Kualitas Limbah
1. Bahan Organik Berlebihan
Faktor-faktor yang terutama mempengaruhi efisiensi pengolahan bahan organik meliputi:
(1) Nutrisi
Secara umum, nutrisi seperti nitrogen dan fosfor dalam air limbah mencukupi kebutuhan mikroba, dan seringkali berlebihan. Namun, bila proporsi air limbah industri relatif tinggi, rasio karbon-nitrogen-fosfor harus diperiksa untuk memastikan memenuhi standar 100:5:1.
● Jika nitrogen kekurangan, garam amonium biasanya ditambahkan.
● Jika fosfor kurang, biasanya ditambahkan asam fosfat atau fosfat.
(2) pH
PH air limbah biasanya netral, berkisar antara 6,5 hingga 7,5. Sedikit penurunan pH mungkin disebabkan oleh fermentasi anaerobik di saluran pipa limbah. Penurunan pH yang signifikan selama musim hujan sering kali disebabkan oleh hujan asam perkotaan, terutama pada sistem saluran pembuangan gabungan.
Perubahan pH yang tiba-tiba dan besar, baik naik maupun turun, biasanya disebabkan oleh banyaknya pembuangan air limbah industri. Penyesuaian pH air limbah biasanya melibatkan penambahan natrium hidroksida atau asam sulfat, namun hal ini secara signifikan meningkatkan biaya pengolahan.
(3) Minyak dan Gemuk
Bila kandungan zat berminyak pada air limbah tinggi maka efisiensi aerasi peralatan aerasi akan menurun. Tanpa peningkatan aerasi, efisiensi pengolahan akan menurun, namun peningkatan aerasi pasti akan meningkatkan biaya operasional.
Kandungan minyak yang tinggi juga mengurangi kinerja pengendapan lumpur aktif, dan dalam kasus yang parah dapat menyebabkan penggemburan lumpur, menyebabkan padatan tersuspensi (SS) dalam limbah melebihi standar. Untuk influen dengan kandungan minyak tinggi, peralatan penghilang minyak harus ditambahkan pada tahap pra-perawatan.
(4) Suhu
Suhu mempunyai pengaruh yang luas terhadap proses lumpur aktif.
● Pertama, hal ini mempengaruhi aktivitas mikroba. Di musim dingin, jika tidak ada tindakan pengendalian yang dilakukan, efisiensi pengobatan akan menurun.
● Kedua, hal ini mempengaruhi kinerja pemisahan pada tangki sedimentasi sekunder; misalnya, perubahan suhu dapat menyebabkan kepadatan arus dan-hubungan arus pendek; suhu rendah meningkatkan viskositas lumpur dan mengurangi kinerja pengendapan.
● Ketiga, suhu mempengaruhi efisiensi aerasi. Di musim panas, suhu yang lebih tinggi menurunkan saturasi oksigen terlarut, sehingga transfer oksigen menjadi lebih sulit dan mengurangi efisiensi aerasi. Hal ini juga menurunkan kepadatan udara, sehingga untuk menjaga pasokan udara yang sama, volume udara harus ditingkatkan.
2.TP (Total Fosfor) Melebihi Standar
Penghapusan fosfor secara biologis bergantung pada organisme pengumpul polifosfat (PAO) yang melepaskan fosfor dalam kondisi anaerobik dan menyerap kelebihan fosfor dalam kondisi aerobik. Fosfor dihilangkan dengan membuang lumpur berlebih yang kaya akan fosfor. Penyebab efluen TP melebihi baku mutu antara lain :
(1) Suhu
Pengaruh suhu terhadap penghilangan fosfor kurang jelas dibandingkan dengan penghilangan nitrogen secara biologis. Dalam kisaran tertentu, penghilangan fosfor secara biologis berhasil dilakukan meskipun terjadi perubahan suhu sedang. Eksperimen menunjukkan bahwa penghilangan fosfor lebih baik pada suhu di atas 10 derajat, karena PAO tumbuh lebih lambat pada suhu rendah.
(2) Nilai pH
Antara pH 6,5 dan 8,0, kandungan fosfor dan laju serapan mikroorganisme polifosfat tetap stabil. Ketika pH turun di bawah 6,5, serapan fosfor menurun tajam. Penurunan pH secara tiba-tiba menyebabkan peningkatan cepat konsentrasi fosfor di zona aerobik dan anaerobik; semakin besar penurunan pH, semakin banyak fosfor yang dilepaskan. Pelepasan ini bukan merupakan respon fisiologis atau biokimia dari PAO tetapi murni efek kimiawi "pelarutan asam". Pelepasan fosfor anaerobik yang lebih besar akibat penurunan pH mengakibatkan serapan fosfor aerobik lebih rendah, yang menunjukkan pelepasan tersebut bersifat merusak dan tidak efektif. Serapan fosfor sedikit terjadi ketika pH meningkat.
(3) Oksigen Terlarut (DO)
Setiap mg oksigen molekuler dapat mengonsumsi 1,14 mg COD yang dapat terbiodegradasi, menghambat pertumbuhan PAO dan menghambat pembuangan fosfor. Zona anaerobik harus mempertahankan DO yang rendah untuk mendukung fermentasi asam oleh bakteri anaerob, mendorong pelepasan fosfor oleh PAO, dan untuk mengurangi konsumsi bahan organik yang dapat terurai secara hayati, sehingga memungkinkan PAO untuk mensintesis lebih banyak PHB. Sebaliknya, zona aerob memerlukan DO yang lebih tinggi untuk mendukung PAO dalam mendegradasi PHB yang tersimpan guna memperoleh energi untuk menyerap fosfat terlarut dari limbah dan mensintesis polifosfat intraseluler. DO harus dikontrol di bawah 0,3 mg/L di zona anaerobik dan di atas 2 mg/L di zona aerobik untuk memastikan pelepasan fosfor anaerobik dan serapan aerobik yang efektif.
(4) Nitrogen Nitrat dalam Tangki Anaerobik
Nitrogen nitrat di zona anaerobik mengkonsumsi substrat organik, menghambat pelepasan fosfor PAO dan dengan demikian mempengaruhi penyerapan fosfor dalam kondisi aerobik. Selain itu, nitrogen nitrat digunakan oleh bakteri denitrifikasi sebagai akseptor elektron untuk denitrifikasi, yang mengganggu proses fermentasi menghasilkan asam yang diperlukan untuk metabolisme fosfor PAO, menekan pelepasan, penyerapan, dan sintesis PHB fosfor PAO. Setiap mg nitrogen nitrat mengonsumsi 2,86 mg COD yang dapat terurai secara hayati, sehingga menekan pelepasan fosfor anaerobik. Biasanya, nitrogen nitrat dikontrol di bawah 1,5 mg/L.
(5) Umur Lumpur
Penghapusan fosfor terutama dicapai dengan membuang kelebihan lumpur; dengan demikian, jumlah kelebihan lumpur menentukan efisiensi pembuangan. Usia lumpur secara langsung mempengaruhi volume pembuangan lumpur dan serapan fosfor. Umur lumpur yang lebih rendah meningkatkan pembuangan fosfor dengan meningkatkan pembuangan lumpur berlebih dan pembuangan fosfor sistem, sehingga mengurangi fosfor dalam limbah sedimentasi sekunder. Namun, penghilangan nitrogen dan fosfor secara biologis memerlukan umur lumpur yang cukup untuk pertumbuhan bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi, sehingga sering kali membuat penghilangan fosfor tidak memuaskan. Secara umum, umur lumpur dalam sistem penghilangan fosfor dikendalikan antara 3,5 dan 7 hari.
(6) Rasio COD/TP
Dalam penghilangan fosfor secara biologis, jenis dan jumlah substrat organik dalam tahap anaerobik, dan rasio nutrisi yang dibutuhkan oleh mikroba terhadap fosfor dalam limbah, sangat mempengaruhi efisiensi penghilangan. Substrat yang berbeda menyebabkan pelepasan dan penyerapan fosfor yang berbeda-beda. Bahan organik dengan berat molekul rendah dan mudah terurai (misalnya asam lemak volatil) mudah digunakan oleh PAO untuk melepaskan polifosfat yang disimpan dan menginduksi pelepasan fosfor dengan kuat. Bahan organik dengan berat molekul tinggi dan-sulit-terdegradasi menyebabkan pelepasan fosfor yang lebih lemah. Semakin lengkap pelepasan fosfor secara anaerobik, maka semakin besar serapan fosfor secara aerobik. PAO menggunakan energi dari pelepasan fosfor anaerobik untuk menyerap bahan organik bermolekul rendah untuk bertahan hidup dalam kondisi anaerobik. Oleh karena itu, bahan organik yang cukup (COD/TP > 15) sangat penting untuk kelangsungan hidup PAO dan penghilangan fosfor yang ideal.
(7) COD Mudah Terurai Secara Biodegradasi (RBCOD)
Studi menunjukkan bahwa substrat seperti asam asetat, propionat, dan asam format menyebabkan laju pelepasan fosfor yang tinggi, yang bergantung pada konsentrasi lumpur aktif dan komposisi mikroba, bukan konsentrasi substrat. Pelepasan fosfor tersebut mengikuti-kinetika orde nol. Bahan organik lain harus diubah menjadi molekul kecil ini sebelum PAO dapat memetabolismenya.
(8) Glikogen
Glikogen adalah polisakarida bercabang besar yang terdiri dari unit glukosa dan berfungsi sebagai penyimpan energi intraseluler. Dalam PAO, glikogen terbentuk di lingkungan aerobik, menyimpan energi yang dimetabolisme dalam kondisi anaerobik untuk menghasilkan NADH (prekursor sintesis PHA), yang menyediakan energi metabolik. Aerasi berlebihan atau oksidasi berlebihan mengurangi glikogen dalam PAO, menyebabkan defisiensi NADH dalam kondisi anaerobik dan pembuangan fosfor yang buruk.
(9) Waktu Retensi Hidraulik (HRT)
Dalam-sistem penghilangan nitrogen dan fosfor biologis kota yang dioperasikan dengan baik, pelepasan dan serapan fosfor biasanya memerlukan waktu masing-masing 1,5–2,5 jam dan 2,0–3,0 jam. Pelepasan fosfor agak lebih penting; dengan demikian, HRT anaerobik diawasi secara ketat. HRT anaerobik yang terlalu pendek mencegah pelepasan fosfor dan penguraian bahan organik menjadi asam lemak rendah; terlalu lama meningkatkan biaya dan efek samping. Pelepasan dan penyerapan fosfor saling terkait: pelepasan anaerobik yang cukup meningkatkan penyerapan aerobik dan sebaliknya, menciptakan siklus positif. Data operasional menunjukkan HRT yang sesuai sebagai anaerobik 1 jam 15 menit dan aerobik 2 jam 3 jam 10 menit.
(10) Rasio Pengembalian (R)
Dalam proses A/O (anaerobik/aerobik), sangat penting untuk menjaga cukup oksigen terlarut dalam lumpur aktif yang dikembalikan dari tangki aerasi ke tangki sedimentasi sekunder untuk mencegah pelepasan fosfor anaerobik pada tangki sedimentasi sekunder. Tanpa pembuangan lumpur yang cepat, lapisan lumpur yang tebal menyebabkan pelepasan fosfor secara anaerobik meskipun DO tinggi. Oleh karena itu, rasio pengembalian tidak boleh terlalu rendah, sehingga lumpur dapat dibuang dengan cepat dari tangki sedimentasi. Rasio pengembalian yang terlalu tinggi meningkatkan konsumsi energi dan mengurangi waktu retensi lumpur di tangki aerasi, sehingga mengganggu pembuangan BOD5 dan fosfor. Rasio pengembalian optimal berkisar antara 50% dan 70%.
3.Peralatan Mekanikal dan Elektrikal
Pengoperasian pengolahan limbah dan lumpur yang stabil bergantung pada peralatan mekanik dan listrik yang andal, yang juga berdampak pada konsumsi energi pabrik.
(1) Mesin Layar Batang
Langkah pertama dalam pengolahan, rawan terhadap kesalahan yang dapat menghentikan aliran limbah. Masalah umum:
Kemacetan karena keausan bantalan atau kerusakan mekanis. Memerlukan pelumasan dan inspeksi rutin.
Tersumbatnya ijuk, kantong plastik menyebabkan aliran berkurang dan meluap. Memerlukan peningkatan teknis atau pembersihan manual.
(2) Pompa Angkat
Kebanyakan pompa submersible. Impeler pompa dan celah cincin segel dapat tersumbat oleh serpihan, sehingga mengurangi penyegelan dan efisiensi, sehingga menyebabkan kegagalan motor. Direkomendasikan untuk melakukan inspeksi rutin, rotasi pompa, dan pengoperasian layar batang yang ditingkatkan.
Desain sistem aliran masuk dan pengumpulan variabel memerlukan pompa yang disusun secara gradien dengan pompa-kecepatan dan kecepatan-bervariasi tetap untuk menangani fluktuasi secara efisien.
(3) Blower
Peralatan yang intensif-kunci dan energi. Parameternya meliputi aliran udara, tekanan, konsumsi daya, dan kebisingan. Blower sentrifugal biasa digunakan dengan keunggulan dibandingkan Roots blower dalam hal efisiensi, masa pakai, kebisingan, dan stabilitas. Kontrol frekuensi variabel dan konfigurasi beberapa blower mengoptimalkan penggunaan energi.
Perawatan rutin terhadap pendingin oli, filter, dan memastikan kualitas oli yang tepat diperlukan untuk mencegah emulsifikasi dan panas berlebih.
(4) Kepala Aerasi
Sebagian besar membran mikropori (jenis cakram, kubah, pelat, tabung). Penyumbatan dan penuaan karet mengurangi efisiensi transfer oksigen. Pembersihan rutin dengan asam format atau-udara bertekanan tinggi diperlukan, dengan tindakan pencegahan keselamatan. Katup pembuangan harus dibuka secara teratur untuk menghilangkan kondensat. Diffuser yang sangat tersumbat atau rusak harus diganti.
(5) Peralatan Pembuangan Lumpur
Beberapa proses tidak memiliki tangki sedimentasi sekunder (misalnya SBR, UNITANK), yang menyebabkan penyaluran lapisan lumpur dan pembuangan lumpur yang tidak mencukupi, sehingga meningkatkan konsumsi energi dan bahan kimia. Direkomendasikan pembuangan lumpur secara berkala atau multi-titik. Perawatan berkala terhadap alat pengikis dan pengisap di tangki sedimentasi diperlukan.
(6) Mesin Dewatering
Dua tipe utama: centrifuge dan belt filter press.
4. Sentrifugasi:
Pertimbangkan konsentrasi lumpur, laju umpan, perbedaan kecepatan, dosis polimer pada padatan kue, SS filtrat, dan perolehan kembali.
Perbedaan kecepatan yang lebih besar memperpendek retensi lumpur, meningkatkan kadar air dan padatan filtrat.
Diferensial yang lebih kecil meningkatkan pemisahan tetapi berisiko tersumbat.
Sesuaikan dosis polimer dan laju pengumpanan untuk mengoptimalkan.
Masalah umum:alarm akibat pencucian yang tidak memadai, bantalan terlalu panas karena penyumbatan pelumasan, alarm motor dari konverter frekuensi, dan lumpur tidak dibuang karena gumpalan lumpur kecil terutama pada musim hujan. Sesuaikan parameter operasional untuk melakukan mitigasi.
Filter Sabuk Tekan:
Lumpur dikompresi dan dicukur di antara dua sabuk yang melewati roller untuk menghilangkan air.
Titik operasional dan pemeliharaan mencakup distribusi lumpur yang seragam, pengikis lunak, sistem pembersihan nosel, pelacakan sabuk otomatis, dan perlindungan interlock.
Masalah umum: selip sabuk, penyimpangan sabuk, penyumbatan, dan penurunan padatan kue sebagian besar disebabkan oleh beban berlebih, tegangan yang tidak tepat, roller rusak, dan kelebihan polimer. Penyesuaian dan pembersihan secara teratur sangat penting.
Instrumen Pemantauan
Pengotor yang tinggi dan lingkungan yang keras sering menyebabkan kesalahan pengukuran atau kerusakan pada alat analisa online, sehingga berdampak pada kontrol dan otomatisasi.
Unit pretreatment sampel air dan alat analisa yang sesuai dengan rentang konsentrasi sangat diperlukan. Peralatan besar harus memiliki sistem kendali yang kompatibel dengan otomasi pabrik untuk mengurangi biaya komunikasi.
Prosedur pemeliharaan meliputi suku cadang yang direncanakan, kalibrasi rutin, pembersihan, dan penggantian bahan habis pakai.
Proteksi petir sangat penting untuk perangkat luar ruangan karena seringnya sambaran petir di pabrik pembuangan limbah. Kurangnya perlindungan menyebabkan tingginya biaya perbaikan dan risiko operasional.