tugas 1 utilitas

8/2/2019 tugas 1 utilitas

1/8

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DENGAN METODE LUMPUR AKTIF

1. Desripsi Lumpur AktifLumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba tersuspensi

yang pertama kali dilakukan di Ingris pada awal abad 19. Sejak itu proses ini diadopsiseluruh dunia sebagai pengolah air limbah domestik sekunder secara biologi. Prosesini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang mengoksidasi materialorganik menjadi CO2 dan H2O, NH4. dan sel biomassa baru. Udara disalurkan melaluipompa blower (diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flokyang akan mengendap di tangki penjernihan (Gariel Bitton, 1994).

Keberhasilan pengolahan limbah secara biologi dalam batas tertentu diatur olehkemampuan bakteri untuk membentuk flok, dengan demikian akan memudahkanpemisahan partikel dan air limbah. Lumpur aktif adalah ekosistem yang komplek yang

terdiri dari bakteri, protozoa, virus, dan organisme-organisme lain. Lumpur aktifdicirikan oleh beberapa parameter, antara lain, Indeks Volume Lumpur (SludgeVolume Index = SVI) dan Stirrd Sludge Volume Index (SSVI). Perbedaan antara duaindeks tersebut tergantung dari bentuk flok, yang diwakili oleh faktor bentuk (ShapeFactor = S).

Proses lumpur aktif dalam pengolahan air limbah tergantung pada pembentukanflok lumpur aktif yang terbentuk oleh mikroorganisme (terutama bakteri), partikelinorganik, dan polimer exoselular. Selama pengendapan flok, material yangterdispersi, seperti sel bakteri dan flok kecil, menempel pada permukaan flok.Pembentukan flok lumpur aktif dan penjernihan dengan pengendapan flok akibat

agregasi bakteri dan mekanisme adesi. Selanjutnya dinyatakan pula bahwa flokulasidan sedimentasi flok tergantung pada hypobisitas internal dan eksternal dari flok danmaterial exopolimer dalam flok, dan tegangan permukaan larutan mempengaruhihydropobisitas lumpur granular dari reaktor lumpur anaerobik.

2. PFD (Piping Flow Diagram) Sistem Lumpur Aktif Konvensional

Proses Lumpur Aktif Konvensional dapat dilihat pada Gambar 1 berikut :

Gambar 1. Sistem Lumpur Aktif Konvensional


2/8

Keterangan gambar 1.

1. Tangki aerasiOksidasi aerobik material organik dilakukan dalam tangki ini. Efluent pertamamasuk dan tercampur dengan Lumpur Aktif Balik (Return Activated Sludge

=RAS) atau disingkat LAB membentuk lumpur campuran (mixed liqour), yangmengandung padatan tersuspensi sekitar 1.500 - 2.500 mg/l. Aerasi dilakukansecara mekanik. Karakteristik dari proses lumpur aktif adalah adanya daurulang dari biomassa. Keadaan ini membuat waktu tinggal rata-rata sel(biomassa) menjadi lebih lama dibanding waktu tinggal hidrauliknya (Sterrittdan Lester, 1988). Keadaan tersebut membuat sejumlah besarmikroorganisme mengoksidasi senyawa organik dalam waktu yang singkat.Waktu tinggal dalam tangki aerasi berkisar 4 - 8 jam.

2. Tangki SedimentasiTangki ini digunakan untuk sedimentasi flok mikroba (lumpur) yang dihasilkanselama fase oksidasi dalam tangki aerasi. Seperti disebutkan diawal bahwasebaghian dari lumpur dalam tangki penjernih didaur ulang kembali dalambentuk LAB kedalam tangki aerasi dan sisanya dibuang untuk menjaga rasioyang tepat antara makanan dan mikroorganisme (F/M Ratio).

3. ParameterParameter yang umum digunakan dalam lumpur aktif (Davis dan Cornwell,1985; Verstraete dan van Vaerenbergh, 1986) adalah sebagai berikut:

1. Mixed-liqour suspended solids (MLSS). Isi tangki aerasi dalam sistem lumpuraktif disebut sebagai mixed liqouryang diterjemahkan sebagai lumpurcampuran. MLSS adalah jumlah total dari padatan tersuspensi yang berupamaterial organik dan mineral, termasuk didalamnya adalahmikroorganisma. MLSS ditentukan dengan cara menyaring lumpurcampuran dengan kertas saring (filter), kemudian filter dikeringkan padatemperatur 1050C, dan berat padatan dalam contoh ditimbang.

2. Mixed-liqour volatile suspended solids (MLVSS). Porsi material organik padaMLSS diwakili oleh MLVSS, yang berisi material organik bukan mikroba,mikroba hidup dan mati, dan hancuran sel (Nelson dan Lawrence, 1980).

MLVSS diukur dengan memanaskan terus sampel filter yang telah keringpada 600 - 6500C, dan nilainya mendekati 65-75% dari MLSS.

3.Food - to - microorganism ratio (F/M Ratio). Parameter ini merupakanindikasi beban organik yang masuk kedalam sistem lumpur aktif dandiwakili nilainya dalam kilogram BOD per kilogram MLSS per hari (Curdsdan Hawkes, 1983; Nathanson, 1986). Adapun formulasinya sebagaiberikut :

dimana :Q = Laju alir limbah Juta Galon per hari (MGD)


3/8

BOD5 = BOD5 (mg/l)MLSS = Mixed liquor suspended solids (mg/l)V = Volume tangki aerasi (Gallon)

4. Rasio F/M dikontrol oleh laju sirkulasi lumpur aktif. Lebih tinggi laju sirkulasilumpur aktif lebih tinggi pula rasio F/M-nya. Untuk tangki aerasikonvensional rasio F/M adalah 0,2 - 0,5 lb BOD5/hari/lb MLSS, tetapi dapatlebih tinggi hingga 1,5 jika digunakan oksigen murni (Hammer, 1986). RasioF/M yang rendah mencerminkan bahwa mikroorganisme dalam tangkiaerasi dalam kondisi lapar, semakin rendah rasio F/M pengolah limbahsemakin efisien.

5. Hidraulic retention time (HRT). Waktu tinggal hidraulik (HRT) adalah wakturata-rata yang dibutuhkan oleh larutan influent masuk dalam tangki aerasiuntuk proses lumpur aktif; nilainya berbanding terbalik dengan lajupengenceran (D) (Sterritt dan Lester, 1988).

HRT = 1/d = V/Qdimana :

V = Volume tangki aerasiQ = Laju influent air limbah ke dalam tangki aerasiD = Laju pengenceran.

6. Umur lumpur (Sludge age). Umur lumpur adalah waktu tinggal rata-ratamikroorganisme dalam sistem. Jika HRT memerlukan waktu dalam jam,

maka waktu tinggal sel mikroba dalam tangki aerasi dapat dalam harilamanya. Parameter ini berbanding terbalik dengan laju pertumbuhanmikroba. Umur lumpur dihitung dengan formula sebagai berikut (Hammer,1986; Curds dan Hawkes, 1983) :

()

dimana :

MLSS = Mixed liquor suspended solids (mg/l).

V = Volume tangki aerasi (L)SSe = Padatan tersuspensi dalam effluent (mg/l)SSw = Padatan tersuspensi dalam lumpur limbah (mg/l)Qe = Laju effluent limbah (m

3/hari)Qw = Laju influent limbah (m

3/hari).

Umur lumpur dapat bervariasi antara 5 - 15 hari dalam konvensional lumpuraktif. Pada musim dingin lebih lama dibandingkan musim panas (U.S. EPA,1987a). Parameter penting yang mengendalikan operasi lumpur aktif adalahlaju pemuatan organik, suplay oksigen, dan pengendalian dan operasi tangkipengendapan akhir. Tangki ini mempunyai dua fungsi: penjernih danpenggemukan mikroba. Untuk operasi rutin, orang harus mengukur laju


4/8

pengendapan lumpur dengan menentukan indeks volume lumpur (SVI), Vosterdan Johnston, 1987.

Modifikasi Proses Lumpur Aktif KonvensionalTerdapat beberapa modifikasi dari proses lumpur aktif konvensional

Gambar 2. Modifikasi proses lumpur aktif.A. Sistem aerasi lanjutan.B. Parit oksidasi (US EPA, 1977, dalam Bitton, 1994)

Keterangan gambar 2.1. Sistem Aerasi Lanjutan

Proses ini dipakai dalam instalasi paket pengolahan dengan cara sebagaiberikut :

1. Waktu aerasi lebih lama (sekitar 30 jam) dibandingkan sistem konvensional.Usia lumpur juga lebih lama dan dapat diperpanjang sampai 15 hari.

2. Limbah yang masuk dalam tangki aerasi tidak diolah dulu dalampengendapan primer.

3. Sistem beroperasi dalam F/M ratio yang lebih rendah (umumnya


5/8

2. Selokan Oksidasi (Oxidation Ditch)Selokan oksidasi terdiri dari saluran aerasi yang berbentuk oval yangdilengkapi dengan satu atau lebih rotor rotasi untuk aerasi limbah. Saluran inimenerima limbah yang telah disaring dan mempunyai waktu tinggal hidraulik(hidraulic retention time) mendekati 24 jam.

3. Stabilisasi KontakSetelah limbah dan lumpur bercampur dalam tangki reaktor kecil untuk waktuyang singkat (20-40 menit), aliran campuran tersebut dialirkan ke tangkipenjernih dan lumpur dikembalikan ke tangki stabilisasi dengan waktu tinggal4 - 8 jam. Sistem ini menghasilkan sedikit lumpur.

4. Sistem Aerasi CampuranPada sistem ini limbah hanya diaerasi dalam tangki aerasi secara merata.Sistem ini dapat menahan shock load dan racun.

5. Lumpur Aktif Kecepatan TinggiSistem ini digunakan untuk mengolah limbah konsentrasi tinggi dandioperasikan untuk beban BOD yang sangat tinggi dibandingkan proseslumpur aktif konvensional. Proses ini mempunyai waktu tinggal hidrauliksangat singkat. Sistem ini beroperasi pada konsentrasi MLSS yang tinggi.

6. Aerasi Oksigen MurniSistem aerasi dengan oksigen murni didasarkan pada prinsip bahwa laju

tranfer oksigen lebih tinggi pada oksigen murni dari pada oksigen atmosfir.Proses ini menghasilkan kemampuan oksigen terlarut menjadi lebih tinggi,sehingga meningkatkan efisiensi pengolahan dan mengurangi produksilumpur.

3. Deskripsi ProsesProses pengolahan air limbah terbagi atas tiga tahap pemrosesan, yaitu :

1. Proses primer yang meliputi :a) Penyaringan kasar : air limbah disaring dengan menggunakan saringan kasarberdiameter 50 mm dan 20 mm.b) Penghilangan warna : Limbah cair berwarna setelah melewati tahap penyaringan,

ditampung dalam dua bak penampungan kemudian dipompakan ke dalam tangkikoagulasi pertama yang terdiri atas tiga buah tangki, yaitu : Pada tangki pertamaditambahkan koagulasi FeSO4 (Fero Sulfat) konsentrasinya 600 - 700 ppm untukpengikatan warna. Selanjutnya dimasukkan ke dalam tangki kedua denganditambahkan kapur (lime) konsentrasinya 150 - 300 ppm, gunanya untukmenaikkan pH yang turun setelah penambahan FeSO4. Dari tangki kedua limbahdimasukkan ke dalam tangki ketiga pada kedua tangki tersebut ditambahkan

polimer berkonsentrasi 0,5 - 0,2 ppm, sehingga akan terbentuk gumpalan-gumpalan besar (flok) dan mempercepat proses pengendapan.


6/8

Setelah gumpalan-gumpalan terbentuk, akan terjadi pemisahan antara padatanhasil pengikatan warna dengan cairan secara gravitasi dalam tangki sedimentasi.Meskipun air hasil proses penghilangan warna ini sudah jernih, tetapi pH-nyamasih tinggi yaitu 10, sehingga tidak bisa langsung dibuang ke perairan. Untukmenghilangkan unsur-unsur yang masih terkandung didalamnya, air yang berasal

dri koagulasi I diproses dengan sistem lumpur aktif. Cara tersebut merupakanperkembangan baru yang dinilai lebih efektif dibandingkan cara lama yaitu airyang berasal dari koagulasi I digabung dalam bak ekualisasi.

c) Ekualisasi : Bak ekualisasi atau disebut juga bak air umum menampung duasumber pembuangan yaitu limbah cair tidak berwarna dan air yang berasal darimesin pengepres lumpur. Kedua sumber pembuangan pengeluarkan air dengankarakteristik yang berbeda. Oleh karena itu untuk memperlancar prosesselanjutnya air dari kedua sumber ini diaduk dengan menggunakan blower hinggamempunyai karakteristik yang sama yaitu pH 7 dan suhunya 32oC. Sebelum kontak

dengan sistem lumpur aktif, terlebih dahulu air melewati saringan halus dancooling tower, karena untuk proses aerasi memerlukan suhu 32oC. Untukmengalirkan air dari bak ekualisasi ke bak aerasi digunakan dua buah submerblepump atau pompa celup (Q= 60 m3/jam).

d) Penyaringan halus : Air hasil ekualisasi dipompakan menuju saringan halus untukmemisahkan padatan dan larutan, sehingga air limbah yang akan diolah bebas daripadatan kasar berupa sisa-sisa serat benang yang masih terbawa.

e) Pendinginan : Karakteristik limbah produksi tekstil umumnya mempunyai suhuantara 35-40oC, sehingga memerlukan pendinginan untuk menurunkan suhu yangbertujuan mengoptimalkan kerja bakteri dalam sistem lumpur aktif. Karena suhu

yang diinginkan adalah berkisar 29-30o

C.

2. Proses sekunder yang meliputi proses biologi dan sedimentasi.Biasanya terdapat tiga bak aerasi dengan sistem lumpur aktif, yang pertamaberbentuk oval mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan bentukpersegi panjang. Karena pada bak oval tidak memerlukan blower sehingga dapatmenghemat biaya listrik, selain itu perputaran air lebih sempurna dan waktukontak bakteri dengan limbah lebih merata serta tidak terjadi pengendapanlumpur seperti layaknya terjadi pada bak persegi panjang. Kapatas dari ketiga bak

aerasi adalah 2175 m3

. Pada masing-masing bak aerasi ini terdapat sparator yangmutlak diperlukan untuk memasok oksigen ke dalam air bagi kehidupan bakteri.Parameter yang diukur dalam bak aerasi dengan sistem lumpur aktif adalah DO,MLSS, dan suhu. Dari pengalaman yang telah dijalani, parameter-parametertersebut dijaga sehingga penguraian polutan yang terdapat dalam limbah dapatdiuraikan semaksimal mungkin oleh bakteri. Oksigen terlarut yang diperlukanberkisar 0,5 2,5 ppm, MLSS berkisar 4000 6000 mg/l, dan suhu berkisar 29 30oC.

Bak sedimentasi II (volume 407 m3) mempunyai bentuk bundar padabagian atasnya dan bagian bawahnya berbentuk kronis yang dilengkapi dengan

pengaduk (agitator) dengan putaran 2 rph. Desain ini dimaksudkan untukmempermudah pengeluaran endapan dari dasar bak. Pada bak sedimentasi ini


7/8

akan terjadi settling lumpur yang berasal dari bak aerasi dan endapan lumpur iniharus segera dikembalikan lagi ke bak aerasi (return sludge=RS), karena kondisipada bak sedimentasi hampir mendekati anaerob. Besarnya RS ditentukanberdasarkan perbandingan nilai MLSS dan debit RS itu sendiri. Pada baksedimentasi ini juga dilakukan pemantauan kaiment (ketinggian lumpur dari

permukaan air) dan MLSS dengan menggunakan alat MLSS meter.

3. Proses tersier yang merupakan tahap lanjutan dengan penambahan bahan kimia.Pada proses pengolahan ini ditambah bahan kimia, yaitu Alumunium Sulfat(Al2(SO4)3), Polimer dan Antifoam (Silicon Base); untuk mengurangi padatantersuspensi yang masih terdapat dalam air. Tahap lanjutan ini diperlukan untukmemperoleh kualitas air yang lebih baik sebelum air tersebut dibuang ke perairan.Air hasil proses biologi dan sedimentasi selanjutnya ditampung dalam bakinterdiet (Volume 2m3) yang dilengkapi dengan alat yang disebut inverter untuk

mengukur level air, kemudian dipompakan ke dalam tangki koagulasi (volume 3,6m3) dengan menggunakan pompa sentrifugal. Pada tangki koagulasi ditambahkanalumunium sulfat (konsentrasi antara 150 300 ppm) dan polimer (konsentrasiantara 0,5 2 ppm), sehingga terbentuk flok yang mudah mengendap. Selainkedua bahan koagulan tersebut juga ditambahkan tanah yang berasal pengolahanair baku (water teratment) yang bertujuan menambah partikel padatantersuspensi untuk memudahkan terbentuknya flok. Pada tangki koagulasi initerdapat mixer (pengaduk) untuk mempercepat proses persenyawaan kimiaantara air dan bahan koagulan, juga terdapat pH kontrol yang berfungsi untukmemantau pH effluent sebelum dikeluarkan ke perairan. Setelah penambahan

koagulan dan proses flokulasi berjalan dengan sempurna, maka gumpalan-gumpalan yang berupa lumpur akan diendapkan pada tangki sedimentasi III(volume = 178 m3). Hasil endapan kemudian dipompakan ke tangki penampunganlumpur yang selanjutnya akan diolah dengan belt press filter machine.

Proses-proses tersebut digambarkan dalam diagram proses berikut :


8/8

Melalui upaya pengelolaan yang telah dilakukan, maka air limbah yang dibuangtidak akan mencemari lingkungan. Biaya investasi pembangunan instalasi ini hanyasekitar 2% dari total investasi atau sekitar 2,5 milyard rupiah. Sistem pengolah limbahyang digunakan merupakan perpaduan antara proses fisika, kimia, dan biologi. Prosesyang berperan dalam pengurangan bahan pencemar adalah proses biologi yang

menggunakan sistem lumpur aktif dengan aerasi lanjutan (extended aeration).

Selain limbah cair terdapat pula limbah padat yang berupa lumpur, hasil sampingdari sistem pengolahan yang digunakan. Lumpur hasil olahan digunakan sebagaibahan campuran pembuatan conblock dan batako press serta pupuk organik. Hal inimerupakan salah satu alternatif dan langkah lebih maju dari dalam memanfaatkankembali limbah padat.

4. Analisa Kimia

1. COD (Chemical Oxygen Demand) : Jumlah oksigen (ppm O2) yang dibutuhkanuntuk mengoksidasi K2Cr2O7 yang digunakan sebagai sumber oksigen(oxidizing agent).

2. BOD (Biochemical Oxygen Demand) : Suatu analisis empiris yang mencobamendekati secara global proses-proses mikrobiologi yang benar-benar terjadididalam air. Angka BOD adalah jumlah oksigen (ppm O2) yang dibutuhkan olehbakteri untuk mengoksidasi hampir semua zat organis yang terlarut dansebagian zat organis yang tersuspensi dalam limbah cair.

3.DO (Dissolved Oksigen) : Jumlah oksigen (ppm O2) yang terlarut dalam air danmerupakan kebutuhan mutlak bagi mikroorganisma (khususnya bakteri)dalam menguraikan zat organik.

4.pH (Derajat Keasaman) : Didefinisikan sebagai pH = - log (H+) yangmenunjukkan tingkat keasaman atau kebasaan.

Fisika1. MLSS (Mixed Liqour Suspended Solid) : Jumlah seluruh padatan tersuspensi

dalam suatu cairan (ppm) yang menggambarkan kepekatan lumpur padakolam aerasi khususnya.

2. SV30 (Sludge Volume = 30) : Lumpur yang mengendap secara gravitasi selama30 menit (%) yang menunjukkan tingkat kelarutan oksigen dalam lumpur aktif.

BiologiParameter biologi yang diamati berupa mikroorganisme predator bakteri,diantaranya prozoa dan avertebrata lainnya.

tugas 1 utilitas

Documents