organisme yang hidup di
sedimen (demand bentik), dan respirasi tanaman air. Berikut
pendekatan klasik, persamaan melorot DO akan dikembangkan dengan mempertimbangkan hanya
Penurunan awal DO, BOD karbon, dan reareasi dari atmosfer Sub
sequently, persamaan akan diperluas untuk mencakup Direksi nitrogen. Akhirnya,
faktor-faktor lain yang mempengaruhi tingkat DO akan dibahas secara kualitatif; kuantitatif
Diskusi berada di luar cakupan buku ini.
Pendekatan massal keseimbangan. Saldo massa Simplihed membantu kita memahami dan memecahkan
DO masalah kurva melorot. Tiga konservatif (mereka yang tidak reaksi kimia)
saldo massa dapat digunakan untuk menjelaskan pencampuran awal dari aliran limbah dan
'Massa DO di Air Limbah
Massa DO Massa DO GAMBAR 4-9
di Sungai di Sungai Konservatif diagram neraca massa untuk
Setelah Mixing DO pencampuran
sungai. DO, BOD karbon, dan suhu semua perubahan sebagai hasil dari pencampuran
aliran limbah dan sungai. Setelah ini dicatat, kurva sag DO mungkin
dipandang sebagai keseimbangan massa nonkonservatif, yaitu, satu dengan reaksi.
Diagram keseimbangan massa konservatif untuk oksigen (pencampuran saja) ditampilkan dalam
Gambar 4-9. Produk air Bagaimana dan konsentrasi DO menghasilkan massa
oksigen per unit waktu:
Massa DO dalam air limbah = QWDOW (4-20)
Massa DO di sungai = Q, DO, (21/4)
dimana QW = volumetrik Bagaimana tingkat air limbah, m3 / s
Q, = laju aliran volumetrik sungai, m3 / s
DOW = konsentrasi oksigen terlarut dalam air limbah, g / m
DO, = konsentrasi oksigen terlarut di sungai, g / m3
3
Massa DO di sungai setelah pencampuran sama dengan jumlah dari hows massa:
Massa DO setelah pencampuran = QWDOW + Q, DO, (4-22)
Dalam cara yang sama untuk BOD ultimate:
Massa BOD setelah pencampuran = QWLW + Q, L, (23/4)
dimana LW = BOD akhir dari air limbah, mg / L
L, = BOD utama ofthe sungai, mg / L
Konsentrasi DO dan BOD setelah pencampuran adalah massa masing-masing per unit
waktu dibagi dengan total tingkat tlow (yaitu, jumlah tersebut yang air limbah dan sungai arus):
QWDOW + QfD0f
La Z Q »éwI§fLf (425)
di mana Lf, = BOD ultimate awal setelah pencampuran.
Contoh 4-8. Kota ofState Tinggi pembuangan 17.360 m3 / d limbah oftreated
ke Bald Eagle Creek. Air limbah diperlakukan memiliki BOD5 dari 12 mg / L dan ak dari
0,12 d "pada 20 ° C Bald Eagle Creek memiliki Bagaimana tingkat 0,43 m3 / s dan BOD ultimate
mg ot`5.0 / L. DO sungai THC adalah 6,5 mg / L dan DO tersebut yang merupakan limbah l.0 mg / L.
Hitunglah DO dan BOD ultimate awal setelah pencampuran.
ances membantu kita memahami dan memecahkan
DO masalah kurva melorot. Tiga konservatif (mereka yang tidak reaksi kimia)
saldo massa dapat digunakan untuk menjelaskan pencampuran awal dari aliran limbah dan
Solusi. DO setelah pencampuran diberikan oleh Persamaan 4-24. Untuk menggunakan persamaan ini kita
harus mengubah air limbah Bagaimana unit yang kompatibel, yaitu, m3 / s.
_ (17.360 m3 / d) _ 3
QW - - -
DO setelah pencampuran kemudian
_ (0,20 m3 / s) (IO mg / L) + (0,43 m3 / s) (6,5 mg / L) _ 475 / L
DO `0,20 m3 / s + 0,43 m3 / s` mg
Sebelum kita dapat menentukan BOD ultimate awal setelah pencampuran, kita harus terlebih dahulu menentukan
Direksi akhir dari air limbah. Pemecahan Persamaan 4-3 untuk Lo:
_ BOD5 _ 12mg / L _ 12 _
L "` (1 - eM) `(1` € '(0'l2) (5)) `(1-0,55) _ 266 mg / L
Perhatikan bahwa kita menggunakan tl1e subscript dari 5 hari di BOD5 untuk menentukan nilai r di
persamaan. Sekarang pengaturan LW = LU, kita dapat detemiine Direksi akhir awal setelah mixer yang
ing menggunakan Persamaan 4-25:
(0,20 m3 / s) (26,6 mg / L) + (0,43 m3 / s) (5.0 mg / L)
. = = 1. 6 1 / L
L 0,20 m3 / s + 0,43 m3 / s 1 8 atau ZMG
Untuk suhu, kita harus mempertimbangkan keseimbangan panas daripada keseimbangan massa.
Ini adalah sebuah aplikasi dari prinsip dasar fisika:
Hilangnya panas oleh badan panas = keuntungan panas oleh badan dingin (26/4)
Perubahan entalpi atau "kandungan panas" dari massa zat dapat didefinisikan
dengan persamaan sebagai berikut:
H = mcpat (27/4)
dimana H = perubahan entalpi, J
m 2 massa zat, g
Cp = panas specilic pada tekanan konstan, J / g - K
AT = perubahan suhu, K
Panas spesifik air sedikit bervariasi dengan suhu. Untuk perairan alami,
nilai 4,19 akan menjadi pendekatan yang memuaskan. Menggunakan panas mendasar kami
loss = persamaan keuntungan panas, kita dapat menulis
<M ,,.) <4,19> 2 \ T ,,, = (m,.) (4,19) AT ,. (28/04)
Suhu setelah pencampuran ditemukan dengan memecahkan persamaan ini untuk final
Suhu dengan mengakui AT yang di setiap sisi ofthe persamaan bedanya
antara suhu akhir sungai (T / -) dan suhu mulai dari kotor yang yang
air dan air sungai, masing-masing:
7 ~ / _, Q "ITU" '.. 4f.Qi "£ (439)
1 adalah Qi
(G H '
Defisit oksigen. Persamaan sag DO telah dikembangkan menggunakan defisit oksigen
daripada konsentrasi oksigen terlarut, untuk membuatnya lebih mudah untuk memecahkan terpisahkan
persamaan yang dihasilkan dari deskripsi matematika dari neraca massa. Itu
Defisit oksigen adalah jumlah dimana konsentrasi oksigen terlarut yang sebenarnya adalah
kurang dari nilai saturasi sehubungan dengan oksigen di udara:
D = Do, - DO <4-30)
di mana D = defisit oksigen, mg / L
DOS = konsentrasi saturasi oksigen terlarut, mg / L
DO = konsentrasi sebenarnya oksigen terlarut, mg / L
Nilai saturasi oksigen terlarut sangat tergantung pada air
suhu itu berkurang dengan naiknya suhu. Nilai dari DOX untuk segar
Air diberikan dalam Tabel A-2 dari Lampiran A.
Defisit awal. Awal kurva DO sag adalah pada titik di mana sebuah dis- limbah
biaya bercampur dengan sungai. Defisit awal dihitung sebagai perbedaan antara
jenuh DO dan konsentrasi tersebut yang DO setelah pencampuran (Persamaan 4-24):
QlVDOl | '+ QVDOF
Da = DO -; -L- (31/4)
5 QW + Qi
di mana Da = dencit awal setelah sungai dan limbah telah dicampur, mg / L
DO, = saturasi konsentrasi oksigen terlarut pada suhu
sungai setelah pencampuran, mg / L
Nilai-nilai saturasi concentrationof oksigen terlarut dalam air tawar mungkin
ditemukan dalam Lampiran A.
Contoh 4-9. Hitung dehcit awal Bald Eagle Creek setelah pencampuran dengan
air limbah dari kota State College (lihat Contoh 4-8 untuk data). Sungai
suhu 10 ° C dan wastewatertemperature adalah IO ° C.
Solusi. Dengan suhu aliran, nilai saturasi oksigen terlarut (DO,)
dapat ditentukan dari tabel di Lampiran A. Pada IO ° C, D05 = ll.33 mg / L. Sejak
kita menghitung konsentrasi DO setelah pencampuran sebagai 4,75 mg / L dalam Contoh 4-8, yang
Defisit awal setelah pencampuran
Da = ll.33mg / L - 4,75 mg / L 1 6.58 mg / L
Karena air limbah umumnya memiliki suhu lebih tinggi dari air sungai, es-
pecially selama musim dingin, suhu hilir sungai tersebut yang debit biasanya kategorinya
sekutu lebih tinggi dari hulu itu. Karena kita tertarik dalam kondisi hilir, itu
Penting untuk menggunakan suhu hilir saat menentukan saturasi
konsentrasi oksigen terlarut.
DO persamaan melorot. Diagram keseimbangan massa DO dalam jangkauan kecil (peregangan) dari
Sungai ditunjukkan pada Gambar 4-LOA. Ini adalah keseimbangan massa yang komprehensif yang menyumbang
W A P W A
Rnoin Room HDQM nnoou
B M N H M
(Ul (bl
Legenda
HDOin, HDOUM = massa DO mengalir masuk dan keluar dari jangkauan
W = massa DO dalam air limbah mengalir ke jangkauan
A = massa DO masuk dari atmosfer
P = massa DO masuk dari produksi alga fotosintetik oksigen
B = massa DO dikonsumsi oleh permintaan bentik
M = massa DO dihapus oleh degradasi mikroba BOD karbon
N = massa DO dihapus oleh degradasi mikroba BOD nitrogen
H = massa DO dikonsumsi oleh respirasi alga
GAMBAR 4-10
Diagram neraca massa dari DO dalam jangkauan kecil (a) dan keseimbangan massa disederhanakan untuk Streeter-Phelps
Model (b).
untuk semua input dan output. Seperti disebutkan di atas, kita akan membatasi kami
pengembangan untuk klasik Streeter-Phelps .7 Keseimbangan massa disederhanakan
diagram ditunjukkan pada Gambar 4-1019. Persamaan neraca massa kemudian:
RDOH, + W + A - M - RDOOU, = 0 (4-32)
di mana RDOH, saya massa DO di sungai fiowing ke jangkauan
W = massa DO dalam air limbah mengalir ke jangkauan
A = massa DO menambahkan dari atmosfer
M = massa DO dihapus oleh degradasi mikroba karbon
Direksi
RDOUU, = massa DO di sungai yang mengalir keluar ofr-masing
Dalam Persamaan 4 ~ 32 kita dapat menjelaskan RDOi ,, + W. Tujuan kami adalah untuk Akhir RDOOUL
dalam hal massa per satuan volume (mg / L). Hal ini membuat A dan M diperhitungkan
sebelum kita dapat menyelesaikan persamaan neraca massa.
Tingkat di mana DO menghilang dari sungai sebagai akibat dari ac mikroba ~
tion (M) adalah persis sama dengan menilai ofincrease defisit. Dengan asumsi bahwa
nilai saturasi untuk DO tetap konstan [d (DO, _) / df = Ol, diferensiasi
Persamaan 4 ~ 30 hasil: `
anno) an_ Dengan mengintegrasikan Persamaan 4-39, dan menggunakan kondisi batas (pada t = 0, D = Da
dan L = La, dan pada t = t, D = D dan L = L), persamaan melorot DO diperoleh;
k L _ _ _
D = ~ lL (e kd '~ e' <ff> + D, (e '<f'> (440)
k, ~ kd
di mana D = defisit oksigen dalam air sungai setelah latihan Direksi waktu, t, mg / L
La = awal BOD tertinggi setelah sungai dan air limbah telah dicampur (luas-
tion 4-25), mg / L
kd = tingkat deoksigenasi konstan, d "
k, = laju reaerasi konstan, d'1
t = waktu perjalanan dari pembuangan air limbah hilir, d
Da = defisit awal setelah sungai dan air limbah telah dicampur (Persamaan 4 ~ 31),
mg / L
Ketika k, = kd, Persamaan 4-40 mengurangi ke:
D = (kdtL ,, + D ,,) (@ "<~ ') (4-41)
dimana istilah yang didefinisikan seperti sebelumnya.
Tingkat deoksigenasi konstan. Tingkat deoksigenasi berbeda konstan dari
Kadar BOD konstan karena ada perbedaan fisik dan biologis antara
sungai dan botol BOD. Secara umum, Direksi yang diberikan lebih cepat di sungai karena
pencampuran turbulen, sejumlah besar "benih" organisme, dan penghapusan BOD oleh atau-
ganisms di tempat tidur sungai serta oleh mereka tersuspensi dalam air. Sementara k jarang
memiliki nilai lebih besar dari 0,7 hari "l, kd mungkin sama besar dengan 7 hari" untuk dangkal, cepat
sungai mengalir. Namun, untuk yang dalam, perlahan-lahan bergerak sungai, nilai kd sangat
dekat dengan bahwa untuk k.
Bosko telah mengembangkan metode memperkirakan kd dari k menggunakan karakteristik
dari streamzg yang
»Kd = 1 <+ gn (4-42)
dimana kd = tingkat deoksigenasi Konstan di ZOOC, d`l
v = kecepatan rata-rata aliran sungai, m / s
k = BOD laju konstan ditentukan di laboratorium pada 2O ° C, d`1
H = rata-rata kedalaman sungai, m
1; I koefisien tidur-aktivitas
Koefisien tidur-kegiatan dapat bervariasi dari Ol untuk genangan air atau mendalam untuk 0,6 atau
lebih untuk mengalir cepat sungai. Perhatikan bahwa tidur THC ~ koefisien aktivitas termasuk Faktor konversi untuk membuat Tenn kedua dimensi yang benar. Setelah menentukan
kd dari Persamaan 4-42, itu harus diperbaiki untuk suhu menggunakan Persamaan 4-5 jika
suhu aliran tidak 20 ° C.
Contoh 4-10. Menentukan tingkat deoksigenasi konstan untuk jangkauan Bald
Eagle Creek (Contoh 4-8 dan 4-9) di bawah air limbah pembuangan (discharge pipe).
Kecepatan rata-rata aliran sungai di sungai adalah 0,03 ml. Kedalaman adalah 5.0 m
dan koefisien tidur-aktivitas 0,35.
Solusi. Dari Contoh 4-8, nilai k adalah 0,12 d ". Menggunakan Persamaan 4-42, yang
Tingkat deoksigenasi konstan pada 20 ° C adalah
kd = 0,12 d-1 + (0.35) = 0,1221 or0.l2d'1
5.0m
Perhatikan bahwa unit tidak konsisten. Seperti yang telah kita ketahui sebelumnya, ekspresi empiris,
seperti yang di Persamaan 4-42, mungkin memiliki faktor konversi implisit. Dengan demikian, Anda harus
berhati-hati untuk menggunakan satuan yang sama dengan yang digunakan oleh penulis persamaan.
Kami juga mencatat bahwa konstanta laju deoksigenasi dari 0,1221 d "'adalah pada 20 ° C. Di
Contoh 4-9, kami mencatat bahwa suhu aliran adalah ° C l0. Dengan demikian, kita harus benar
yang kd diperkirakan dengan menggunakan Persamaan 4-5.
kd pada 10 ° C = (01221 <r '> <1_135>' 0-2 ° = (0.l22l) (0.28l9)
= 0,03442 atau 0.034 dsl
Reareasi. Nilai k, tergantung pada tingkat pencampuran turbulen, yang
terkait dengan kecepatan streaming, dan pada jumlah air permukaan terkena di- tersebut
mosphere dibandingkan dengan volume air di sungai. Sebuah sempit, dalam sungai akan
memiliki k jauh lebih rendah ,. dari lebar, sungai dangkal. Tingkat reareasi konstan dapat
diperkirakan dari persamaan berikut: 90,51 <, =% (4-43)- H
di mana k, = reareasi laju konstan pada 20 ° C, hari "
v = kecepatan rata-rata aliran, MFS
H = kedalaman rata-rata, m
Perhatikan bahwa faktor 3,9 termasuk faktor konversi untuk membuat persamaan-dimensi
sionally benar. Tingkat reareasi konstan juga dipengaruhi oleh suhu dan dapat
disesuaikan dengan suhu sungai menggunakan Persamaan 4-5 tetapi dengan co- suhu
efisien (49) dari l.024. Untuk berbagai aliran, k, dapat berkisar dari 0,05 sampai lebih besar dari
18 hari ".
Untuk berhubungan waktu perjalanan ke jarak fisik hilir, kita juga harus tahu
kecepatan aliran rata-rata. Setelah D telah ditemukan pada setiap titik hilir, _The
DO dapat ditemukan dari Persamaan 4-30. Perhatikan bahwa secara fisik tidak mungkin untuk
DO kurang dari nol. Jika defisit dihitung dari Persamaan 4-40 lebih besar dari
saturasi DO, maka semua oksigen itu habis pada beberapa waktu sebelumnya dan
DO adalah nol. Jika hasil perhitungan Anda menghasilkan DO negatif, laporkan sebagai nol
karena tidak bisa kurang dari nol! »
Titik terendah pada kurva melorot DO, yang disebut titik kritis, adalah
kepentingan utama karena menunjukkan kondisi terburuk di sungai. Waktu ke
titik kritis (tc) dapat ditemukan dengan membedakan Persamaan 4-40, pengaturan itu sama dengan
nol, dan memecahkan untuk t menggunakan nilai dasar e untuk k, dan kd:
1 k, k, -kd]
C = "_ -% _ 4-4
f kr_kd1nikd (1 Da kdLa> <4)
atau ketika k, = kd:
1 Da
= _ _ M 4-4
Jika kd <1 La) (5)
Defisit kritis (DC) kemudian ditemukan dengan menggunakan ini saat kritis dalam Persamaan 4-40.
Dalam beberapa kasus mungkin tidak ada sag di DO hilir. Paling rendah
DO dapat terjadi di zona pencampuran. Dalam hal ini Persamaan 4-44 tidak akan memberikan
Nilai berguna.
Contoh 4-11. Menentukan konsentrasi DO pada titik 5 km hilir dari
debit State College ke Bald Eagle Creek (Contoh 4-8, 4-9, 4-10). Juga
menentukan DO kritis dan jarak hilir di mana itu terjadi.
Solusi. Semua data yang sesuai disediakan dalam tiga contoh sebelumnya. Dengan
pengecualian dari waktu tempuh, t, dan tingkat reareasi, nilai-nilai yang diperlukan untuk luas-
tions 4-40 dan 4-44 telah dihitung dalam Contoh 4-8, 4-9, dan 4-10. Langkah pertama
kemudian adalah untuk menghitung k ,.
0_5
/ <, AT20 ° C = »_ ¥ (3'9g, '60If1;? Ff§S) = 0,0604 <1-1
Karena ini adalah pada 20 ° C dan suhu aliran di IO ° C, Persamaan 4-5 harus digunakan
untuk mengoreksi perbedaan suhu.
/ <, AT10 ° C = (00.604 d * ') <1_024>' ° -2 ° = <0,0604) (0.7Ss9> = 0,04766 d "
Perhatikan bahwa koefisien suhu yang dicatat dalam teks di atas daripada
yang dilaporkan dengan Persamaan 4-5.
Waktu tempuh t dihitung dari jarak hilir dan kecepatan
sungai:
I `(5 km) (l, () (l (2n / kinlg
(0.03 ni / s) (86,4 () () S / ti) 2 * 929 d
Meskipun tidak dibenarkan oleh tokoh-tokoh penting dalam perhitungan, kita memiliki
terpilih untuk menjaga empat iigures signifikan karena efek komputasi truncat-
ing nilai.
Defisit diperkirakan menggunakan Persamaan 4-40.
_ (0-03442) (11-85) - (o.o3442> <i.929> _ - (0,04766) (l.929) - <0,04766> <i.929>
D ',04766-,03442 ff e 1 "L 6'58 ["]
D = (30,83) (0,9358 ~ 0,9122) + 6.58 (0,9122) = 6,7299 atau 6.73 mg / L
dan oksigen terlarut
Lakukan = 11,33-6,73 = 4.60 mg / L
Waktu kritis dihitung dengan menggunakan Persamaan 4-44:
t _ l Pada 0,04766 1 _ 6 580,04766-0,03441
6 _ ,04766-,03442 0,03442 `(0,03442) (l1.86)
tc = 6.45 d »~
Menggunakan tc untuk saat ini dalam Persamaan 4-40, menghitung defisit kritis
__ ~ (0,03442) (6.45) __ '(0,04766) (6/35) - (004, / 66) (6.45)
D "" 0,04766-0,03442 le 6] T 6'58 [e 1
D (= 6.85 mg / L
dan DO kritis
DOC = ll.33 - 6.85 = 4.48 mg / L
DO kritis terjadi downstream pada jarak
(6.45d) (86.400 s / d) (0.03 m / s) T == 16,7 km
dari titik pembuangan air limbah. (Perhatikan bahwa 0,03 m / s adalah kecepatan sungai.)
Strategi manajemen. Awal point untuk pengelolaan kualitas air di sungai
menggunakan kurva DO sag adalah untuk menentukan minimum DO konsentrasi yang akan
melindungi kehidupan air di sungai. Nilai ini, disebut standar DO, umumnya
diatur untuk melindungi spesies yang paling sensitif yang ada atau bisa ada di sungai tertentu.
Untuk debit limbah yang dikenal dan satu set dikenal karakteristik sungai, DO sag
persamaan dapat diselesaikan untuk menemukan DO pada titik kritis. Jika nilai ini lebih tinggi dari
standar, sungai memadai dapat mengasimilasi limbah. Jika DO di kritis
Titik kurang dari standar, maka pengolahan limbah tambahan yang diperlukan. Biasanya,
insinyur lingkungan memiliki kontrol atas hanya dua parameter, La dan Da. Oleh
meningkatkan efhciency dari proses pengolahan yang ada atau dengan menambahkan tambahan
langkah pengobatan, Direksi akhir dari pembuangan limbah dapat dikurangi, sehingga
mengurangi LU. Seringkali metode yang relatif murah untuk meningkatkan kualitas streaming adalah
untuk mengurangi DG dengan menambahkan oksigen ke air limbah untuk membawanya dekat dengan kejenuhan sebelumnya
debit. Untuk menentukan apakah suatu usulan perbaikan akan memadai,
nilai-nilai baru untuk LH dan Da digunakan untuk menentukan apakah standar DO akan
Did you mean: violated at the critical point. Under unusual conditions, the engineer may artificially aerate the river with mechanical systems to increase the DO. When using the DO sag curve to determine the adequacy of wastewater treatment , it is important to use the river conditions that will cause the lowest DO concen- tration. Usually these conditions occur in the late summer when river Hows are low and temperatures are high. A frequently used criterion is the “IO-year, 7-day low flow,” which is the recurrence interval of the average low flow for a 7-day period estimated using the partial duration series technique (Chapter 2). Low river flows reduce the dilution of the waste entering the river, causing higher values for La and Da. The value of lc, is usually reduced by low river Hows because of reduced velocities . in addition, higher temperatures increase kd more than k, and also decrease DO saturation, thus making the critical point more severe. Example 4-12. The Pitts Canning Company is considering opening a new plant at one of two possible locations: the Green River and its twin, the White River. Among the decisions to be made are what effect the plant discharge will have on each river and which river would be impacted less. Effluent data from the Pitts A Plant and the Pitts B Plant are considered to be representative of the potential discharge character- istics. ln addition, measurements from each river at summer low-flow conditions are available.dilanggar pada titik kritis. Dalam kondisi yang tidak biasa, insinyur mungkin artifisialmenganginkan sungai dengan sistem mekanik untuk meningkatkan DO.Bila menggunakan kurva sag DO untuk menentukan kecukupan air limbah treat_pemerintah, penting untuk menggunakan kondisi sungai yang akan menyebabkan terendah DO konsentrasitrasi. Biasanya kondisi ini terjadi pada akhir musim panas ketika Hows sungai rendahdan suhu tinggi. Kriteria yang sering digunakan adalah "IO-tahun, 7-hari rendahaliran, "yang merupakan interval pengulangan dari rata-rata aliran rendah untuk jangka waktu 7 haridiperkirakan dengan menggunakan teknik seri durasi parsial (Bab 2). Sungai mengalir rendahmengurangi pengenceran limbah masuk ke sungai, menyebabkan nilai yang lebih tinggi untuk La danDa. Nilai lc, biasanya dikurangi dengan Hows sungai yang rendah karena berkurangnya ve ~locities. Dalam Selain itu, suhu yang lebih tinggi meningkatkan kd lebih dari k, dan juga mengurangiDO saturasi, sehingga membuat titik kritis lebih parah.Contoh 4-12. The Pitts Canning Company sedang mempertimbangkan membuka pabrik baru disalah satu dari dua lokasi yang mungkin: Sungai Hijau dan kembarannya, Sungai Putih. Di Kalangankeputusan yang harus dibuat adalah apa efek akan memiliki debit tanaman pada setiap sungaidan yang sungai akan terkena dampak kurang. Data limbah dari Pitts A Tanaman danPitts B Tanaman dianggap mewakili potensi debit karakter-istics. Dalam Selain itu, pengukuran dari masing-masing sungai di musim panas kondisi aliran rendah adalah
tersedia. dan koefisien reaerasi. Dengan demikian, kita perlu menghitung hanya satu nilai L_, dan satu nilai
D ,,.
Kita mulai dengan mengubah massa Bagaimana BOD ultimate (kg / d) untuk konsentrasi suatu
tion (mg / L). Mengikuti pendekatan umum untuk menghitung konsentrasi dari massa
Bagaimana, kita membagi debit massa (kg / d) oleh Bagaimana air membawa sampah
(QW, Q ,, atau jumlah Qw + Q,):
1 \ / lass BOD ultimate habis (kg / dg
Aliran air limbah pembawa (ma / s)
Unit debit massa kemudian berkumpul untuk mg / d dan Air Cara L / d sehingga
hari membatalkan.
(Kg / d)> <(1> <106 mg / kg) f
(M3 / s)> <(86, 400 s / d) (1> <103 L / m3)
Untuk baik Tanaman A atau B: _
Saya 2 Y (129.60 kg / d) (1> <106 mg / kg)
(0,0500 m3 / s) (86, 400 S / <1) (1 X 103 L / m3)
129.60> <10 ° mg
Aku 4.320> <106 L
= 30.00 mg / L
Sekarang kita dapat menghitung BOD campuran menggunakan Persamaan 4-25.
L _ (0,0500) (30.00) + (0.500) (19.00)
"_ 0,0500 + 0.500
= 20,0 mg / L
Dari Tabel A-2 dari Lampiran A, kita kulit buah bahwa saturasi DO pada 25 ° C adalah 8.38 mg / L.
Kemudian menggunakan Persamaan 4-31 kita menentukan defisit awal:
D _ 8 38 _ (0,0500) (0.900) + (0.500) (5.85)
"_` 0,0500 + 0.500
= 8,38-5,4
= 2.98 mg / L
Untuk kombinasi A Tanaman pemakaian ke Sungai Hijau, deoxy- yang
Koefisien genation dan koefisien reaerasi dihitung dengan menggunakan Persamaan 4-42 dan
Persamaan 4-43, dalam basis 10:
0.100> <0.200
2.3> <4,00
= 0,05217 d`1 pada 20 ° C
Kd = 0,0500 +
dan
0,5
Kr: 1_7 (0.100)
(4 _ () 0) 1,5
= 0.067198 d "pada 20 ° C
(Catatan: Faktor 2.3 dalam persamaan Kd dan 1,7 di K, persamaan yang konvergen yang
aksesi dalam basis 10. Oleh karena itu, mereka berbeda dari persamaan dalam teks.).
Hal ini jelas bahwa kombinasi terbaik adalah Pabrik B di Sungai Putih.
Menggunakan program spreadsheet, kami telah menghasilkan nilai defisit untuk seri
kali untuk masing-masing kombinasi dan diplot hasil pada Gambar 4-II. Dari ini
Angka kita dapat membuat pengamatan umum berikut:
1. Meningkatkan tingkat reareasi, sambil memegang segala sesuatu yang lain seperti itu, mengurangi
defisit dan memindahkan titik kritis hulu.
2. Penurunan tingkat reareasi, sambil memegang segala sesuatu yang lain seperti itu, meningkatkan
defisit dan memindahkan titik kritis hilir.
3. Meningkatkan tingkat deoksigenasi, sambil memegang segala sesuatu yang lain seperti itu, meningkat
defisit dan memindahkan titik kritis hulu.
4. Penurunan tingkat deoksigenasi, sambil memegang segala sesuatu yang lain seperti itu, berkurang
defisit dan memindahkan titik kritis hilir.
BOD nitrogen. Sampai saat ini, hanya BOD karbon telah dianggap
dalam kurva melorot DO. Namun, dalam banyak kasus BOD nitrogen memiliki setidaknya sebanyak
berdampak pada tingkat oksigen terlarut. Instalasi pengolahan air limbah modern dapat ROU-
tinely menghasilkan effiuents dengan CBOD5 kurang dari 30 mg / L. Sebuah limbah yang khas juga
berisi sekitar 30 mg / L nitrogen, yang akan berarti NBOD sekitar
137 mg / L jika dipulangkan sebagai amonia (lihat Contoh 4-7). BOD nitrogen
dapat dimasukkan ke dalam kurva sag DO dengan menambahkan istilah tambahan untuk luas-
tion 4-40:
k L,
D = -V d 2 (e "k" '- e'k ") + D ,, (e`k") + -kk "L']; (e`k" '- e ""') (4 -46)
r _ d r _ n
di mana kn = koefisien nitrogen deoksigenasi, hari "; L ,, = ni utama
BOD trogenous setelah limbah dan sungai telah dicampur, mg / L; dan ketentuan lainnya sebagai
didefinisikan sebelumnya. Penting untuk dicatat bahwa dengan istilah tambahan untuk NBOD, itu
tidak mungkin untuk menemukan waktu kritis menggunakan Persamaan 4-44. Sebaliknya, harus ditemukan
oleh solusi trial and error dari Persamaan 4-46.
Faktor-faktor lain yang mempengaruhi tingkat DO di sungai. Klasik kurva sag DO mengasumsikan
bahwa hanya ada satu titik-sumber pembuangan limbah ke sungai. Pada kenyataannya, ini adalah
jarang terjadi. Beberapa sumber titik dapat ditangani dengan membagi sungai menjadi
mencapai dengan sumber titik di kepala masing-masing jangkauan. Jangkauan adalah panjang sungai ditentukan oleh insinyur atas dasar homogenitas, yaitu, bentuk saluran, dasar air
Komposisi tom, kemiringan, dll defisit oksigen dan sisa BOD dapat dihitung
pada akhir setiap jangkauan. Nilai-nilai ini kemudian digunakan untuk menentukan nilai-nilai baru
Da dan La pada awal jangkauan berikut. Sumber polusi non-point dapat
juga ditangani dengan cara ini jika mencapai dibuat cukup kecil. Non-point source
Polusi juga dapat dimasukkan langsung ke dalam persamaan sag DO untuk lebih jadi-
analisis yang canggih. Membagi sungai menjadi mencapai juga diperlukan setiap kali
aliran perubahan rezim, karena koefisien reaerasi juga akan berubah. Dalam kecil
sungai, jeram memainkan peran utama dalam menjaga tinggi DO tingkat. Menghilangkan jeram
dengan pengerukan atau pembendungan sungai dapat memiliki dampak yang parah pada DO, meskipun DO lev-
els segera hilir bendungan biasanya tinggi karena turbulensi
air yang jatuh.
Beberapa sungai mengandung deposito besar bahan organik dalam sedimen. Ini
dapat deposito alami daun dan tanaman air mati atau bisa endapan lumpur
dari air limbah yang menerima sedikit atau tidak ada perawatan. Dalam kedua kasus, dekomposisi
bahan organik ini menempatkan beban tambahan pada sumber daya aliran itu oksigen,
karena kebutuhan oksigen harus dipasok dari air di atasnya. Ketika ini
Permintaan bentik signifikan, dibandingkan dengan kebutuhan oksigen dalam kolom air,
itu harus disertakan kuantitatif dalam persamaan melorot.
Tanaman air juga dapat memiliki efek besar pada tingkat DO. Pada siang hari,
kegiatan fotosintesis mereka menghasilkan oksigen yang melengkapi reareasi dan
bahkan dapat menyebabkan jenuh oksigen. Namun, tanaman juga mengkonsumsi oksigen untuk
proses respirasi. Meskipun ada keseluruhan produksi bersih oksigen, tanaman
respirasi sangat rendah dapat DO tingkat pada malam hari. Pertumbuhan tanaman biasanya
tertinggi di musim panas ketika arus yang rendah dan suhu yang tinggi, sehingga besar
Persyaratan respirasi malam bertepatan dengan kasus terburuk penipisan oksigen
dari Direksi tenaga. Selain itu, ketika tanaman air mati dan mengendap di bagian bawah, mereka
meningkatkan permintaan bentik. Sebagai aturan umum, pertumbuhan besar tanaman air yang
merugikan pemeliharaan tingkat DO tinggi secara konsisten.
Pengaruh Nutrisi Kualitas Air di Sungai
Meskipun oksigen ~ de1nanding limbah yang pasti polusi sungai yang paling penting
tants secara keseluruhan, nutrisi juga dapat berkontribusi untuk memburuk kualitas air
di sungai dengan menyebabkan pertumbuhan tanaman yang berlebihan. Nutrisi adalah unsur-unsur yang dibutuhkan
oleh tanaman untuk pertumbuhan mereka. Mereka termasuk, dalam urutan kelimpahan dalam jaringan tanaman: mobil-
bon, nitrogen, fosfor, dan berbagai elemen. Ketika ada cukup
jumlah semua nutrisi yang tersedia, pertumbuhan tanaman adalah mungkin. Dengan membatasi memanfaatkan- yang
kemampuan salah satu nutrisi, pertumbuhan tanaman lebih lanjut dicegah.
Beberapa pertumbuhan tanaman yang diinginkan, karena tanaman membentuk dasar rantai makanan
dan dengan demikian mendukung komunitas hewan. Namun, pertumbuhan tanaman yang berlebihan dapat membuat
beberapa kondisi yang tidak diinginkan seperti lapisan lendir tebal pada batu dan padat
pertumbuhan gulma air.
Ketersediaan unsur hara bukan satu-satunya persyaratan untuk pertumbuhan tanaman. Di
banyak sungai, kekeruhan disebabkan oleh partikel tanah terkikis, bakteri, dan faktor-faktor lainnya
mencegah cahaya dari menembus jauh ke dalam air, sehingga membatasi pertumbuhan tanaman Total di perairan dalam. Hal ini untuk alasan ini bahwa pertumbuhan lendir di bebatuan biasanya terjadi pada dangkal
air putih. Arus air yang kuat juga mencegah tanaman berakar dari memegang, dan preman
membatasi pertumbuhan mereka ke backwaters tenang di mana arus lemah dan air
cukup untuk cahaya untuk menembus dangkal.
Pengaruh nitrogen. Ada tiga alasan mengapa nitrogen merugikan re_ sebuah
ceiving tubuh:
1. Dalam konsentrasi tinggi, NH3-N merupakan racun bagi ikan.
2. NH3, dalam konsentrasi rendah, dan NO§ berfungsi sebagai nutrisi untuk pertumbuhan berlebihan
ganggang.
3. konversi ofNH, f ke NO; mengkonsumsi jumlah besar ofdissolved oksigen.
Efek fosfor. Efek merusak utama fosfor adalah bahwa ia berfungsi
sebagai nutrisi penting bagi pertumbuhan alga. Jika ketersediaan fosfor memenuhi
tuntutan pertumbuhan ganggang, ada produksi yang berlebihan dari ganggang. Ketika
ganggang mati, mereka menjadi bahan organik oxygemdemanding bakteri berusaha untuk
menurunkan mereka. Kebutuhan oksigen ini sering overtaxes pasokan DO air
tubuh dan, sebagai akibatnya, menyebabkan HSH mati.
Strategi manajemen. Strategi untuk menangani masalah-masalah kualitas air diasosiasikan-
diciptakan dengan nutrisi yang berlebihan didasarkan pada sumber untuk setiap nutrisi. Kecuali di bawah
keadaan langka, ada banyak karbon yang tersedia untuk pertumbuhan tanaman. Tanaman menggunakan
karbon dioksida, yang tersedia dari alkalinitas bikarbonat air dan
dari bakteri pengurai bahan organik. Karbon dioksida akan dihapus
dari air, itu diisi kembali dari atmosfer. Secara umum, sumber utama
elemen adalah pelapukan alami mineral batuan, proses atas mana
insinyur lingkungan memiliki sedikit kontrol. Namun, karena hujan asam disebabkan oleh udara
polusi mempercepat proses pelapukan, pengendalian polusi udara dapat membantu mengurangi
pasokan elemen. Bahkan ketika sejumlah besar elemen yang
ditemukan dalam air limbah, penghapusan mereka sulit. Selain itu, jumlah kecil tersebut
dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman yang fosfor nitrogenor lebih mungkin untuk menjadi pembatas
unsur hara. Oleh karena itu, kontrol praktis masalah yang disebabkan nutrisi kualitas air
di sungai didasarkan pada penghapusan nitrogen dan / atau fosfor dari air limbah menjadi-
kedepan mereka habis.
MANAJEMEN KUALITAS AIR 4-4
DI DANAU -
Oksigen-menuntut limbah juga bisa menjadi polutan danau penting, terutama ketika
sampah dibuang ke daerah yang terkandung seperti teluk. Patogen adalah dari tertentu
concem dekat pantai mandi. Sekali lagi, sebagai 'dengan sungai, ada kelas khusus
danau yang paling serius terkena dampak polutan lain seperti bahan kimia beracun
dari limbah industri. Namun, fosfor sehingga mendominasi polutan lain di
pengendalian kualitas air di sebagian besar danau yang akan kita berikan khusus
penekanan. Sebuah pengetahuan tentang sistem danau adalah penting untuk memahami peran
fosfor dalam pencemaran danau. Studi tentang danau ini disebut limnologi. Bagian ini adalah
dasarnya kursus singkat di limnologi yang berkaitan dengan polusi fosfor.
Stratifikasi dan 'Iurnover
Hampir semua danau di zona beriklim sedang menjadi bertingkat selama musim panas dan berlebihan
tum (turnover) pada musim gugur karena perubahan suhu air yang dihasilkan dari
siklus tahunan perubahan suhu udara. Selain itu, danau di daerah beriklim dingin menjalani
stratiiication musim dingin dan musim semi terbalik juga. Proses-proses fisik, yang
dijelaskan di bawah ini, terjadi terlepas dari kualitas air di danau. Tetap Saja,
mereka membantu menentukan kualitas air.
Selama musim panas, air permukaan danau dipanaskan baik secara tidak langsung oleh
kontak dengan udara hangat dan langsung oleh sinar matahari. Air hangat, menjadi kurang padat daripada
air dingin, tetap dekat permukaan sampai dicampur ke bawah oleh turbulensi dari angin,
gelombang, kapal, dan kekuatan lain. Karena turbulensi ini meluas hanya dis terbatas
dikan di bawah permukaan air, hasilnya adalah sebuah lapisan atas tercampur, wa hangat
ter (epilimnion yang) mengambang di air yang lebih rendah (hypolimnion), yang buruk
dicampur dan sejuk, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4-L2A. Karena baik pencampuran epilimnion yang
akan aerobik (memiliki DO). Hypolimnion akan memiliki DO rendah dan dapat menjadi
anaerobik (tanpa oksigen). Batas ini disebut termoklin karena
perubahan tajam suhu (dan karena itu kepadatan perubahan) yang terjadi dalam
jarak yang relatif pendek. Termoklin dapat didefinisikan sebagai perubahan temperatur
ture dengan kedalaman yang lebih besar dari l ° C / m. Anda mungkin pernah mengalami thermo- yang
kemerosotan saat berenang di sebuah danau kecil. Selama Anda berenang horizontal,
air hangat, tetapi segera setelah Anda menginjak air atau menyelam, air berubah dingin.
Anda telah menembus termoklin. Kedalaman epilimnion adalah terkait dengan Ukuran tersebut yang danau. Ini sesedikit satu meter danau kecil dan sebanyak 20 meter atau
lebih danau besar. Kedalaman epilimnion ini juga terkait dengan badai aktivitas di
musim semi ketika stratifikasi berkembang. Sebuah badai besar pada waktu yang tepat akan bercampur
air hangat dengan kedalaman besar dan dengan demikian membuat lebih dalam dari epilimnion nonnal
Setelah terbentuk, Danau stratifikasi sangat stabil. Hal ini dapat rusak hanya oleh sangat
badai kekerasan. Bahkan, musim panas berlangsung, stabilitas meningkat karena
epilimnion terus hangat, sementara hypolimnion tetap pada cukup konstan
temperatur.
Pada musim gugur, karena suhu drop, epilimnion mendingin sampai lebih padat
dari hypolimnion. Air permukaan kemudian tenggelam, menyebabkan overtuming. Air
gadilan hypolimnion naik ke permukaan di mana ia mendingin dan kembali tenggelam. Danau demikian
menjadi tercampur. Jika danau di iklim dingin, proses ini berhenti ketika
suhu mencapai 4 ° C, karena ini adalah suhu di mana air yang paling
padat. Pendinginan lebih lanjut atau pembekuan hasil air permukaan di stratitication musim dingin ofthe,
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4-L2B. Ketika air hangat di musim semi, lagi menjungkirbalikkan dan
menjadi tercampur. Dengan demikian, danau iklim memiliki setidaknya satu, jika tidak
dua, siklus stratihcation dan tumover setiap tahun.
Zona biologis
Danau berisi beberapa zona yang berbeda dari aktivitas biologis, sangat ditentukan oleh
ketersediaan cahaya dan oksigen. Zona biologis yang paling penting, yang ditunjukkan pada
Gambar 4-13, adalah zona eufotik, pesisir, dan bentos.
Zona eufotik. Lapisan atas air di mana sinar matahari dapat menembus adalah
disebut zona euforia. Semua pertumbuhan tanaman terjadi di zona ini. Dalam Air yang dalam, al ~
gae adalah tanaman yang paling penting, sedangkan tanaman berakar tumbuh di perairan dangkal dekat
\ // pantai. Kedalaman zona eufotik ditentukan oleh jumlah kekeruhan
menghalangi penetrasi sinar matahari. Dalam kebanyakan danau, kekeruhan yang disebabkan oleh pertumbuhan alga,
meskipun warna dan ditangguhkan tanah liat dapat secara substansial mengurangi penetrasi sinar matahari
di beberapa danau. Di zona eufotik, tanaman menghasilkan lebih banyak oksigen oleh fotosintesis
daripada mereka keluarkan oleh respirasi. Di bawah zona eufotik terletak profimdal Zone.
Transisi antara dua zona yang disebut tingkat kompensasi cahaya. Itu
tingkat kompensasi cahaya sesuai dengan kasar kedalaman di mana intensitas cahaya
adalah sekitar satu persen dari sinar matahari unattenuated. Penting untuk dicatat bahwa bagian bawah
dari zona eufotik jarang bertepatan dengan termoklin.
Zona pesisir. Air dangkal dekat pantai di mana berakar tanaman air dapat
tumbuh disebut zona pesisir. Luasnya zona litoral tergantung di lereng
dasar danau dan kedalaman zona eufotik. Zona litoral tidak dapat memperpanjang
lebih dalam dari zona eufotik.
Zona bentik. Sedimen bawah terdiri dari zona bentik. Sebagai organisme liv-
ing di atasnya air mati, mereka mengendap di bagian bawah di mana mereka membusuk
oleh organisme hidup di zona bentik. Bakteri selalu hadir. Kehadiran
bentuk kehidupan yang lebih tinggi seperti cacing, serangga, dan krustasea tergantung pada ketersediaan
oksigen.
Danau Produktivitas
Produktivitas danau adalah ukuran kemampuannya untuk mendukung jaring makanan. Alga
fonn dasar web makanan ini, penyediaan makanan bagi organisme yang lebih tinggi. Sebuah danau
produktivitas dapat ditentukan dengan mengukur jumlah pertumbuhan alga yang dapat
didukung oleh nutrisi yang tersedia. Meskipun danau lebih produktif biasanya akan
memiliki populasi tish lebih tinggi, jumlah ikan yang paling diinginkan bisa menurun.
Bahkan, peningkatan produktivitas umumnya menghasilkan kualitas air berkurang karena
perubahan yang tidak diinginkan yang terjadi karena pertumbuhan alga meningkat. Karena penting
memainkan peran dalam menentukan produktivitas kualitas air, membentuk dasar untuk mengklasifikasikan
danau.
Danau oligotrophic. Danau oligotrophic memiliki tingkat produktivitas yang rendah karena
sangat terbatasnya pasokan nutrisi untuk mendukung pertumbuhan alga. Akibatnya, air
cukup jelas bahwa bagian bawah dapat dilihat pada kedalaman yang cukup. Dalam hal ini,
zona eufotik sering meluas ke hypolimnion, yang aerobik. Oligotrophic
danau, oleh karena itu, mendukung permainan ikan air dingin. Lake Tahoe di Califomia-Nevada
perbatasan adalah contoh klasik dari danau oligotrophic.
Danau eutrofik. Danau eutrofik memiliki produktivitas tinggi karena berlimpah
pasokan nutrisi alga. Ganggang menyebabkan air menjadi keruh sangat, sehingga Uni Eropa-yang
zona fotik dapat memperpanjang hanya sebagian ke epilimnion tersebut. Sebagai ganggang mati, mereka
mengendap di dasar danau di mana mereka terurai oleh organisme bentik. Di sebuah
Danau eutrofik, dekomposisi ini sufhcient untuk menguras hypolimnion dari oxy-
gen selama stratihcation musim panas. Karena hypolimnion adalah anaerobik selama musim panas, danau eutrofik mendukung hanya ikan air hangat. Bahkan, sebagian besar GSH air dingin
didorong keluar dari danau jauh sebelum hypolimnion menjadi anaerobik karena
mereka umumnya membutuhkan kadar oksigen terlarut minimal 5 mg / L. Sangat eutrophic
danau juga mungkin memiliki tikar besar fioating ganggang yang biasanya menanamkan menyenangkan
selera dan bau ke air.
Danau Mesotrophic. Danau yang penengah antara oligotrophic dan Uni Eropa-
trofik disebut mesotrophic. Meskipun penurunan substansial oksigen mungkin memiliki
terjadi di hypolimnion, tetap aerobik.
Danau pikun. Ini sangat tua, danau dangkal yang memiliki tebal organik sed ~
iments dan tanaman air berakar dalam kelimpahan yang besar. Danau ini akhirnya akan menjadi-
datang rawa.
Eutrofikasi
Eutrofikasi adalah proses alami di mana danau bertahap menjadi dangkal dan
lebih produktif melalui pengenalan dan daur hara. Dengan demikian, oligotrophic
danau secara bertahap melewati tahap mesotrophic, eutrofik, dan pikun, bahkan-
tually mengisi sepenuhnya. Waktu untuk proses ini terjadi tergantung pada aslinya
Ukuran danau dan pada tingkat di mana sedimen dan nutrisi diperkenalkan. Di
beberapa danau proses eutrofikasi sangat lambat sehingga ribuan tahun bisa lewat
dengan sedikit perubahan kualitas air. Danau lain mungkin telah eutrophic dari
hari mereka terbentuk, jika kadar gizi yang tinggi pada waktu itu.
Eutrofikasi budaya disebabkan ketika aktivitas manusia mempercepat proses
alami dengan meningkatkan tingkat di mana sedimen dan nutrisi ditambahkan
danau. Dengan demikian, polusi danau dapat dilihat sebagai intensifikasi ofa proses alami.
Ini bukan untuk mengatakan bahwa danau eutrofik yang selalu tercemar, tetapi polusi con
upeti untuk eutrofikasi. Pengelolaan kualitas air di danau terutama concemed
dengan memperlambat eutrofikasi untuk setidaknya tingkat alamiah. Untuk memahami faktor-faktor di-
dilibatkan dalam eutrofikasi, perlu untuk memahami faktor-faktor yang berkontribusi terhadap
pertumbuhan alga.
Persyaratan Pertumbuhan alga
Semua alga membutuhkan macronutrients, seperti karbon, nitrogen, dan fosfor, dan mi-
cronutrients, seperti elemen. Untuk ganggang untuk tumbuh, semua nutrisi harus tersedia
mampu. Kurangnya salah satu nutrisi akan membatasi jumlah penduduk alga. Ketersediaan
masing-masing nutrisi dan siklus alami adalah sebagai berikut.
Karbon. Algae memperoleh karbon mereka dari karbon dioksida yang terlarut dalam air.
Karena karbon dioksida dalam kesetimbangan dengan sistem bikarbonat penyangga (lihat
Bab 3), karbon segera tersedia ditentukan oleh alkalinitas dari
air putih. Namun, seperti karbon dioksida akan dihapus dari air, itu diisi kembali dari
atmosfer. Atmosfer, ofcourse, ZR sumber hampir tak habis-habisnya ofthis
gas. Ketika ganggang baik dikonsumsi oleh organisme yang lebih tinggi atau mati dan membusuk, yang
Karbon organik dioksidasi kembali menjadi karbon dioksida yang retums baik untuk air
atau ke atmosfer untuk menyelesaikan siklus karbon. _
Nitrogen. Nitrogen di danau biasanya dalam bentuk nitrat (NO§) dan berasal dari
Sumber extemal dengan cara aliran pemasukan atau air tanah. Ketika diambil untuk
pertumbuhan alga, nitrogen kimia dikurangi menjadi amino-nitrogen (Markas Pusat) dan in-
corporated menjadi senyawa organik. Ketika ganggang mati mengalami dekomposisi, yang
nitrogen organik dilepaskan ke air amonia (NH3). Amonia ini kemudian
teroksidasi kembali menjadi nitrat oleh bakteri dalam proses nitrifikasi yang sama dibahas sebelumnya
dalam sistem sungai. '
Siklus nitrogen dari nitrat menjadi nitrogen organik, amonia, dan kembali ke ni
trate selama air tetap aerobik. Namun, dalam sedimen anaerob, dan
dalam hypolimnion danau eutrofik, ketika dekomposisi alga telah habis
suplai oksigen, nitrat direduksi oleh bakteri anaerob menjadi gas nitrogen (NZ) dan
hilang dari sistem dalam proses yang disebut denitryication. Denitrifikasi mengurangi
Rata-rata waktu nitrogen tetap dalam sistem danau. Reaksi denitrifikasi adalah
2NO§ + karbon organik; `N2 + CO2 + H20 (4-47)
Beberapa mikroorganisme fotosintetik juga dapat memperbaiki gas nitrogen dari atmo- yang
sphere dengan mengubahnya menjadi nitrogen organik. Di danau yang nitrogen yang paling penting
Lixing mikroorganisme adalah bakteri fotosintesis disebut cyanobacteria, sebelumnya
dikenal sebagai ganggang biru-hijau karena pigmen yang dikandungnya. Karena mereka
nitrogen kemampuan, cyanobacteria memiliki keunggulan kompetitif atas al-hijau
gae ketika konsentrasi nitrat dan amonium yang rendah tetapi nutrisi lain yang suf-
ficiently berlimpah. Cyanobacteria ini umumnya tidak diinginkan karena mereka
kecenderungan untuk agregat di sedap dipandang lioating tikar dan karena mereka menyampaikan menyenangkan
bau dan rasa air. Cyanohacteria juga dapat menghasilkan racun yang membunuh ikan.
Untungnya, organisme pengganggu tidak lazim kecuali pasokan larut
tetap nitrogen berkurang ke tingkat yang rendah.
Fosfor. Fosfor dalam danau berasal dari sumber eksternal dan diambil
oleh ganggang dalam bentuk anorganik (POF {`) dan dimasukkan ke dalam senyawa organik.
Selama dekomposisi alga, fosfor dikembalikan ke bentuk anorganik. Kembali The
sewa fosfor dari sel-sel alga mati begitu cepat sehingga hanya sedikit dari daun
yang epilimnion dengan sel alga menetap. Namun, sedikit demi sedikit, fosfor
ditransfer ke sedimen, sebagian bahan organik belum terdekomposisi; sebagian
dalam endapan besi, aluminium, dan kalsium; dan beberapa terikat partikel tanah liat. Untuk
sebagian besar, penghapusan permanen fosfor dari perairan atasnya untuk
sedimen tergantung pada jumlah zat besi, aluminium, kalsium, dan tanah liat masuk
danau bersama dengan fosfor.
'Elemen Irace. Kuantitas elemen yang diperlukan untuk mendukung pertumbuhan alga
begitu kecil bahwa perairan yang paling segar memiliki jumlah yang cukup untuk alga substansial
populasi.
The Membatasi Gizi
Pada 1840, Justin Liebig merumuskan gagasan bahwa "pertumbuhan tanaman tergantung pada
jumlah bahan makanan yang disajikan untuk itu dalam jumlah minimum. "Ini adalah CARA diketahui
sebagai hukum Liebig Lv tersebut yang minimal. Seperti diterapkan pada ganggang, itu berarti bahwa pertumbuhan alga akan
dibatasi oleh nutrisi yang paling tersedia. Dari semua nutrisi, hanya fosfor
tidak tersedia dari atmosfer atau pasokan air alami. Untuk rea ini ~
son, fosfor dianggap nutrisi pembatas dalam danau. Jumlah fosfor
mengontrol jumlah pertumbuhan alga dan karena produktivitas danau. ini
dapat dilihat dari Gambar 4-14 di mana konsentrasi klorofil a diplot
terhadap konsentrasi fosfor. Klorofil a, salah satu pigmen hijau yang terlibat
dalam fotosintesis, ditemukan di semua ganggang, sehingga digunakan untuk membedakan besarnya al ~
gae dalam air dari padatan organik lainnya seperti bakteri. Telah diperkirakan bahwa Pengendalian Fosfor di Lakes
Karena fosfor biasanya nutrisi membatasi, mengendalikan eutrofikasi budaya
harus dilakukan dengan mengurangi masukan fosfor ke danau. Setelah input
berkurang, konsentrasi fosfor secara bertahap akan jatuh fosfor dimakamkan
dalam sedimen atau memerah dari danau. Strategi lain untuk membalikkan atau memperlambat
Proses eutrofikasi, seperti pemicu fosfor dengan penambahan aluminium
(Alum) atau menghapus sedimen kaya fosfor oleh pengerukan, telah diusulkan.
Namun, jika input fosfor tidak juga dibatasi, proses eutrofikasi
akan terus berlanjut. Dengan demikian, pengerukan atau curah hujan saja bisa menyebabkan hanya sementara
peningkatan kualitas air. Pada hubungannya dengan input fosfor berkurang, ini
Tindakan dapat membantu mempercepat penghapusan fosfor sudah dalam sistem danau. Dari
Tentu saja, kebutuhan untuk mempercepat proses pemulihan harus ditimbang terhadap potensi
kerusakan dari membanjiri daerah pantai dengan lumpur dan mengaduk senyawa beracun
terkubur dalam sedimen.
Untuk dapat mengurangi input fosfor, perlu untuk mengetahui sumber
fosfor dan potensi pengurangan mereka. Sumber alami fosfor
adalah pelapukan batuan. Fosfor yang dilepaskan dari batu dapat memasukkan air
langsung, tetapi lebih sering diambil oleh tanaman dan memasuki air di
bentuk materi tanaman mati. lt adalah sangat sulit untuk mengurangi input alami
fosfor. Jika sumber-sumber ini besar, danau umumnya alami eutrofik.
Bagi banyak danau sumber utama fosfor adalah hasil dari aktivitas manusia.
Sumber yang paling penting adalah air limbah kota dan industri, rembesan dari
septic tank, dan limpasan pertanian yang membawa pupuk fosfor ke dalam air.
Kota dan industri air limbah. Semua limbah kota mengandung phospho-
rus dari kotoran manusia. Banyak limbah industri yang tinggi dalam nutrisi ini. Dalam
kasus, satu-satunya cara efektif untuk mengurangi fosfor adalah melalui limbah canggih
proses pengolahan, yang dibahas dalam Bab 5. air limbah kota juga
mengandung sejumlah besar fosfor dari deterjen yang mengandung polifosfat,
yang merupakan rantai ion fosfat (biasanya tiga) terkait bersama-sama. Polyphos- The
Phate mengikat dengan kekerasan dalam air untuk membuat deterjen pembersih yang lebih efektif
agen. Dengan l9 the '/ Os, fosfor pemuatan dari deterjen adalah sekitar dua kali
bahwa dari kotoran manusia. Fosfor dari deterjen dapat dihilangkan dengan iklan-
pengolahan limbah vanced, tetapi fosfor juga dapat dihapus dari deterjen sehingga
bahwa tidak pernah memasuki air limbah untuk memulai. Sebagai aplikasi langsung dari sampah
filsafat minimalisasi, beberapa negara telah meloloskan undang-undang yang melarang mencegah- fosfat
Tuan-tuan sebagai metode cepat untuk mengurangi masukan fosfor untuk danau.
Septic tank rembesan. Tepi banyak danau yang dihiasi dengan rumah-rumah dan sum_
mer cottage, masing-masing dengan septic tank sendiri dan bidang ubin untuk pembuangan limbah. AS
diperlakukan air limbah bergerak melalui tanah menuju danau, fosfor diserap
oleh partikel tanah, terutama tanah liat. Dengan demikian, selama masa awal tield genteng, sangat sedikit
fosfor sampai ke danau. Namun, dengan waktu, kapasitas tanah untuk menyerap
fosfor terlampaui dan setiap fosfor tambahan akan menyampaikan ke danau,
berkontribusi terhadap eutrofikasi. Waktu yang dibutuhkan untuk fosfor untuk menerobos ke
danau tergantung pada jenis tanah, jarak ke danau, jumlah kotor yang
Air yang dihasilkan, dan konsentrasi fosfor dalam air limbah tersebut. Untuk mencegah
fosfor mencapai danau, perlu untuk menempatkan ubin diadakan cukup jauh
dari danau bahwa kapasitas adsorpsi tanah tidak terlampaui. Jika hal ini tidak
mungkin, mungkin perlu untuk mengganti tangki septik dan bidang genteng dengan selokan
untuk mengumpulkan air limbah dan mengangkutnya ke fasilitas pengobatan.
Limpasan pertanian. Karena fosfor adalah nutrisi tanaman, itu adalah informasi penting
gredient dalam pupuk. Ketika air hujan mencuci off tields dibuahi, beberapa fosfat yang
phorus dilakukan ke sungai dan kemudian ke danau. Sebagian besar fosfor tidak diambil
oleh tanaman yang tumbuh terikat partikel tanah. Fosfor terikat dilakukan dalam
sungai dan danau melalui erosi tanah. Minimalisasi limbah dapat diterapkan pada
kontrol fosfor loading danau dari pemupukan pertanian dengan mendorong
petani untuk membuahi lebih sering dengan jumlah yang lebih kecil dan untuk mengambil tindakan efektif untuk
menghentikan erosi tanah.
Acidilication of Lakes
Rainwateris Murni sedikit asam. Sebagaimana kita bahas pada Bab 3, CO2 larut dalam air
untuk membentuk asam karbonat (HZCO3). Konsentrasi kesetimbangan dari hasil HZCO3
dalam pH air hujan sekitar 5,6. Dengan demikian, hujan asam biasanya didefinisikan sebagai
curah hujan dengan pH kurang dari 5,6. The northeastem AS dan Kanada sering
record nilai pH air hujan antara 4 dan 5 (Gambar 4-15). Nilai-nilai ini pH rendah
telah dikaitkan dengan emissionsof sulfur dan nitrogen oksida dari pembakaran
bahan bakar fosil (lihat Bab 6).
_ Ikan, dan trout tertentu dan salmon Atlantik, sangat sensitif terhadap pH rendah
tingkat. Kebanyakan sangat menekankan jika pH turun di bawah 5,5, dan hanya sedikit yang mampu
bertahan jika pH turun di bawah 5.0. Jika pH turun di bawah 4,0, katak kriket dan musim semi
kacamata mengalami kematian lebih dari 85 persen.
konsentrasi aluminium gh lli sering pemicu yang membunuh HSH. Aluminium
adalah alauudzmt dalam tanah tetapi biasanya terikat dalam mineral tanah. Pada pH yang normal
Nilai aluminium jarang terjadi dalam larutan. Aciditication ofthe rilis air sangat
beracun / \ | "ke air.
Kebanyakan ure lznkt-s buffered oleh sistem penyangga karbonat (lihat Bab 3). Untuk
Sejauh I \ || l`ik ~ | '<'; | p: 1city danau tidak terlampaui, pH danau tidak akan
menjadi apprecinlvly: | l`tl ~ t ~ | t-tl oleh hujan asam. Jika ada sumber karbonat untuk menggantikan
dikonsumsi oleh thi ': kehancuran avid. kapasitas buffer bisa sangat besar. Tanah berkapur
adalah t'on orang |; | inin, 1 |; u;: jumlah v kalsium karbonat (CaCO3). Seperti ditunjukkan dalam GAMBAR 4-15
1985 kontur dan dipilih stasiun peta pl-l dalam hujan atas Amerika Serikat. (Sumber: I. L_
Kulp, "Penilaian Interim NAPAP itu," Proceedings ofthe Polusi Udara Contr0lAssociation:
Asam Air hujan, Januari l988.)
Gambar 3-12, rilis asam karbonat bikarbonat ke dalam larutan. H * dari hujan asam akan
juga melepaskan bikarbonat. Dengan demikian, danau yang terbentuk di tanah berkapur cenderung resisten
pengasaman.
Faktor-faktor lain yang mempengaruhi kerentanan danau untuk pengasaman adalah per- tersebut
meability dan kedalaman tanah, batuan dasar, kemiringan dan ukuran DAS, dan
jenis vegetasi. Tipis, tanah kedap menyediakan sedikit waktu untuk kontak menjadi-
tween tanah dan curah hujan tersebut. Hal ini akan mengurangi potensi tanah untuk buffer
curah hujan asam. Demikian juga, aliran sungai kecil dengan lereng curam mengurangi waktu
untuk buffering terjadi. Dedaunan gugur cenderung menurun keasaman. Dedaunan pohon jarum
cenderung menghasilkan limpasan yang lebih asam daripada curah hujan itu sendiri. Batuan dasar granit
menawarkan potensi kecil untuk buffer hujan asam. Galloway dan Cowlingu digunakan batuan dasar Ge-
ology untuk memprediksi daerah di mana danau yang berpotensi paling sensitif terhadap hujan asam (Gambar
4-16). Anda dapat mencatat bahwa daerah diprediksi sensitivitas juga yang dikenakan
curah hujan yang sangat asam.
Kontrol danau pengasaman yang terkait dengan pengendalian emis- atmosfer
aksesi sulfur dan nitrogen oksida. Peran polusi udara di endapan asam adalah
dibahas secara lebih rinci dalam Bab 6.
GAMBAR 4-16
Wilayah di Amerika Utara yang berisi danau sensitif terhadap pengasaman
oleh curah hujan asam daerah yang diarsir memiliki batuan beku atau metamorf
geologi batuan dasar; daerah unshaded memiliki calcereous atau sedimen
batuan dasar geologi. Daerah yang memiliki danau alkalinitas rendah bersamaan
dengan daerah beku dan metamorf batuan dasar geologi.
4-5 BAB REVIEW
Bila Anda telah selesai mempelajari chapten ini Anda harus dapat melakukan fol- yang
melenguh tanpa bantuan teks atau catatan:
1. Daftar kategori polutan utama (ada empat) yang dihasilkan oleh masing-masing
empat sumber utama air limbah.
2. Daftar dua nutrisi perhatian utama terhadap tubuh menerima
air putih.
3. Tentukan biochemical oxygen demand (BOD).
4. Jelaskan prosedur untuk menentukan BOD dan menentukan nilai nominal
suhu dan waktu yang digunakan dalam ujian.
5. Sebutkan tiga alasan mengapa konstanta laju BOD dapat bervariasi.
6. Sketsa grafik yang menunjukkan pengaruh berbagai laju konstan pada lima hari BOD jika
Direksi utamanya adalah sama, dan efek pada BOD tertinggi jika tive yang ~ hari
BOD adalah sama.
Memanfaatkan Persamaan 4-19 dalam jawaban Anda, jelaskan apa yang menyebabkan nitrogen BOD.
3, Sketsa serangkaian kurva yang menunjukkan deoksigenasi, reareasi, dan DO melorot
di sungai. Tampilkan efek perubahan dalam deoksigenasi atau reareasi tingkat
lokasi titik kritis dan besarnya defisit DO.
9, Daftar tiga alasan mengapa amonia nitrogen merugikan suatu penerima tubuh
air dan penduduknya.
10. Sketsa dan membandingkan epilimnion dan hypolimnion sehubungan dengan tindak yang
ing: Lokasi di sebuah danau, suhu, dan kelimpahan oksigen (yaitu, DO).
11. Jelaskan proses stratifikasi dan omset di danau.
12. Jelaskan apa yang menentukan zona eufotik danau dan apa arti ini
memiliki pertumbuhan biologis.
13. Mengingat deskripsi danau yang meliputi produktivitas, kejelasan, dan oksigen
tingkat, mengklasifikasikan sebagai oligotrophic, mesotrophic, eutrofik, atau pikun.
14. Jelaskan proses eutrofikasi.
Hukum 15. Negara Liebig tentang minimum.
16. Nama yang paling umum "membatasi nutrisi" di danau dan menjelaskan mengapa itu adalah
membatasi nutrisi.
17. Daftar tiga sumber fosfor yang harus dikendalikan untuk mengurangi Uni Eropa-budaya
trophication danau.
18. Jelaskan mengapa pH air hujan murni adalah sekitar 5,6.
19. Tentukan hujan asam.
20. Jelaskan mengapa hujan asam menjadi perhatian.
21. Jelaskan peran tanah berkapur dalam melindungi danau dari pengasaman.
22. Selain pH air hujan, daftar enam variabel yang menentukan tingkat danau asam-
itication dan menjelaskan bagaimana meningkatkan atau menurunkan nilai setiap mungkin
diharapkan dapat mengubah tingkat keasaman.
Dengan bantuan teks ini Anda harus dapat melakukan hal berikut:
1. Hitung BOD5, mengingat ukuran sampel dan konsumsi oksigen, atau menghitung
ukuran sampel, mengingat konsumsi oksigen yang diijinkan dan diperkirakan BOD5.
2. Hitung BOD ultimate (Lo), mengingat Direksi diberikan (BOD,) dalam waktu z dan
menilai konstan, atau menghitung tingkat konstan, k, diberikan L., dan BOD ,.
3. Hitung k baru untuk suhu selain 2O ° C, diberi nilai pada T ° C.
4. Hitung tetapan laju BOD (lt) dan BOD ultimate (Lo) dari eksperimental
Data dari Direksi terhadap waktu.
5. Hitung defisit oksigen, D, dalam panjang aliran (jangkauan), mengingat dibutuhkan
input data.
6. Hitung defisit oksigen kritis, DC. pada titik DO sag (minimum).
Direksi utama awal setelah pencampuran Sungai Noir adalah 50 mg / L, The DO di
sungai setelah air limbah dan sungai telah dicampur di saturasi. Suhu Sungai
adalah IO ° C, Pada IO ° C, konstanta laju deoksigenasi (kd) adalah 0,30 d "dan reareasi yang
laju konstan (1 <,) adalah 0,30 cl ". Tentukan titik kritis (tc) dan DO kritis.
Ulangi Soal 4-24 asumsi suhu sungai naik sampai 15 ° C sehingga kd dan k,
ubah.
Pembuangan dari pabrik gula bit menyebabkan DO pada titik kritis jatuh ke
4,0 mg / L. Aliran ini memiliki BOD diabaikan dan dehcit awal setelah sungai dan
air limbah telah dicampur adalah nol. Apa DO akan terjadi jika konsentrasi limbah
(LW) berkurang sebesar 50 persen? Asumsikan bahwa arus tetap sama dan bahwa
Nilai saturasi DO adalah 10,83 mg / L dalam kedua kasus,
Watertown dewan kota telah meminta Anda menentukan apakah atau tidak dis-
biaya air limbah kota ke Sungai Hijau akan mengurangi DO bawah
standar negara 5.00 mg / L di Smithville, 5.79 km hilir, atau pada titik lain
hilir. Data terkait adalah sebagai berikut:
Direksi utama awal setelah pencampuran Sungai Noir adalah 50 mg / L, The DO di
sungai setelah air limbah dan sungai telah dicampur di saturasi. Suhu Sungai
adalah IO ° C, Pada IO ° C, konstanta laju deoksigenasi (kd) adalah 0,30 d "dan reareasi yang
laju konstan (1 <,) adalah 0,30 cl ". Tentukan titik kritis (tc) dan DO kritis.
Ulangi Soal 4-24 asumsi suhu sungai naik sampai 15 ° C sehingga kd dan k,
ubah.
Pembuangan dari pabrik gula bit menyebabkan DO pada titik kritis jatuh ke
4,0 mg / L. Aliran ini memiliki BOD diabaikan dan dehcit awal setelah sungai dan
air limbah telah dicampur adalah nol. Apa DO akan terjadi jika konsentrasi limbah
(LW) berkurang sebesar 50 persen? Asumsikan bahwa arus tetap sama dan bahwa
Nilai saturasi DO adalah 10,83 mg / L dalam kedua kasus,
Watertown dewan kota telah meminta Anda menentukan apakah atau tidak dis-
biaya air limbah kota ke Sungai Hijau akan mengurangi DO bawah
standar negara 5.00 mg / L di Smithville, 5.79 km hilir, atau pada titik lain
hilir. Data terkait adalah sebagai berikut:
Watapitae Cuci
Parameter Sungai air limbah
Arus, m3 / s 0,1507 1,08
BOD5 pada l6 ° C, mg / L 128.00 N / A
BOD., Pada 16 ° C, mg / L N / A 11.40
DO, mg / L 1,00 7,95
Suhu, ° C 16,0 16,0
k pada 20 ° C 0,4375 N / A
Kecepatan, m / s N / A 0.390
Kedalaman, m N / A 2.80
Bed ~ koefisien aktivitas N / A 0.200
Berdasarkan ketentuan Undang-Undang Air Bersih, U, S, Perlindungan Lingkungan
Badan menetapkan persyaratan bahwa kota harus memberikan memperlakukan sekunder
ment limbah mereka. Hal ini didefinisikan sebagai pengobatan yang mengakibatkan BOD5 limbah
yang tidak melebihi 30 mg / L. Pembuangan dari Watapitae (Soal 29/04) jelas
melanggar standar ini. Mengingat data pada Soal 4-29, ulang masalah
dengan asumsi bahwa Watapitae menyediakan pengobatan untuk menurunkan BOD5 ke 30,00 mg / L.
Jika penggunaan populasi dan air Watapitae (29/4 Masalah dan 4-30) tumbuh pada
5 persen per tahun dengan peningkatan yang sesuai dalam aliran air limbah, berapa tahun '
Pertumbuhan dapat dipertahankan sebelum pengobatan sekunder menjadi tidak memadai? Menganggap
bahwa instalasi pengolahan terus mempertahankan BOD5 limbah dari 30,00 mg / L.
Ketika es meliputi sungai, itu sangat membatasi reareasi tersebut. Ada beberapa kompensasi
untuk mengurangi aerasi karena suhu air berkurang. Semakin rendah temperatur
mendatang mengurangi aktivitas biologis dan, Hius, tingkat deaeration dan, pada saat yang sama,
tingkat kejenuhan meningkat DO. Dengan asumsi kondisi musim dingin, ulang Soal 4-29
dengan reareasi dikurangi menjadi 0 dan suhu air sungai pada 2 ° C.
Apa kombinasi pengurangan BOD dan / atau air limbah DO meningkat diperlukan sehingga
air limbah Watertown pada Soal 4-27 tidak mengurangi DO di bawah 5,00 mg / L
di mana saja di sepanjang Sungai Hijau? Asumsikan bahwa biaya pengurangan BOD adalah tiga sampai
tive kali dari peningkatan efliuent DO. Karena biaya penambahan DO ekstra tinggi,
membatasi kelebihan di atas jumlah minimum sehingga DO kritis jatuh antara
5.00 mg / L dan 5,25 mg / L,
Jawaban: Meningkatkan air limbah DO 2,7 mg / L adalah yang paling hemat biaya
obat, 4-34. Apa jumlah BOD tertinggi, dalam kg / d, mungkin Watapitae (Soal 29/4) debit dan
masih memungkinkan Avepitaeonmi l.50 mg / L DO atas kriteria kualitas air DNR untuk
asimilasi limbah?
4-35. Dengan asumsi bahwa delicit oksigen campuran (Da) adalah nol dan bahwa Direksi akhir (L,)
dari Looking Glass Sungai di atas pembuangan air limbah dari Carrollville adalah nol, kal-
culate jumlah BOD tertinggi, dalam kg / d, yang dapat dibuang jika DO harus
disimpan di 4.00 mg / L pada titik 8.05 km hilir. Tingkat aliran deoksigenasi (Kd)
adalah L80 d "pada l2 ° C, dan tingkat reareasi (K,) adalah 2,20 d" pada 12 ° C temper- Sungai
ature adalah ° C l2. Sungai Bagaimana 5,95 m3 / s dengan kecepatan 0.300 m / s. The Catrollville
aliran air limbah adalah 0,0130 m3 / s.
Jawaban: QWLW = l. l4> <l04 kg / d Direksi utama.
4-36. Hitung DO pada titik 1,609 km di hilir dari titik pembuangan limbah untuk
Berikut kondisi. Laporkan jawaban atas dua desimal. Konstanta laju sudah
suhu disesuaikan,
Parameter Streaming
kd l.9ll d "
lt, 4,49 d "I
Arus 2,4 m3 / s
Kecepatan 0. l 00 m / s
D., (setelah pencampuran) 0.00
Suhu, "C l7.00
BODL (setelah pencampuran) llO0.00 kg / d
4-37. Asumsikan bahwa air limbah Carrollville (Soal 41-35) juga mengandung 3,0 mg / L
amonia nitrogen dengan tingkat deoksigenasi aliran 0.900 d "pada l2 ° C. Apa
jumlah akhir BOD karbon, dalam kg / d, yang Carrollville dapat debit dan
masih memenuhi tingkat DO 4,00 mg / L pada titik 8.05 km hilir? Asumsikan juga
bahwa jumlah teoritis oksigen pada akhirnya akan dikonsumsi dalam nitrifikasi yang
Proses.
4-7 PERTANYAAN DISKUSI
4-1. Siswa di laboratorium teknik lingkungan lulusan tingkat mengambil sampel dari
inlluent (limbah mentah) dan limbah (limbah diperlakukan) ofa pengolahan air limbah kota
tanaman. Mereka menggunakan sampel tersebut untuk menentukan konstanta laju BOD (lc). Maukah kamu
mengharapkan konstanta laju harus sama atau berbeda? Jika berbeda, yang akan lebih tinggi
dan mengapa?
4-2. Ifit adalah yourjob untuk menetapkan standar untuk badan air dan Anda memiliki pilihan ofeither BOD5
atau BOD utama, yang akan Anda pilih dan mengapa?
4-3. Sebuah magang musim panas telah tumed dalam buku log-nya untuk pengukuran suhu untuk limnol- sebuah
Survei ogy. Dia diberitahu untuk mengambil pengukuran di lm udara di atas danau, lm
jauh di danau, dan pada kedalaman I0 m. Dia berbalik dalam hasil berikutnya tetapi tidak
record yang suhu diambil di mana, Jika pengukuran dilakukan pada siang hari
pada bulan Juli di Missouri, apa tebakan terbaik Anda untuk lokasi tersebut yang pengukuran (yaitu.
udara. l-m dalam, l0-m dalam)? Nilai-nilai yang tercatat adalah: 33 ° C, l8 ° C, dan 2l ° C.
AIR KUALITAS PENGELOLAAN 337
Jika titik kritis dalam kurva D0 melorot ditemukan menjadi 18 km di hilir dari dis- tersebut
titik air limbah yang tidak diobati biaya, yang Anda harapkan titik kritis untuk bergerak up
aliran (menuju titik pembuangan), hilir, atau tetap di tempat yang sama, jika
air limbah diperlakukan?
Anda telah ditugaskan untuk melakukan studi lingkungan danau terpencil di Kanada.
Foto udara dan survei permukaan tanah mengungkapkan tidak ada sumber limbah antropogenik yang con
tributing ke danau. Ketika Anda menyelidiki danau, Anda menemukan sebuah danau yang sangat keruh dengan
tikar berlimpah ganggang dan DO hypolimnion dari 1,0 mg / L mengambang. Apa produktivitas
kelas akan Anda tetapkan untuk danau ini? Jelaskan alasan Anda.
Danau di Illinois, Indiana, Kentucky Westem, semenanjung bawah Michigan, dan
Ohio tampaknya tidak dikenakan pengasaman meskipun pH air hujan adalah 4,4.
Berdasarkan pengetahuan Anda (atau apa yang dapat Anda temukan dengan penelitian) topografi,
vegetasi, dan batuan dasar, menjelaskan mengapa danau di daerah ini tidak asam.
MEMBACA TAMBAHAN
Morton, Air Penyebab Pollufion dan Cures, Madison, Wisconsin: Mimir Publikasi 1976.
NL Nemerow, Scientfc Analisis Polusi Stream, New York: McGraw-Hill, 1974.
G. Tchobanoglous dan ED Schroeder, Kualitas Air Reading, MA: Addison Wesley, 1985.
AIR PUTIH
KUALITAS
MANAJEMEN
PENDAHULUAN
POLUTAN AIR DAN SUMBER MEREKA
MANAJEMEN KUALITAS AIR DI SUNGAI
Pengaruh Oksigen-Menuntut Limbah di Sungai
Biochemical Oxygen Demand
Penentuan grafis dari Konstanta BOD
Laboratorium Pengukuran
Biochemical Oxygen Demand
Catatan tambahan pada Biochemical Oxygen Demand
nitrogen Oksidasi
DO Sag Curve
Pengaruh Nutrisi Kualitas Air di Sungai
MANAJEMEN KUALITAS AIR DI DANAU
Stratifikasi dan Perputaran
Zona biologis
Danau Produktivitas
eutrofikasi
Persyaratan Pertumbuhan alga
The Membatasi Gizi
Pengendalian Fosfor di Lakes
Pengasaman Lakes
BAB REVIEW
MASALAH
PERTANYAAN DISKUSI
MEMBACA TAMBAHAN
4-1 PENDAHULUAN ~
Penggunaan kita buat air di danau, sungai, kolam, dan stream yang sangat inlluenced
dengan kualitas air yang ditemukan di dalamnya. Kegiatan seperti iishing, berenang,
berperahu, pengiriman, dan pembuangan limbah memiliki persyaratan yang sangat berbeda untuk air
kualitas. Air berkualitas sangat tinggi diperlukan untuk pasokan air minum.
Di banyak bagian dunia, pengenalan polutan dari aktivitas manusia memiliki
serius kualitas air yang rusak bahkan sampai mengubah aliran trout murni
ke selokan terbuka busuk dengan beberapa bentuk kehidupan dan kegunaan yang bermanfaat lebih sedikit.
Pengelolaan kualitas air berkaitan dengan pengendalian pencemaran dari asasi
Kegiatan manusia sehingga air tidak terdegradasi ke titik yang tidak sesuai longci
untuk keperluan dimaksud. Keluarga perbatasan tunggal, menetap di tepi Sungai Ohio,
tidak secara signifikan menurunkan kualitas air dalam sungai besar meskipun melemparkan
semua limbah ke dalam sungai. Kota Cincinnati, bagaimanapun, tidak bisa disclutrge nya
limbah yang tidak diobati ke Sungai Ohio tanpa konsekuensi bencana. 'L`hus, wa
manajemen mutu ter juga ilmu mengetahui berapa banyak terlalu banyak untuk
khususnya badan air.
Untuk mengetahui berapa banyak limbah dapat ditoleransi (istilah teknis berasimilasi)
oleh badan air, Anda harus mengetahui jenis polutan habis dan cara
yang mereka mempengaruhi kualitas air. Anda juga harus tahu bagaimana kualitas air nllccted
oleh faktor alam seperti warisan mineral DAS, y geomeu dari
medan, dan iklim daerah. Sebuah kecil, jatuh sungai gunung akan memiliki
Kapasitas asimilatif sangat berbeda dari lamban, berkelok-kelok sungai dataran rendah, dan
danau berbeda bergerak perairan.
Awalnya, maksud dari pengelolaan kualitas air adalah untuk melindungi in the
cenderung menggunakan badan air saat menggunakan air sebagai sarana ekonomi ol limbah
pembuangan dalam batasan kapasitas asimilatif nya. Pada tahun 1912, Kongres
dari Statesestablished Serikat itu dalam kepentingan nasional untuk "memulihkan dan
menjaga integritas kimia, fisik, dan biologis pelayan bangsa. "
Selain membuat air aman untuk diminum, Kongres juga mendirikan
Tujuan dari "kualitas air, yang menyediakan perlindungan dan propagasi ol` ikan,
kerang, dan satwa liar, dan menyediakan untuk rekreasi dan di atas air. "liy un
derstanding dampak polutan terhadap kualitas air, insinyur lingkungan
benar dapat merancang fasilitas pengolahan untuk menghilangkan polutan ini untuk dapat diterima
tingkat.
Bab ini penawaran pertama dengan jenis utama dari polusi dan sumber mereka.
Dalam sisa bab, manajemen kualitas air di sungai dan di danau adalah
dibahas, menempatkan penekanan pada kategori polutan yang ditemukan di clontcstic
air limbah. Untuk kedua sungai dan danau, faktor alam yang mempengaruhi kualitas air
akan dibahas sebagai dasar untuk memahami dampak dari aktivitas manusia terhadap
kualitas air.
4-2 POLUTAN AIR
DAN SUMBER MEREKA
Berbagai polutan dibuang ke permukaan air dapat dikelompokkan menjadi luas
kelas, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4-1. Limbah domestik dan limbah industri yang disebut
sumber titik karena mereka umumnya dikumpulkan oleh jaringan pipa atau channel
Nels dan disampaikan kepada satu titik pembuangan ke dalam air penerima. Dalam Negeri
limbah terdiri dari limbah dari rumah, sekolah, gedung perkantoran, dan toko-toko. Istilah
limbah kota digunakan untuk berarti limbah domestik ke mana limbah industri
juga habis. Secara umum, pencemaran sumber titik dapat dikurangi atau dihilangkan
melalui minimalisasi limbah dan pengolahan air limbah yang tepat sebelum dibuang ke
badan air alami.
Sumber-sumber non-point. Kota dan limpasan pertanian ditandai oleh beberapa dis-
biaya poin. Ini disebut sumber-sumber non-point. Seringkali air tercemar mengalir
di atas permukaan tanah atau di sepanjang drainag ater alami
tubuh. Bahkan wheii'url £ \ perairan limpasan pertanian nior yang comzcted dalam pipa atau channel
Nels, mereka umumnya diangkut jarak sesingkat mungkin untuk debit, sehingga
bahwa pengolahan air limbah di setiap outlet tidak layak secara ekonomis. Muchprof yang
pencemaran non-point source terjadi duri_ng_rainstorms atau pencairan salju musim semi resultixig di
flowvrates besar yang membuat pengobatan lebih rnoredifficult. Pengurangan pertanian
pencemaran non-point source umumnya memerlukan perubahan dalam praktik penggunaan lahan dan im-
pendidikan terbukti. Non-titik polusi fromi air hujan perkotaan dan, khususnya,
Air hujan dikumpulkan dalam corizbiriédsewers yang carry_both andmufiicipal air hujan
limbah dapat reguire pekerjaan rekayasa besar untuk memperbaiki. Desain asli gf com-
selokan digabung disediakan struktur aliran yang dialihkan excessgstorm naixeclgygith air
limbah mentah (di atas kapasitas desain instalasi pengolahan air limbah) langsung
ke sungai terdekat atau aliran. Penghapusan gabungan selokan meluap (CSO)
mungkin melibatkan tidak hanya penyediaan badai terpisah dan selokan sanitasi tetapi juga
penyediaan badai wate_r__ kolam retensi dan fasilitas pengolahan diperluas untuk mengobati
air badai. Ini isparticularly kompleks dan mahal karena gabungan dampak. Banyak ikan komersial dan pertandingan penting, seperti salmon dan trout, hidup
hanya dalam air dingin. Dalam beberapa kasus debit air panas dari kekuatan
tanaman benar-benar dapat memblokir migrasi salmon. Suhu yang lebih tinggi juga meningkatkan
tingkat deplesi oksigen di daerah di mana oksigen menuntut limbah seni- hadir. grf '
4-3 AIR MANAJEMEN KUALITAS /
DI SUNGAI ta,, t ¢, t4 '"- Q, pw,. ,, G t, b ,, L, f.
Tujuan dari pengelolaan kualitas air sederhana untuk negara: untuk mengontrol dis tersebut
biaya polutan sehingga kualitas air tidak terdegradasi untuk -an batas tidak dapat diterima
di bawah tingkat latar belakang alam. Namun, mengendalikan GCS limbah dischm harus
usaha kuantitatif. Kita harus mampu mengukur polutan, prctlict im- yang
pakta polutan terhadap kualitas air, menentukan kualitas air latar belakang yang
akan hadir tanpa campur tangan manusia, dan menentukan tingkat yang dapat diterima untuk
penggunaan yang dimaksudkan dari air.
Untuk kebanyakan orang, sungai gunung jatuh, jelas dan es dingin, makan
oleh salju mencair, dan aman untuk diminum adalah lambang kualitas air yang tinggi, tentu
aliran dalam kondisi yang adalah harta, tapi kita tidak bisa mengharapkan Sungai Mississippi
memiliki kualitas air yang sama. Ini tidak pernah dan tidak akan pernah. Namun keduanya nt-cd yang tepat
manajemen jika air tetap dapat digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan. Gunung
sungai dapat berfungsi sebagai dasar pemijahan ikan diinginkan dan harus dilindungi bu
dari panas dan sedimen serta polusi kimia. Mississippi, bagaimanapun, adalah
sudah hangat dari ratusan kilometer dari paparan sinar matahari dan rzuries yang
sedimen dari ribuan kilometer persegi tanah. Tetapi bahkan Mississippi bisa
rusak oleh bahan kimia materi dan beracun organik, Ikan tidak tinggal di sana dan sungai
digunakan sebagai pasokan air bagi jutaan orang.
Dampak pencemaran di sungai tergantung baik pada sifat polutan
dan karakteristik unik dari individu Iiver.2 Beberapa yang paling penting
karakteristik termasuk volume dan kecepatan air yang mengalir di sungai, sungai
mendalam, jenis bawah, dan vegetasi di sekitarnya. Faktor-faktor lain termasuk
iklim daerah, heiitage mineral DAS, pola penggunaan lahan, dan
jenis kehidupan air di sungai. Pengelolaan kualitas air untuk sungai tertentu
harus mempertimbangkan semua faktor ini. Dengan demikian, beberapa sungai sangat rentan terhadap polutan
seperti sedimen, garam, dan panas, sedangkan sungai lainnya dapat mentolerir masukan besar ini
polutan tanpa banyak kerusakan.
Beberapa polutan, terutama oksigen menuntut limbah dan nutrisi, begitu
umum dan mempunyai dampak besar pada hampir semua jenis sungai yang mereka
layak penekanan khusus. Ini bukan untuk mengatakan bahwa mereka adalah selalu yang paling si guificant
polutan dalam satu sungai, melainkan bahwa ada kategori polutan lainnya memiliki sebanyak
efek keseluruhan pada sungai bangsa kita. Untuk alasan ini, bagian berikutnya-bab ini
ter akan dikhususkan untuk tampilan yang lebih rinci pada materi bagaimana oxygenédemanding dan
nutrisi mempengaruhi kualitas air di sungai.
Pengaruh Oksigen-Menuntut Limbah di Sungai
Pengenalan bahan oksigen menuntut, baik organik maupun anorganik, menjadi
sungai menyebabkan penipisan oksigen terlarut dalam air. Ini menimbulkan ancaman bagi
ikan dan bentuk-bentuk lain yang lebih tinggi dari kehidupan air jika konsentrasi oksigen turun di bawah
titik kritis. Untuk memprediksi tingkat penipisan oksigen, perlu untuk mengetahui
berapa banyak sampah yang dibuang dan berapa banyak oksigen akan diminta untuk de-
kelas sampah. Namun, karena oksigen secara terus menerus diisi ulang dari
atmosfer dan dari fotosintesis oleh ganggang dan tanaman air, serta menjadi
dikonsumsi oleh organisme, konsentrasi oksigen di sungai ditentukan oleh
tingkat relatif dari proses-proses yang bersaing. Organik oksigen menuntut material-material
als biasanya diukur dengan menentukan jumlah oksigen yang dikonsumsi selama
degradasi dengan cara mendekati degradasi di perairan alami. Bagian ini
dimulai dengan mempertimbangkan faktor-faktor yang mempengaruhi konsumsi oksigen selama degra- yang
dation bahan organik, kemudian pindah ke oksidasi nitrogen anorganik. Akhirnya,
persamaan untuk memprediksi konsentrasi oksigen terlarut di sungai dari degradasi
bahan organik yang dikembangkan dan dibahas. jika "_
_ I "~ itu-V <y *" W55 \
'-, »,. -
Biochemical Oxygen Demand tp jika # `" ``
Jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat karbon dioksida dan air
dapat dihitung dengan stoikiometri jika komposisi kimia dari zat tersebut
dikenal. Ini jumlah oksigen dikenal sebagai kebutuhan oksigen teoritis (ThOD).
Komposisi kal ot` THC sttlmttiiict-dalam air. Pada uji COD, sebuah vltcmical stronr
zat pengoksidasi (asam kromat) dicampur dengan sampel air dan thcn tmtlcd. Itu
ditTerence antara jumlah zat pengoksidasi di awal ol 'test tht dan
yang tersisa pada akhir ofthe tes digunakan untuk menghitung COD.
Aku t`thc oksidasi senyawa organik dilakukan oleh microoi}, :: | t | »~ ||| x Usin.
yang iuattcr organik sebagai sumber makanan, oksigen yang dikonsumsi dikenal sebagai / tt-fvltemical
oksigen I / UIIIIIIIIL atau BOD (pronouncctl "hee oh dee"). Direksi sebenarnya lt "-H dari
ThOD karena penggabungan beberapa karbon ke bactei'i baru '|. L vclls. Itu
Tes adalah bioassay yang memanfaatkan mikroorganisme dalam kondisi yang mirip dengan tltnut 'di natu-
air ral untuk mengukur secara tidak langsung ainouwntgotibiodegradable organik: | tt ~~ t hadir
Bioassay berarti untuk mengukur dengan cara biologis. Sampel air inot nlatted dengan
bakteri yang mengkonsumsi bahan organik biodegradable untuk zwoxbtain energi tt ll tlteirlife
proses. Karena organisme juga memanfaatkan oksigen proses ingthe nt - ~ @ ming
yang (tergesa-gesa, yang decompositipn prQ_§QSS4i§ "_Called_aerob§g_. Ini oksigen tt-nxumption
mudah diukur, Semakin besar jumlah ini bahan organik. TLW lebih besar
jumlah oksigen yang digunakan. Tes BOD adalah measureuwnt langsung nl organik
Hal karena kita benar-benar mengukur hanya perubahan terlarut sapi \ '; ~ - n konsentrasi
trasi yang disebabkan oleh mikroorganisme seperti mereka menurunkan organik di: nt <~ i .- \ ltliough
tidak semua bahan organik yang biodegradable dan prosedur tes yang sebenarnya lm Ini pivcision,
uji BOD masih merupakan metode yang paling banyak digunakan untuk mengukur oigunt- nntttcr menjadi ~
Penyebab ofthe hubungan konseptual langsung antara BOD dan oksigen tl- ° | »lction di
menerima perairan.
Hanya dalam keadaan langka akan dengan ThOD, COD, dan B () l> |. Ȣ t '(| U2ll- Jika
komposisi kimia dari semua ofthe zat dalam 'air luinun und mereka
mampu menjadi benar-benar teroksidasi secara kimiawi dan biolt>; 1it '; ||| y_ maka
tiga ukuran kebutuhan oksigen akan sama.
Ketika sampel air yang mengandung bahan organik degradable ditempatkan dalam
wadah tertutup dan diinokulasi dengan bakteri, konsumsi oksigen l \ 'Nt.`l | lly fol-
terendah pola yang ditunjukkan pada Gambar 4-l. Selama ofoxygen mn- beberapa hari THC Pertama MANAJEMEN
deplesi yang cepat karena konsentrasi tinggi saat ini bahan organik. sebagai
konsentrasi mattendecreases organik, demikian juga tingkat consumpt oksigen
Selama bagian terakhir dari Direksi, kurva, konsumsi oksigen sebagian besar terkait v
pembusukan bakteri yang tumbuh pada bagian awal tes. Ini adalah genera
diasumsikan bahwa tingkat di mana oksigen dikonsumsi berbanding lurus dengan
konsentrasi bahan organik degradable yang tersisa setiap saat. Sebagai akibat,
Kurva BOD pada Gambar 4-1 dapat digambarkan secara matematis sebagai perintah Hrst ~ reacti
Menggunakan definisi kita tentang laju reaksi dan orde reaksi dari Bab 3, ini mungkin
dinyatakan sebagai:
Q / L, __