Parit Oksidasi Aerasi Pra-Mikro Anaerobik-Pori: Teknologi Penghilang Nutrisi Tingkat Lanjut

Teknologi Pengolahan Limbah dari Parit Oksidasi Aerasi Mikro-anaerobik

Perkenalan

Analisisproses saluran oksidasi konvensionalmengungkapkan bahwa dengan menyesuaikan dan mengoptimalkan intensitas aerasi dan pola aliran, air limbah diolah secara berurutan melalui tangki reaksi anaerobik, anoksik, dan aerobik, sehingga memastikan penghilangan bahan organik secara efektif. Namun, masalah sepertiinvestasi keseluruhan yang tinggiDanefisiensi transfer oksigen yang rendahumum, mengarah kepenghilangan nitrogen dan fosfor yang kurang optimal. Untuk mengatasi keterbatasan ini,-penelitian mendalam tentang teknologi pengolahan air limbah saluran oksidasi aerasi mikropori pra-anoksik telah dilakukan, yang bertujuan untuk meningkatkan efisiensi operasional instalasi pengolahan air limbah perkotaan dan meningkatkan pemanfaatan sumber daya air.

1. Ikhtisar Proyek

Instalasi pengolahan air limbah di Kota X terutama mengolah limbah domestik dan air limbah industri, dengan volume limbah industri yang signifikan.Kapasitas pengolahan yang dirancang adalah 10×10⁴ m³/hari. Standar kualitas untuk influen dan efluen ditunjukkan padaTabel 1. Saat ini, 30% limbah yang diolah digunakan kembali sebagai air reklamasi untuk pembangkit listrik tenaga panas, sedangkan 70% sisanya dibuang ke sungai. Berdasarkan klasifikasi fungsi air permukaan dan Standar Pembuangan Pencemar untuk Instalasi Pengolahan Air Limbah Perkotaan, instalasi tersebut harus memenuhi standar pembuangan Kelas 1B. Dengan pembangunan ekonomi perkotaan yang sedang berlangsung dan meningkatnya pembuangan air limbah, pabrik ini telah menerapkan pengolahan limbah interseptif untuk air limbah domestik, memperluas jaringan saluran pembuangan, dan mengadopsi proses saluran oksidasi aerasi mikropori pra-anoksik untuk mengurangi polusi sumber air permukaan perkotaan.

2. Alur Proses Parit Oksidasi Aerasi Mikropori Pra-Anoksik

Inti dari proses ini adalah kombinasi tangki pra-anoksik dan saluran oksidasi aerasi mikropori. Urutan pengobatannya adalah sebagai berikut:air limbah → saringan kasar → rumah pompa saluran masuk → saringan halus → ruang pasir pusaran → tangki anaerobik → zona anoksik/aerobik → tangki sedimentasi sekunder → tangki desinfeksi → limbah cair. Sebagian lumpur dari tangki sedimentasi sekunder dibuang ke fasilitas dewatering lumpur sebelum pembuangan akhir. Prosesnya berfokus pada pelepasan fosfor, penghilangan nitrogen biologis, dan penghilangan fosfor.

2.1 Pelepasan Fosfor

Dalam tangki anaerobik, bakteri fermentasi mengubah makromolekul yang dapat terbiodegradasi menjadi zat antara molekuler yang lebih kecil, terutama asam lemak volatil (VFA). Dalam kondisi anaerobik yang berkepanjangan, organisme pengumpul polifosfat (PAO) tumbuh perlahan dan melepaskan fosfat dari selnya ke dalam larutan dengan memecah polifosfat. Proses ini menyediakan energi untuk penyerapan dan konversi asam lemak bermolekul rendah menjadi butiran polihidroksibutirat (PHB).

2.2 Penghapusan Nitrogen Biologis

Nitrogen amonia diubah menjadi nitrit dan nitrat oleh bakteri nitrifikasi dalam kondisi aerobik. Di zona anoksik, bakteri denitrifikasi mereduksi nitrat menjadi gas nitrogen, yang dilepaskan ke atmosfer. Proses ini secara efektif mengurangi kadar nitrogen dalam air limbah.

2.3 Penghapusan Fosfor

Dalam kondisi aerobik, PAO memanfaatkan sumber karbon dan PHB untuk menyerap ortofosfat, mensintesis polifosfat di dalam selnya. Akumulasi fosfor kemudian dikeluarkan dari sistem bersama lumpur limbah, sehingga mencapai penghilangan fosfor yang efisien.

Dibandingkan dengan proses konvensional,saluran oksidasi aerasi mikropori pra-anoksik menyederhanakan pengoperasian dengan menghilangkan sedimentasi primer atau mengurangi durasinya. Hal ini memungkinkan partikel organik yang lebih besar dari ruang pasir memasuki sistem biologis, sehingga mengatasi kekurangan sumber karbon. Kondisi aerobik anaerobik-anoksik-yang bergantian menghambat pertumbuhan bakteri berfilamen, meningkatkan kemampuan pengendapan lumpur, dan mengintegrasikan penghilangan nitrogen, penghilangan fosfor, dan degradasi organik. Zona anaerobik dan anoksik menciptakan lingkungan yang mendukung pembuangan nitrogen dan fosfor, sedangkan zona aerobik mendukung pelepasan fosfor dan nitrifikasi secara simultan. Volume zona aerobik harus dihitung secara cermat untuk memastikan efisiensi:

Di mana:

• X: Konsentrasi lumpur mikroba (mg/L)
• Y: Koefisien hasil lumpur (kgMLSS/kgBOD)
• S_e​: Konsentrasi limbah (mg/L)
• S₀​: Konsentrasi influen (mg/L)
• θ_C0: Waktu retensi hidrolik
• Q: Laju aliran influen (L/s)
• V₀: Volume efektif reaktor aerobik (L)

3. Aspek Utama dari Teknologi Parit Oksidasi Aerasi Mikropori Pra-Anoksik

3.1 Pra-Teknologi Tangki Anoksik

Tangki pra-anoksik menampung mikroorganisme anaerobik yang pada awalnya menguraikan dan mengubah bahan organik, sehingga mengurangi produksi lumpur dan mengurangi beban pada tahap pengolahan selanjutnya.

3.1.1 Alur Proses

3.1.1.1 Perlakuan Awal yang Berpengaruh

Penyaringan menghilangkan padatan tersuspensi seperti plastik, rambut, dan sampah dapur menggunakan penyaring biologis canggih. Pengaturan aliran dan kualitas memastikan homogenitas, sementara sedimentasi (dengan bantuan alami atau kimia-) menghilangkan padatan tersuspensi dan bahan organik/anorganik.

3.1.1.2 Reaksi Anaerobik

Suhu, pH, dan waktu retensi yang terkendali memfasilitasi pencampuran lumpur anaerobik dan air limbah secara menyeluruh, sehingga meningkatkan pembuangan bahan organik. Reaktor anaerobik menggunakan pencampuran atau sirkulasi untuk mendorong fermentasi, menghasilkan CO₂, CH₄, dan sedikit H₂S. Pemisahan gas-cairan-padatan dan pengolahan gas ekor menyusul.

3.1.1.3 Pasca-Pengolahan dan Limbah

Polutan anorganik dan organik yang resisten diolah melalui proses aerobik atau adsorpsi karbon aktif. Pemantauan online melacak aktivitas mikroba dan indikator kualitas air (misalnya rasio F/M, oksigen terlarut). Rasio F/M seharusnya rata-rata 0,06; oksigen terlarut di zona anaerobik harus 0,5–1 mg/L.

3.1.2 Pengendalian Proses

Langkah-langkah utama meliputi:

Mengolah lumpur anaerobik dengan kapasitas degradasi tinggi dan menjaga rasio nutrisi optimal (C:N:P ≈ 100:5:1).

Mengontrol muatan organik, suhu (30–35 derajat), dan pH (6,5–7,5). Beban organik harus 3–6 kgBOD₅/(m³·d).

Menerapkan daur ulang lumpur untuk menjaga konsentrasi dan aktivitas mikroba. Lumpur yang telah dikeringkan dapat digunakan kembali sebagai pupuk atau pakan.

3.2 Teknologi Parit Oksidasi Aerasi Mikroporous

Penggembungan lumpur, sering kali disebabkan oleh bakteri berserabut atau perluasan zoogloea, mengganggu kemampuan pengendapan. Persamaan berikut menggambarkan pertumbuhan mikroba:

Di mana:

• K_d: Koefisien peluruhan mikroba (d^-1)
• S: Konsentrasi substrat (mg/L)
• K_s​: Setengah-koefisien saturasi (mg/L)
• Y: Koefisien hasil (kgMLSS/kgCOD)
• μ_maks: Laju pertumbuhan spesifik maksimum (d^-1)
• μ: Laju pertumbuhan mikroba (d^-1)
•  

Di mana:

• S_menit: Konsentrasi substrat minimum pada kondisi tunak (mg/L)
• K_d: Koefisien peluruhan mikroba (d^-1)
• Ks: Koefisien setengah-saturasi, yaitu konsentrasi substrat ketika μ=μmax/2μ=μmaks​/2 (mg/L)
• Y: Koefisien hasil (kgMLSS/kgCOD)
• μ_maks: Laju pertumbuhan spesifik maksimum (d^-1)

3.2.1 Parameter Desain Proses

Air limbah melewati saringan, ruang pasir, dan tangki anaerobik (dengan mixer) sebelum memasuki saluran oksidasi. Aerator berpori mikro dan baling-baling terendam menciptakan kondisi aerobik/anoksik yang bergantian. Sistem ini mencakup dua tangki anaerobik (2,8 jam HRT) dan empat saluran oksidasi (8,64 jam HRT). Umur lumpur adalah 11,3 hari.

3.2.2 Percontohan-Desain Perangkat Skala

Sistem percontohan mencakup ruang pasir aerasi, pompa, pemilih anaerobik, saluran oksidasi, pompa refluks lumpur, pengendap sekunder, dan pompa limbah. Selektor anaerobik (2,35 m³) memiliki tiga kompartemen dengan mixer dan monitor (ORP, pH). Parit oksidasi (26,3 m³) memiliki banyak saluran masuk/keluar dan diffuser berpori mikro. Pengujian menunjukkan rata-rata influen: SS 160 mg/L, COD 448 mg/L, TP 4 mg/L.

Kesimpulan

Integrasi teknologi saluran oksidasi aerasi pra{0}anoksik dan mikropori secara signifikan meningkatkan penghilangan nitrogen dan fosfor. Upaya masa depan harus fokus pada optimalisasi umur lumpur, oksigen terlarut, dan rasio refluks lumpur untuk lebih meningkatkan efisiensi pengolahan.