2
1.2 Tujuan
Tujuan utama dari penelitian ini adalah pembuatan model perhitungan proses lumpur aktif pada pengolahan limbah cair industri.
Tujuan khusus dari penelitian ini adalah : 1. Melakukan pemodelan proses lumpur aktif yang mencakup penyisihan BOD Biological
oxygen demand, penyisihan nitrogen nitrifikasi dan denitrifikasi, dan penyisihan fosfor. 2. Melakukan simulasi proses lumpur aktif dan mendapatkan suatu kondisi optimal pada
proses lumpur aktif. 3. Menghasilkan perangkat lunak perhitungan proses lumpur aktif untuk mempermudah
proses perhitungan.
1.3 Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah : 1. Proses lumpur aktif ini terdiri dari penyisihan BOD nitrifikasi dan tanpa nitrifikasi,
Penyisihan nitrogen, dan Penyisihan fosfor secara biologis. Proses terdiri dari penyisihan BOD dan TSS pada sedimentasi primer, proses pada kolam aerasi, dan yang terakhir
perhitungan perancangan clarifier sekunder. 2. Menggunakan model matematik dari proses penyisihan BOD, penyisihan nitrogen dan
penyisihan fosfor proses lumpur aktif berdasarkan model matematik yang telah dibangun oleh Metcalf dan Eddy 2003 dalam buku Wastewater Engineering .
3. Menerjemahkan model matematik menjadi model simulasi dan perancangan proses lumpur aktif ke dalam pemrograman komputer.
4. Analisis hasil perhitungan proses lumpur aktif dengan cara melakukan proses perhitungan perancangan proses dan menghitung kondisi optimal optimasi dengan cara melakukan
simulasi penggunaan parameter – parameter yang digunakan.
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Lumpur Aktif Activated Sludge
Secara umum proses lumpur aktif adalah proses dengan metode aerobik baik secara kontinu maupun semikontinu yang digunakan pada pengolahan biologis limbah cair industri, di
dalamnya mencakup oksidasi karbon dan nitrifikasi. Proses ini didasarkan pada aerasi air limbah dengan flokulasi pertumbuhan biologis, dan diikuti oleh pemisahan. Bagian dari tahap ini
kemudian dibuang, dan sisanya dikembalikan ke sistem. Biasanya, pemisahan dari air limbah dilakukan dengan proses pengendapan. Proses lumpur aktif saat ini merupakan teknologi yang
paling berkembang untuk pengolahan air limbah. Pemanfaatan sistem lumpur aktif dapat diterapkan dalam kondisi iklim yang berbeda, dari daerah tropis hingga daerah kutub, dari
permukaan laut instalasi pengolahan air limbah di kapal dan ketinggian yang ekstrim pegunungan. Industri pengolahan Air Limbah yang dilengkapi dengan proses lumpur aktif
mampu memenuhi kriteria limbah yang sesuai dengan baku mutu air limbah berdasarkan industrinya Dohse and Heywood,1998.
Pada proses lumpur aktif mikroorganisme membentuk gumpalan-gumpalan koloni bakteri yang bergerak secara bebas tertahan di dalam air limbah. Mikroorganisme-mikroorganisme dapat
keluar melalui aliran keluar air limbah sehingga densitas bakteri di dalam reaktor harus dikontrol. Pada proses dengan kecepatan tinggi dan waktu tinggal hidraulik pendek, pengembalian atau
recycling bakteri merupakan cara yang paling banyak digunakan untuk mengontrol densitas bakteri di dalam reaktor Siregar,2005.
Dohse dan Heywood 1998 kembali menjelaskan bahwa proses lumpur aktif adalah teknik pengolahan air limbah dimana di dalam air limbah dan lumpur biologis yang termanfaatkan
kembali terdapat mikroorganisme yang tercampur dan teraerasikan. Lumpur biologis tersebut kemudian dipisahkan dari air limbah kemudian diolah di clarifier dan akan kembali ke proses
aerasi atau dibuang. Mikroorganisme dicampur secara merata dengan bahan organik yang masuk sebagai makanan. Ketika mereka tumbuh dan bercampur dengan udara, masing-masing organisme
akan berflokulasi. Setelah terflokulasikan, organisme tadi siap masuk ke clarifier sekunder untuk proses selanjutnya. Lumpur aktif akan terus berkembang dengan konstan sehingga dapat
dikembalikan untuk digunakan pada proses aerasi. Volume lumpur yang kembali ke tahapan aerasi biasanya 40 hingga 60 persen dari aliran limbah, dan sisanya akan terbuang. Pertumbuhan
mikroorganisme tetap berkembang pada media sintetik. Diagram alir proses lumpur aktif secara umum dapat dilihat pada Gambar 1.
4
Gambar 1. Diagram alir proses lumpur aktif Dohse and Heywood,1998. Proses lumpur aktif activated sludge pada pengolahan air limbah memiliki kelebihan
dan kekurangan apabila diterapkan untuk penanganan dan pengolahan air limbah. Kelebihan yang dimiliki yaitu dapat dimanfaatkan pada penanganan dan pengolahan untuk skala kecil Industri
rumah hingga untuk skala besar Industri besar, dapat mengeliminasi bahan organik, dicapainya oksidasi dan nitrifikasi, proses nitrifikasi secara biologis tanpa menambahkan bahan kimia,
eliminasi fosfor biologis, pemisahan padatancairan, stabilisasi lumpur, mampu mengurangi padatan tersuspensi sebesar 97, dan proses lumpur aktif merupakan proses pengolahan air
limbah yang paling banyak digunakan. Kekurangan proses lumpur aktif yaitu tidak menghilangkan warna dari limbah industri
dan dapat meningkatkan warna melalui oksidasi, tidak menghilangkan nutrient sehingga memerlukan penanganan tersier, daur ulang biomassa menyebabkan konsentrasi biomassa yang
tinggi di dalam tanki aerasi sehingga diperlukan waktu tinggal yang tepat. Proses lumpur aktif Activated sludge terdiri dari penyisihan BOD Biological oxygen
demand , penyisihan nitrogen Nitrifikasi dan denitrifikasi, dan penyisihan fosfor. BOD adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorgasnisme untuk menguraikan bahan-bahan
organik zat pencerna yang terdapat di dalam air buangan secara biologi. BOD dan COD digunakan untuk memonitoring kapasitas self purification badan air penerima.
2.1.1 BOD Removal Penyisihan BOD dan Nitrifikasi
Pada proses lumpur aktif terdapat tiga desain proses yang menunjukkan prinsip- prinsip dasar proses penyisihan BOD dan proses nitrifikasi. Contoh tersebut antara lain; tipe
activated sludge single -sludge complete mix tanpa nitrifikasi dan dengan nitrifikasi, Sequencing batch reaktor dengan nitrifikasi, dan proses nitrifikasi bertahap. Semua contoh
desain proses tersebut dapat diterapkan untuk penyisihan BOD dengan cara memodifikasi waktu keseluruhan proses SRT dan menyisihkan komponen-komponen yang berhubungan
dengan nitrifikasi. Metodologi desain proses didasari oleh nilai SRT Metcalf and Eddy,2003. Contoh desain proses yang akan dijelaskan yaitu tipe proses activated sludge
complete mix tanpa nitrifikasi dan dengan nitrifikasi. Pada tipe ini, operasi dipengaruhi oleh padatan yang terkandung, tingkat kebutuhan oksigen, MLSS Mixed liquor suspended solids,
dan konsentrasi BOD terlarut Camerata, Pearce et al.,2008.
5
2.1.2 Penyisihan Nitrogen Nitrogen removal Nitrifikasi dan
denitrifikasi
Nitrogen di dalam limbah cair sebagian besar terdiri dari nitrogen organik dan amonia. Penyisihan nitrogen dicapai melalui serangkaian reaksi biokimia yang mengubah
nitrogen dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Oksidasi dan reduksi dari komponen nitrogen sering merubah kondisi alkalinitas dalam air. Nitrifikasi membutuhkan alkalinity sebesar 7,14
mg mg NH4-N teroksidasi dan denitrifikasi mengembalikan 3,57 mg alkalinitas mg NO3- N yang tereduksi. Konsumsi alkalinitas selama nitrifikasi dapat mengakibatkan penurunan pH
dalam cairan, sehingga dapat mempengaruhi proses nitrifikasi secara biologis. Neethling, Z. et al.,2010.
Nitrifikasi adalah proses oksidasi ammonium dan nitrit menjadi nitrat, karena ammonium merupakan polutan pengkonsumsi oksigen dan penghasil racun bagi ikan, jika pH
7. Nitrat bersifat relatif tidak toksik. Denitrifikasi adalah proses pengubahan nitrit dan nitrat menjadi nitrogen dalam bentuk gas N
2
. Diagram alir proses penyisihan nitrogen dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram alir proses penyisihan nitrogen Neethling, Z. et al.,2010.
2.1.3 Penyisihan Fosfor Phosphorus Removal
Fosfor merupakan bagian yang akan mengalami proses penyisihan pada proses lumpur aktif Activated sludge konvensional . Proses Pembuangan lumpur berlebih akan
mengakibatkan penyisihan sebagian fosfor dari air limbah. Namun, secara umum dibutuhkan untuk menurunkan konsentrasi fosfor pada efluen
P ≤ 1 mg L , keadaan tersebut hanya mungkin terjadi pada kondisi proses yang baik: yaitu nilai rasio PCOD yang rendah
dikombinasikan dengan umur lumpur yang pendek. Pada air limbah dengan kandungan nutrient yang lebih tinggi dan atau operasi sistem lumpur aktif dengan umur lumpur yang
lebih tinggi, Metode tambahan untuk penyisihan fosfor akan diperlukan Haandel and lubbe,2007.
6
Kehadiran fosfat dalam air menimbulkan permasalahan terhadap kualitas air, misalnya terjadinya eutrofikasi. Untuk memecahkan masalah tersebut dengan mengurangi
masukan fosfat ke dalam badan air, misalnya dengan mengurangi pemakaian bahan yang menghasilkan limbah fosfat dan melakukan pengolahan limbah fosfat. Pengukuran kandungan
phospat dalam air limbah berfungsi untuk mencegah tingginya kadar phospat sehingga tumbuh-tumbuhan dalam air berkurang jenisnya dan pada gilirannya tidak merangsang
pertumbuhan tanaman air. Kesuburan tanaman air akan menghalangi kelancaran arus air Ginting,2007. Diagram alir proses penyisihan fosfor dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Diagram alir proses penyisihan fosfor Haandel and lubbe,2007
2.2 Analisis Dan Desain Berbasis Objek
Kategori