VERIFIKASI NILAI NO
3 -
PADA KONDISI ANOKSIK
5 10
15 20
90 105
120
Hari NO
3
m g
l
percobaan simulasi
HRT 2 HRT 1,3
HRT 0,7 Resirkulasi 50
Gambar 50 b. Verifikasi
konsentrasi N-NO
3 -
dalam reaktor anoksik pada berbagai HRT dengan resirkulasi 75
Gambar 50 c. Verifikasi
konsentrasi N-NO
3 -
dalam reaktor anoksik pada berbagai HRT dengan resirkulasi 50
Proses penyisihan nitrat yang dilakukan Dalmacija et al. 1991 dalam
Shrimali dan Singh 2001 dengan menggunakan etanol sebagai sumber karbon untuk bakteri denitrifikasi untuk menyisihkan nitrat dari air sungai
dengan konsentrasi nitrat 117 mgl, dapat mencapai efisiensi hampir 100. Juga dengan menggunakan sirup glukosa sebagai sumber karbon untuk
menyisihkan nitrat dengan konsentrasi 400 mgl efisiensinya mencapai 80 Nurizzo dan Mezzanatte, 1992
dalam Shrimali dan Singh, 2001. Menurut Carta-Escobar
et al. 2005 bahwa proses oksidasi amonium dan amonia digambarkan dengan model berordo antara ordo nol zero dan ordo
satu. Proses oksidasi amonia akan mengikuti model berordo nol pada konsentrasi lebih tinggi dari 2 mgl. Dalam hal ini terlihat juga adanya
hambatan pertumbuhan Nitrosomonas oleh amonia bebas gas pada awal proses oksidasi yang digambarkan pada model kinetik ordo nol.
Dalam penelitian ini kebutuhan karbon untuk proses denitrifikasi dipenuhi dari aliran influen limbah. Sehingga lambatnya proses denitrifikasi tersebut
diperkirakan disebabkan juga oleh lambatnya proses hidrolisis senyawa SBCOD yang hasilnya merupakan senyawa-senyawa organik sederhana
yang terlarut dalam hal ini disebut juga sebagai RBCOD.
5.9. Evaluasi Model Simulasi
MLVSS Pada Berbagai HRT
10000 20000
30000 40000
50000
0.5 1
1.5 2
2.5
HRT Hari mg
l
MLVSS
Evaluasi model simulasi dilakukan untuk mengetahui perilaku dari sistem simulasi yang telah dibuat. Perilaku sistem simulasi ini diketahui dengan
mensimulasi model dengan memasukkan peubah-peubah sesuai dengan tujuan. Adapun hasil perilaku sistem yang diperoleh adalah:
a Memvariasikan peubah berbagai HRT kedalam sistem dengan satu nilai resirkulasi, sehingga diperoleh nilai HRT yang optimal.
b Memvariasikan peubah berbagai nilai proporsi resirkulasi pada nilai HRT yang optimal, sehingga diperoleh nilai resirkulasi yang optimal.
c Pada HRT dan resirkulasi yang optimal disimulasi dengan berbagai beban COD
d Pada HRT dan resirkulasi yang optimal disimulasi dengan berbagai rasio antara volume reaktor anoksik dan aerobik.
5.9.1. Hasil Simulasi dengan berbagai HRT. Proses penentuan nilai HRT yang optimal dengan menggunakan sistem simulasi
yang telah dibuat ditampilkan pada Gambar 51 dibawah ini. Hasil secara keseluruhan dari simulasi yang dilakukan ditampilkan pada Lampiran 16. Dari
Gambar 51 diperoleh nilai HRT yang optimal yaitu antara 0,5 sampai 1 hari. Pada titik optimal ini nilai MLVSS berada pada titik pertumbuhan paling tinggi.
Sesudah atau sebelum titik optimalnya nilai MLVSS berada lebih rendah.
COD, TKN, NH3 dan NO3 Pada Berbagai HRT
1000 2000
3000 4000
5000
0.5 1
1.5 2
2.5
HRT Hari mg
l
COD TKN
NH3 NO3
Gambar 51 a. Nilai parameter MLVSS hasil simulasi pada berbagai HRT
Gambar 51 b. Nilai-nilai parameter COD, TKN, NH
3
dan NO
3
- hasil simulasi pada berbagai HRT
5.9.2. Hasil Simulasi Dengan Berbagai Nilai Resirkulasi
6000 8000
10000 12000
14000
20 40
60 80
100
Resirkulasi mg
l
MLVSS
50 100
150 200
250
20 40
60 80
100
Resirkulasi mg
l
COD TKN
NO3
Setelah mendapatkan nilai HRT yang optimal, maka pada nilai HRT tersebut dilakukan simulasi dengan menggunakan berbagai tingkat resirkulasi.
Hasil yang diperoleh dapat dilihat seperti pada Gambar 52 a. danGambar 52 b.
Gambar 52 a. Nilai parameter MLVSS hasil simulasi pada berbagai tingkat resirkulasi.
Gambar 52 b. Nilai-nilai parameter
COD, TKN dan NO
3 -
hasil simulasi pada berbagai tingkat resirkulasi.
Dari Gambar 52a dan b tersebut dapat diketahui bahwa persentase resirkulasi yang optimal adalah 25 – 50. Pada kondisi ini terlihat bahwa nilai-
MLVSS
3000 6000
9000 12000
15000
20 40
60 80
100
Hari mg
l
COD=500 COD=2000
COD=4000 COD=6000
COD=8000
MLVSS
20000 40000
60000 80000
100000 120000
140000
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
Hari mg
l
COD=8000 COD=10000
COD=20000
nilai parameter amonia dan COD diluar titik optimalnya menunjukkan kecenderungan meningkat. Peningkatan nilai amonia dan COD diluar titik
optimalnya disebabkan adanya perombakan senyawa-senyawa yang berasal dari kematian mikroorganisme lumpur aktif.
5.9.3. Hasil simulasi dari berbagai pembebanan COD Pembebanan COD yang diberikan dalam simulasi bertujuan untuk
mendapatkan beban maksimum yang dapat ditolerir oleh sistem. Nilai COD yang diberikan kedalam sistem dijaga dalam kondisi rasio CODTKN sama dengan 10.
Faktor lain yang dijaga tetap yaitu HRT dan rasio resirkulasi, yaitu pada kondisi optimalnya seperti pada hasil simulasi. Hasil dari simulasi pembebanan COD
dapat dilihat pada Gambar 53 sebagai berikut.
Gambar 53 a. Nilai parameter MLVSS hasil simulasi pada berbagai tingkat pembebanan COD.
COD
25 50
75 100
20 40
60 80
100
Hari mg
l
COD=500 COD=2000
COD=4000 COD=6000
COD=8000
COD
1000 2000
3000 4000
5000
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
Hari mg
l
COD=8000 COD=10000
COD=20000
TKN
2 4
6 8
10
20 40
60 80
100
Hari mg
l
COD=500 COD=2000
COD=4000 COD=6000
COD=8000
TKN
5 10
15 20
25 30
35 40
20 40
60 80
100
Hari mg
l
COD=8000 COD=10000
COD=20000
Gambar 53 b. Nilai parameter COD hasil simulasi pada berbagai tingkat pembebanan COD
Gambar 53 c. Nilai parameter TKN hasil simulasi pada berbagai tingkat pembebanan COD.
NH
3
2000 4000
6000 8000
10000 12000
14000 16000
20 40
60 80
100
Hari mg
l
COD=500 COD=2000
COD=4000 COD=6000
COD=8000 COD=10000
COD=20000
NO
3
20 40
60 80
100 120
140 160
180 200
20 40
60 80
100
Hari mg
l
COD=500 COD=2000
COD=4000 COD=6000
COD=8000
NO
3
250 500
750 1000
1250 1500
20 40
60 80
100
Hari mg
l
COD=8000 COD=10000
COD=20000
Gambar 53 d. Nilai parameter NH
3
hasil simulasi pada berbagai tingkat pembebanan COD.
Gambar 53 e. Nilai parameter NO
3
- hasil simulasi pada berbagai tingkat pembebanan COD.
Perubahan pembebanan COD pada sistem menyebabkan kestabilan sistem terganggu, karena setiap sistem mempunyai kapasitas kinerja masing-masing.
Dari simulasi yang memvariasikan berbagai pembebanan COD ke dalam sistem simulasi memperlihatkan bahwa setiap beban yang diberikan kepada sistem,
diperlukan waktu untuk mencapai kondisi tunak steady state. Seperti pada
Gambar 53 memperlihatkan bahwa dengan beban COD 500 mgl dan 4000 mgl membutuhkan waktu untuk menjadi stabil selama sekitar 20 hari, beban COD
2000 mgl membutuhkan waktu sekitar 10 hari, beban COD 6000 mgl membutuhkan waktu sekitar 40 hari dan beban COD 8000 mgl membutuhkan
waktu sekitar 60 hari. Pembebanan COD 10000 mgl dan 20000 mgl yang diberikan pada sistem tidak dapat mencapai stabil.
Menurut analisa Luyben 1978 bahwa respon suatu senyawa misalnya C
A
yang independen terhadap waktu, jika ada gangguan disturbance dalam influen
maka
[ ]
t k
AO t
A
e k
C C
1
1 1
τ
τ
+ −
−
− +
=
Faktor dinamis suatu proses sangat tergantung pada
τ 1
+ k
. Semakin besar nilainya maka akan semakin cepat proses degradasi eksponensial menuju 0,
semakin kecil nilainya akan semakin lambat prosesnya. Dimana k adalah
konstanta laju reaksi dan
τ
adalah waktu proses yang dibutuhkan. 5.9.4. Hasil simulasi dari berbagai rasio antara volume anoksik dan aerobik
Volume reaktor dapat menentukan besarnya HRT jika laju alir influen dianggap tetap. Karena HRT berpengaruh terhadap keluaran dari proses, maka
rasio volume kedua reaktor yang melakukan proses secara simultan akan dapat mempengaruhi hasil keluaran dari proses. Hasil simulasi dari berbagai rasio
antara volume reaktor anoksik dan aerobik dapat dilihat pada Gambar 54 a, 54 b, dan 54 c. Hasil simulasi dari rasio reaktor anoksik dan aerobik 1:2 sampai 1:5
menghasilkan grafik yang unconvergence, sehingga rasio yang dapat
dibandingkan untuk mendapatkan nilai yang optimal adalah rasio 1:1 sampai dengan 5:1. Hasil simulasi ini secara rinci dapat dilihat pada Lampiran 17.
Pengaruh Rasio Volume
300 350
400 450
500 550
600 650
700
1, :
1, 2,
0 : 1
,0 3,
0 : 1
,0 4,
0 : 1
,0 5,
0 : 1
,0
Perbandingan Volume Anoksik : Aerobik mg
l
MLVSS
Pengaruh Rasio Volume
20 40
60 80
100 120
140
1, :
1 ,0
2, 0 :
1 ,0
3, 0 :
1 ,0
4, 0 :
1 ,0
5, 0 :
1 ,0
Perbandingan Volume Anoksik : Aerobik mg
l
COD
Pengaruh Rasio Volume
5 10
15 20
1, 0 :
1 ,0
2, 0 :
1 ,0
3, 0 :
1 ,0
4, 0 :
1 ,0
5, 0 :
1 ,0
Pe rbandingan Volume Anoksik : Ae robik mg
l
TKN NO3
Gambar 54 a. Hasil parameter MLVSS pada simulasi rasio volume antara reaktor anoksik dan aerobik
Gambar 54 b. Hasil parameter COD pada simulasi rasio volume antara reaktor anoksik dan aerobik
Gambar 54 c. Hasil parameter TKN dan NO
3
- pada simulasi rasio volume antara reaktor anoksik dan aerobik
Shockloading dari 4000 ke 6000 mgl COD
3000 6000
9000 12000
15000 18000
21000
20 40
60 80
100
Hari
m gl
MLVSS COD
Influen COD
MLVSS
Imfluem COD COD
Pada Gambar 54 c. dapat diketahui bahwa rasio violume yang optimal untuk menghasilkan keluaran limbah yang sudah menurun beban organiknya.
Pada rasio volume 2:1 diperoleh hasil optimal yang nyata dari konsentrasi TKN dan NO3-, pada saat yang sama konentrasi MLVSS sedang berada pada
konsentrasi rendah cenderung menurun Gambar 54 a. dan konsentrasi COD pada konsentrasi cenderung meningkat Gambar 54 b. Hal ini disebabkan
karena pada volume anoksik yang lebih tinggi dari volume aerobik akan memberikan waktu reaksi yang lebih lama dibandingkan dengan waktu reaksi
pada reaktor aerobik. 5.9.5. Simulasi dengan pembebanan seketika
shock loading Pada kejadian sehari-hari pembebanan yang tinggi dapat terjadi dengan
tiba-tiba karena adanya peningkatan pembuangan limbah. Maka dalam simulasi ini dicobakan simulasi dengan melakukan pembebanan seketika pada saat
sistem sedang berjalan dalam kondisi tunak steady state.
Beban awal dimulai dari 4000 mgCODl yang ditingkatkan menjadi 6000, 8000, 10.000, 15.000 dan 20.000 mgCODl. Hasil simulasi dapat dilihat pada
Gambar dibawah ini. Simulasi peningkatan beban seketika dari 4.000 mgCODl menjadi 6.000
mgCODl disajikan pada Gambar 55 a dan Gambar 55 b.
Gambar 55 a. Hasil perubahan nilai MLVSS dan efluen COD pada pembebanan seketika
shock loading nilai COD dari 4.000 mgl ke 6.000 mgl pada sistem anoksik-aerobik.
Shockloading dari 4000 ke 6000 mgl COD
100 200
300 400
500
20 40
60 80
100
Hari T
KN, NH3
m g
l
0.2 0.4
0.6 0.8
1
N O
3 m
g l
NH3 NO3
TKN
TKN NH3
NO3
Gambar 55 b. Hasil perubahan nilai TKN, NH
3
dan NO
3 -
pada pembebanan seketika
shock loading nilai COD dari 4.000 mgl ke 6.000 mgl pada sistem anoksik-
aerobik.
Simulasi peningkatan beban seketika dari 4.000 mgCODl menjadi 8.000 mgCODl disajikan pada Gambar 56 a dan Gambar 56 b.
Gambar 56 a. Hasil perubahan nilai MLVSS dan efluen COD pada pembebanan seketika
shock loading nilai COD dari 4.000 mgl ke 8.000 mgl pada sistem anoksik-
aerobik.
Shockloading dari 4000 ke 8000 mgl COD
3000 6000
9000 12000
15000 18000
21000
20 40
60 80
100
Hari
mg l
MLVSS COD
Influen COD
MLVSS Influen COD
COD
Shockloading dari 4000 ke 10000 mgl COD
3000 6000
9000 12000
15000 18000
21000
20 40
60 80
100
Hari
mg l
MLVSS COD
Influen COD
MLVSS Influen COD
COD
Gambar 56 b. Hasil perubahan nilai TKN, NH
3
dan NO
3 -
pada pembebanan seketika
shock loading nilai COD dari 4.000 mgl ke 8.000 mgl pada sistem anoksik-
aerobik.
Simulasi peningkatan beban seketika dari 4.000 mgCODl menjadi 10.000 mgCODl disajikan pada Gambar 57 a dan Gambar 57 b.
Gambar 57 a. Hasil perubahan nilai MLVSS dan efluen COD pada pembebanan seketika
shock loading nilai COD dari 4.000 mgl ke 10.000 mgl pada sistem anoksik-
aerobik.
Shockloading dari 4000 ke 8000 mgl COD
100 200
300 400
500
20 40
60 80
100
Hari T
KN , NH3
m g
l
0.2 0.4
0.6 0.8
1
N O
3 m
g l
NH3 NO3
TKN
TKN NH3
NO3
Shockloading dari 4000 ke 15000 mgl COD
3000 6000
9000 12000
15000 18000
21000
20 40
60 80
100
Hari
mg l
MLVSS COD
Influen COD
MLVSS Influen COD
COD
Gambar 57 b. Hasil perubahan nilai TKN, NH
3
dan NO
3 -
pada pembebanan seketika
shock loading nilai COD dari 4.000 mgl ke 10.000 mgl pada sistem anoksik-
aerobik. Simulasi peningkatan beban seketika dari 4.000 mgCODl menjadi 15.000
mgCODl disajikan pada Gambar 58 a dan Gambar 58 b.
Gambar 58 a. Hasil perubahan nilai MLVSS dan efluen COD pada pembebanan seketika
shock loading nilai COD dari
Shockloading dari 4000 ke 10000 mgl COD
100 200
300 400
500
20 40
60 80
100
Hari T
KN , NH3
m g
l
0.2 0.4
0.6 0.8
1
N O
3 m
g l
NH3 NO3
TKN
TKN NH3
NO3
Shockloading dari 4000 ke 15000 mgl COD
100 200
300 400
500
20 40
60 80
100 Hari
T K
N, NH3
m g
l
0.2 0.4
0.6 0.8
1
N O
3 m
gl
NH3 NO3
TKN TKN
NH3 NO3
Shockloading dari 4000 ke 20000 mgCODl
3000 6000
9000 12000
15000 18000
21000
20 40
60 80
100
Hari
m gl
MLVSS COD
Influen COD
Influen COD MLVSS
COD
4.000 mgl ke 15.000 mgl pada sistem anoksik- aerobik.
Gambar 58 b. Hasil perubahan nilai TKN, NH
3
dan NO
3 -
pada pembebanan seketika
shock loading nilai COD dari 4.000 mgl ke 15.000 mgl pada sistem anoksik-
aerobik. Simulasi peningkatan beban seketika dari 4.000 mgCODl menjadi 20.000
mgCODl disajikan pada Gambar 59 a dan Gambar 59 b.
Gambar 59 a. Hasil perubahan nilai MLVSS dan efluen COD pada pembebanan seketika
shock loading nilai COD dari
Shockloading dari 4000 ke 20000 mgl COD
100 200
300 400
500
20 40
60 80
100
Hari T
KN, NH3
m g
l
0.2 0.4
0.6 0.8
1
NO 3
m g
l
NH3 NO3
TKN
TKN NH3
NO3
4.000 mgl ke 20.000 mgl pada sistem anoksik- aerobik.
Gambar 59 b. Hasil perubahan nilai TKN, NH
3
dan NO
3 -
pada pembebanan seketika
shock loading nilai COD dari 4.000 mgl ke 20.000 mgl pada sistem anoksik-aerobik.
Pada Gambar 56a, b, Gambar 57a, b, Gambar 58a, b, dan Gambar 59a, b dapat dilihat bahwa dengan peningkatan pembebanan mulai dari 8000
mgCODl, pertumbuhan bakteri mencapai batas maksimumnya yaitu 15000 mgMLVSSl. Pada batas pembebanan ini nilai parameter lain seperti TKN, NH
3
dan NO
3 -
juga tidak mengalami perubahan lagi.
5.10. Efisiensi Penyisihan Nitrogen Total