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

1. Kuliah PLI: PENGOLAHAN LIMBAH CAIR SECARA BIOLOGIS 2 Oleh: Dr.Ir. Tri Widjaja, M.Eng. JURUSAN TEKNIK KIMIA FTI-ITS

2. Aerobic Digestion Merupakan salah satu proses pengolahan sludge dengan mengalirkan oksigen untuk membantu metabolisme bakteri dalam mengkonsumsi senyawa organik dan mengubahnya menjadi karbondioksida. Pengolahan sludge dengan metode ini lebih cepat dibandingkan dengan metode anaerobik, namun dari sisi ekonomi pengolahan ini lebih banyak memerlukan biaya terutama untuk keperluan pemompaan udara.

3. Keuntungan dan Kerugian Pengolahan secara Aerobik : Keuntungan : • Dapat menghasilkan level yang lebih tinggi dalam penanganan daripada septic tank (anaerobik) • Membantu melindungi sumber air yang berharga ketika sistem septic tidak dapat • Bisa memperpanjang umur drainfield • Bisa mengurangi ukuran drainfield Kerugian : • Membutuhkan biaya operasi yang lebih tinggi daripada anaerobik • Membutuhkan listrik • Harus memperhitungkan kerusakan mesin • Memerlukan perawatan yang lebih rutin daripada anaerob • Bisa melepaskan lebih banyak nitrat ke air tanah darpada sistem anaerob

4. The system plan for waste and wastewater treatment process

6. Penguraian organik oleh mikrobiologik cell Organik + O2 +N +P cell baru + CO2 + H2O + SMP Cell + O2 CO2+ H2O +P + N +sisa cell +SMP

7. Cell baru Organik terlarut O2 Absorbsi Nutrient N, P CELL CO2 H2O Adsorpsi Catatan Pada proses anaerobik yang keluar dari cell berupa CH4 , CO2 (untuk bakteri2 methan) berupa CO2, H2, asam2 organik (untuk bakteri2 acetogenik) Koloid dan Suspended Solid

8. Mekanisme Biodegradasi

9. Pertumbuhan mikroba memerlukan antara lain : - Unsur C (dari kandungan polutan organik) - Unsur N, P dan lain – lain (dari nutrient) - O2

10. Gambar 1. Penggunaan O2 terhadap waktu

11. Proses biologis aerobik : • Aerobik tersuspensi (suspended growth) • Aerobik melekat (attached growth)

12. Aerobik tersuspensi : Proses lumpur aktif (activated sludge process) • Sistem selokan oksidasi (oxydation ditch) • Lagoon Aerobik melekat : • Sistem saringan tetes (trickling filter) • Rotating biological contactor (RBC)

13. ACTIVATED SLUDGE PROCESS Activated sludge : massa (floc) yang mengandung kumpulan mikroba yang heterogen yang terdiri dari berbagai bakteri, yeast, jamur dan protozoa dan juga “organic matter” serta “slime material” Activated sludge : • MLSS : 2000 – 5000 mg/l • Oksigen terlarut : > 2 mg/l

14. Modifikasi dasar pembebanan organik & waktu aerasi : - High Rate Activated Sludge - Standard Rate Activated Sludge - Extended Aeration

15. Klasifikasi berdasar sistem inlet & outlet : A. Lumpur aktif konvensional B. Stabilisasi kontak C. Lumpur aktif pengadukan lengkap

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

17. Design and Operation Parameter for Activated Sludge WWTP (general) BOD Loading • kg BOD/M3 aeration tank.day : 0.4 – 1.6 • g BOD/g volatile solid.day or F/M : 0.1- 1.0 • kg BOD/M2 surface area. day : 0.015 – 0.15 Air requirement • M3 air/ kg BOD removed : 19 – 95 • M3 air/ waste water treated : 3.7 - 15 O2 requirement • kg O2 /kg BOD applied.day : 0.7 - 2.4 O2 transfer rate • Kg O2 transferred/kWh : 1.2 – 2.4 Sludge concentration • MLVSS or Xv : 1500 – 4000 mg/l

18. AERATED LAGOON Aerated lagoon adalah bak dengan kedalaman 2,5 - 5 m, dan luas permukaan beberapa ratus meter persegi serta diaerasi secara mekanis atau difusi udara, sehingga organik dalam air limbah dapat terurai. Aerobik lagoon DO dan suspended solid dijaga uniform dalam bak Fakultatif lagoon DO dijaga tetap hadir dibagian lapisan air dalam bak,sebagian suspended solid dipertahankan.Lapisan bawah adalah anaerobik

19. Aerobik Lagoon

21. FAKULTATIF LAGOON

22. FAKULTATIF LAGOON

23. Aerobik lagoon • W tinggal : 1-3 hari. • BOD di Feed : 50 – 750 mg/l ;Xv (MLVSS) : 0,5 BOD umpan • Power : 2,8 – 3,9 W/M3 • Eficsiensi : 80 -90% • Facultative lagoon • Waktu tinggal : 3,0 -10 dari • BOD di Feed : 50 -750 ; Xv (MLVSS) : 50- 100 mg/l. • Power : ± 0,79 W/M3 (harus cukup jaga DO dan SS uniform di lapisan atas) • Efisiensi : 80 - 90 % Gabungan seri aerobik dan fakultatif lagoon menghasilkan mutu air yang sama dengan proses lumpur aktif. Hanya penanganan lumpurnya perlu diperhatikan seksama.

24. TRICKLING FILTER • Trickling filter adalah reaktor biologi berbentuk packed bed dari batu atau plastik sebagai media filternya dimana proses kimia-biologis berlangsung, media packing akan ditumbuhi lapisan slime / mikrobiologi aerobik. • Parameter desain dan operasional • Hydraulic loading • Low rate, M3 flow/M2.day surface area : 1 – 4 • High rat, M3 flow/M2.day. surface area : 8 – 40 • BOD loading • Low rate, kg BOD/M3.day. filter volume : 0.08 – 0.4 • High rate, kg BOD/M3.day. filter volume : 0.3 – 1.0 • Recirculation • Low rate ( % feed rate ) : 0 – 50 • High rate ( % feed rate ) : 25 - 300

25. Waste water Recycled Effluent Rock or Plastic packing Clarifier Effluent Trickling Filter Sludge Pada umumnya trickling filter tidak dapat mengurangi BOD lebih dari 85%. Namun secara umum lebih mudah dan lebih murah dibandingkan proses lumpur aktif.

26. TRICKLING FILTER

27. TRICKLING FILTER

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

30. ROTATING BIOLOGICAL CONTACTORS

31. ROTATING BIOLOGICAL CONTACTORS

32. Ukuran partikel, mm Org. & anorg. terlarut Padatan tersuspensi dan padatan mengambang Suspensi koloid Presipitasi Screening Transfer gas Sedimentasi/flotasi Ion exchange Reverse osmosis Filtrasi/microstraining Elektrodialisis Koagulasi kimiawi Adsopsi Biological oxidation TREATMENT PROCESS

33. Gambar 2. Proses biologis aerobik

34. Gambar 3. Lumpur aktif konvensional

35. Gambar 4. Stabilisasi kontak

36. Gambar 5. Lumpur aktif pengadukan lengkap

37. Gambar 6. Oxydation ditch

38. Gambar 7. Aerated lagoon types

39. Gambar 8. Trickling filter

40. Gambar 9. Rotary Biological Contactor

41. BAKU MUTU LIMBAH CAIR UNTUK INDUSTRI ETHANOL Volume Limbah Cair Maximum per Satuan Produk 70 m3/ton produk Parameter Kadar Maximum (mg/l) BOD5 COD TSS Sulfida (sebagai H2S) pH 150 400 300 0.5 6 - 9 Tabel Baku Mutu Limbah Industri Ethanol

42. Skema Pengolahan Limbah

43. PT. SIER

44. AJINOMOTO (MALAYSIA)

45. Synthetic Fiber Mill

46. Aerobic System Do’s and Don’ts Do’s 1. Do maintain the contract service arrangement offered by the manufacturer after the initial two-year period has expired (unless your community offers its own management program). It is extremely important that aerobic systems receive regular maintenance. 2. Do keep your system accessible for inspections and pumping, yet protected from unauthorized entrance. If access to your system is locked, make sure that your service contractor has a key. 3. Do call a service professional whenever you experience problems with your system, whenever the alarm is activated, or whenever there are any signs of system failure. 4. Do keep detailed records about your aerobic system, including a map of where it is, and general information, such as model name, capacity, state license, date installed, contract service agreement, records of service visits, and maintenance performed. 5. Do conserve water to avoid overloading the system. Be sure to repair any leaky faucets or toilets. 6. Do divert other sources of water, like roof drains, house footing drains, and sump pumps away from the aerobic system. 7. Do become familiar with how your own particular system operates, and the way it looks, sounds, and smells when it is working correctly. This way, you may be able to identify problems before they become serious and alert your service provider to anything unusual. 8. Do be sure to ask your service provider questions about how to know if your unit is malfunctioning. Don’ts 1. Don't allow anyone to drive over or park on any part of the system. 2. Don't make or allow unauthorized repairs or changes to your aerobic system without obtaining the required health department permits. 3. Don't use your toilet as a trash can or poison your treatment system and the groundwater by pouring harmful chemicals down the drain. Harsh chemicals can kill the beneficial bacteria that treat your wastewater. 4. Don't use a garbage disposal without checking with your local regulatory agency to make sure that your aerobic system can accommodate this additional waste. 5. Don't attempt to clean or perform maintenance on any sealed aerobic unit components.

47. TERIMA KASIH