Analisis Perbandingan Efisiensi Penghapusan Nitrogen dan Fosfor Antara Proses Bardenpho dan AAO
1 Ikhtisar Proyek dan Alur Proses
1.1 Ikhtisar Proyek
Pabrik Air Reklamasi No.5 Xi'an (sebelumnya "Instalasi Pengolahan Air Limbah No.5," selanjutnya disebut "WuWu") memiliki total kapasitas desain 400.000 m³/hari, meliputi area seluas 387,57 mu (sekitar 258.380 m²). Ini melayani area seluas sekitar 5.330 hektar dan populasi sekitar 900.000. Pabrik ini dapat mengolah limbah domestik dan air limbah industri menggunakan proses AAO konvensional atau proses Bardenpho lima tahap. Struktur pengolahan air limbah utama meliputi saringan kasar, stasiun pompa pengangkat, saringan halus, ruang pasir aerasi, tangki sedimentasi primer, tangki reaksi biologis, tangki sedimentasi sekunder, tangki sedimentasi-efisiensi tinggi, filter tipe V-, dan tangki desinfeksi kontak, dengan limbah akhir dibuang ke Sungai Ba. Kualitas efluen mematuhi standar Tingkat A yang ditentukan dalam Tabel 1 "Standar Pembuangan Air Limbah Komprehensif Daerah Aliran Sungai Kuning Provinsi Shaanxi" (DB61/224-2018). (Catatan: Batas TN mengikuti persyaratan 12 mg/L yang ditetapkan dalam "Rencana Aksi Tiga Tahun Proyek Peningkatan, Penutupan, dan Penghilang Bau Instalasi Pengolahan Air Limbah Perkotaan Kota Xi'an (2018-2020)" (Dokumen Kantor Kota [2018] No. 100)). Desain kualitas air influen dan efluen ditunjukkan pada gambarTabel 1.
1.2 Alur Proses
Diagram alur yang membandingkan proses Bardenpho dengan proses AAO tradisional ditunjukkan padaGambar 1 dan 2.
2 Parameter Desain
2.1 Desain Kualitas Air Influen dan Efluen
2.2 Parameter Operasi
Tangki biologis yang berpartisipasi dalam perbandingan ini memiliki dimensi yang sama. Setiap tangki biologis dibagi menjadi 3 saluran, dengan dimensi saluran tunggal L × W × H=86 m × 15 m × 9 m. Konsentrasi rata-rata MLSS dalam tangki biologis berkisar antara 6.500~7.000 mg/L. Waktu retensi hidrolik (HRT) untuk proses AAO konvensional adalah: Zona Anaerob 1,983 jam, Zona Anoksik 5,534 jam, Zona Aerobik 9,029 jam, totalnya 16,546 jam. HRT untuk proses Bardenpho adalah: Zona Anaerobik 1,983 jam, Zona Anoksik Pertama 4,643 jam, Zona Aerobik Pertama 7,163 jam, Zona Anoksik Kedua 1,973 jam, Zona Aerobik Kedua 0,822 jam, totalnya 16,584 jam.
3 Latar Belakang Proyek, Tujuan Penelitian, dan Metodologi
3.1 Latar Belakang Proyek dan Tujuan Penelitian
Proses pengolahan biologis utama di WuWu adalah proses AAO konvensional dan proses Bardenpho. Proses AAO konvensional adalah metode pengolahan biologis yang umum di instalasi pengolahan air limbah. Dengan perbaikan terus-menerus pada standar pembuangan air limbah Tiongkok, proses Bardenpho, yang berasal dari proses AAO konvensional dan dikenal dengan efisiensi penghilangan nitrogen yang lebih tinggi, telah diadopsi secara luas oleh instalasi pengolahan air limbah domestik. Untuk memfasilitasi pemilihan proses yang lebih baik, WuWu melakukan perbandingan komprehensif proses AAO dan Bardenpho konvensional dari perspektif penghilangan nitrogen dan fosfor. Hal ini memberikan dasar untuk peningkatan instalasi pengolahan air limbah domestik kota lainnya dan perancangan proyek baru.
3.2 Metodologi Penelitian
Setiap tangki biologis di WuWu memiliki kapasitas pengolahan harian sebesar 50.000 m³/hari. Untuk percobaan perbandingan ini, tangki biologis seri A1 dan B1 dipilih. Seri A1 menggunakan proses Bardenpho, dengan sistem biologisnya dibagi secara berurutan menjadi: Zona Anaerobik, Zona Anoksik Pertama, Zona Aerobik Pertama, Zona Anoksik Kedua, dan Zona Aerobik Kedua. Seri B1 menggunakan proses AAO konvensional, dengan sistem biologisnya dibagi secara berurutan menjadi: Zona Anaerob, Zona Anoksik, dan Zona Aerobik. Selama percobaan, kedua rangkaian dioperasikan dalam kondisi yang sama, dengan titik pengambilan sampel didistribusikan sepanjang aliran proses sesuai kebutuhan.
Metode pengukuran polutan: TP diukur menggunakan Metode Spektrofotometri Amonium Molibdat; TN menggunakan Metode Spektrofotometri UV Pencernaan Kalium Persulfat Alkali; NH₃-N menggunakan Metode Spektrofotometri Reagen Nessler; COD menggunakan Metode Spektrofotometri Kalium Dikromat.
4 Tantangan Operasional dan Status Saat Ini
Proses AAO konvensional juga merupakan varian dari proses lumpur aktif AO. Penghapusan TN-nya sepenuhnya bergantung pada resirkulasi. Standar limbah yang lebih tinggi dan tingkat pembuangan yang diperlukan memerlukan aliran resirkulasi yang lebih besar, disertai dengan peningkatan konsumsi energi dan bahan kimia. Untuk standar Grade A, proses AAO konvensional masih dapat diterima. Namun, untuk standar TN yang lebih ketat, proses konvensional jelas tidak lagi sesuai.
Proses Bardenpho adalah proses lima{0}}tahap umum. Dengan menambahkan zona pasca-denitrifikasi setelah proses AAO konvensional, hal ini mematahkan batasan penghilangan TN yang bergantung pada rasio resirkulasi, sehingga meningkatkan penghilangan nitrogen. Karena instalasi pengolahan air limbah menghadapi standar pembuangan TN yang semakin ketat, proses Bardenpho menunjukkan keuntungan yang signifikan.
5 Hasil Penelitian dan Pembahasan
5.1 Penghapusan NH₃-N
Kadar NH₃-N pada aliran masuk zona anaerobik dan limbah tangki biologis untuk A1 dan B1 dipantau berulang kali selama 15 hari. Hasil ditampilkan diGambar 3. Rata-rata penyisihan NH₃-N untuk proses Bardenpho adalah 12,7 mg/L, sedangkan untuk proses AAO konvensional adalah 11,68 mg/L. Hasilnya menunjukkan bahwa dalam kondisi musiman, periode waktu, distribusi influen yang seragam, dan dengan penambahan sumber karbon di zona pra-anoksik, proses Bardenpho menghasilkan penghilangan NH₃-N yang lebih baik dibandingkan proses AAO konvensional.
5.2 Penghapusan TN
Tingkat TN pada influen zona anaerobik dan limbah tangki biologis untuk A1 dan B1 dipantau berulang kali selama 10 hari. Hasil ditampilkan diGambar 4. Rata-rata penyisihan TN pada proses Bardenpho sebesar 6,23 mg/L, sedangkan pada proses AAO konvensional sebesar 2,65 mg/L. Hasilnya menunjukkan bahwa dalam kondisi yang sama, proses Bardenpho mencapai penghilangan TN secara keseluruhan lebih baik dibandingkan proses AAO konvensional.
5.3 Penghapusan TP
Tingkat TP pada influen zona anaerobik dan limbah tangki biologis untuk A1 dan B1 dipantau berulang kali selama 22 hari. Hasil ditampilkan diGambar 5. Rata-rata removal TP pada proses Bardenpho sebesar 0,561 mg/L, sedangkan pada proses AAO konvensional sebesar 0,449 mg/L. Hasilnya menunjukkan bahwa dalam kondisi yang sama, proses Bardenpho mencapai penghilangan TP keseluruhan yang lebih baik dibandingkan proses AAO konvensional.
5.4 Penghapusan COD
Kadar COD pada influen zona anaerobik dan efluen tangki biologis untuk A1 dan B1 dipantau berulang kali selama 9 hari. Hasil ditampilkan diGambar 6. Rata-rata konsumsi COD untuk proses Bardenpho sebesar 13 mg/L, sedangkan untuk proses AAO konvensional sebesar 19 mg/L. Hasilnya menunjukkan bahwa pada kondisi yang sama, proses AAO konvensional memiliki permintaan COD yang lebih tinggi dibandingkan proses Bardenpho.
6 Kesimpulan dan Pandangan
6.1 Kesimpulan
Dalam kondisi pengoperasian musiman yang sama, proses Bardenpho menunjukkan tren keseluruhan efisiensi penghilangan TN, TP, dan NH₃-N yang unggul dalam air limbah dibandingkan dengan proses AAO konvensional.
Saat ini, penggunaan bahan penghilang fosfor tahunan untuk mengolah air limbah dengan proses AAO konvensional di WuWu adalah sekitar 2.961 ton; untuk proses Bardenpho kurang lebih 2.000 ton. Hal ini berarti penghematan biaya tahunan sekitar 450.000 RMB, yang menunjukkan manfaat ekonomi yang signifikan.
Pengoperasian proses Bardenpho akan sangat memenuhi persyaratan standar pembuangan air limbah yang terus diperketat di Tiongkok dan mengurangi polusi di sistem air hilir Sungai Ba. Hal ini akan menghasilkan perbaikan kualitas air yang signifikan, baik secara persepsi maupun pengurangan tingkat polusi, dan secara bertahap memulihkan fungsi lingkungan. Hal ini sangat penting untuk melindungi lingkungan ekologis badan air hilir. Pada dasarnya, pengolahan air limbah mengendalikan pencemaran air limbah perkotaan ke sumber air tanah. Oleh karena itu, ia memainkan peran protektif terhadap sumber pasokan air perkotaan dan sumber air hilir, dan secara bertahap memulihkan lingkungan ekologi yang tercemar. Hal ini akan secara signifikan meningkatkan lingkungan hidup bagi penduduk perkotaan dan lingkungan produksi bagi Industri dan Perdagangan, meningkatkan citra eksternal kota, dan berkontribusi terhadap pembangunan ekonomi dan masyarakat yang sehat dan berkelanjutan.