3. KERANGKA PEMIKIRAN
3.1. Kerangka Keseimbangan Massa dan Laju Reaksi
Prinsip dasar penghilangan nutrien secara biologis adalah pemanfaatan bahan organik yang terkandung dalam limbah cair sebagai substrat pertumbuhan
mikroorganisme. Sejalan dengan perombakan bahan-bahan organik sebagai sumber energi bagi mikroorganisme untuk pembentukan sel-sel baru, maka
terjadi penurunan konsentrasi bahan organik dalam limbah tersebut. Kerangka pemikiran dalam membangun model sistem secara umum adalah keseimbangan
massa dan kinetika reaksi, seperti Gambar 5.
Gambar 5. Kerangka fungsional mekanisme penyisihan nitrogen secara biologis Modifikasi Dunn
et al., 1992 Biomassa yang dinyatakan dalam MLVSS adalah merupakan
mikroorganisme yang memanfaatkan senyawa-senyawa organik bagi pertumbuhan. Mikroorganisme yang menjadi perhatian utama adalah
Kesetimbangan MLVSS
Kesetimbangan TKN
Kesetimbangan Substrat COD
Kinetika Monod
Laju Pertumbuhan
Laju Penggunaan COD
Laju Amonifikasi
Kesetimbangan N-nitrat
Kesetimbangan N-amonia
Laju Nitrifikasi Laju
Denitrifikasi
NH
TKN
X
S NO
S
e
X
e
TKN
e
NH
e
NO
e
mikroorganisme nitrifikasi dan denitrifikasi. Model dasar pertumbuhan mikroorganisme digunakan model kinetika Monod.
Untuk kebutuhan pertumbuhan, mikroorganisme memerlukan substrat sebagai penyedia nutrisi yang dibutuhkan untuk pembentukan sel-sel baru dalam
pertumbuhan mikroorganisme tersebut. Substrat yang dapat didegradasi secara biologis merupakan perhatian utama dalam sistem ini. Sebagai penyedia nutrisi,
substrat COD merupakan sumber karbon dan senyawa-senyawa bernitrogen seperti TKN, amonia, dan nitrat merupakan sumber nitrogen.
Sebagai pengendali berlangsungnya proses ditentukan juga oleh faktor luar yaitu ketersediaan oksigen, kondisi pH dan suhu. Oksigen merupakan sumber
energi yang dibutuhkan oleh organisme aktif dalam pertumbuhannya. Oksigen dalam bentuk molekuler dibutuhkan oleh tipe organisme ototrof. Dalam sistem
biologis oksigen berfungsi sebagai penerima elektron dalam sistem respirasi aerobik. Dalam sistem respirasi anoksik, sumber energi diperoleh dari senyawa
organik yaitu nitrat NO
3 -
. Proses penyisihan nitrogen dalam pengolahan limbah cair dengan proses
anoksik dan aerobik merupakan dua tahap proses yang simultan. Kedua proses tersebut saling berinteraksi. Interaksi yang optimal akan menghasilkan proses
yang terbaik. Model fisik dari sistem pengolahan limbah cair dengan 2 tahap adalah
seperti pada Gambar 6. yaitu :
Gambar 6. Skema sistem pengolahan limbah dengan susunan reaktor anoksik-aerobik Utomo
et al., 2000 Keterangan simbol pada Gambar 5 dan Gambar 6:
F = Laju aliran limbah cair debit limbah cair
V
1
V
2
F
e
, X
e
, S
e
F
2
, X
2
, S
2
F
1
, X
1
, S
1
F, X , S
RF
anoksik aerobik
penjernih I
II III
R = bagian pendaurulangan terhadap debit limbah cair
Xo, X
1
, X
2
, X
e
= konsentrasi mikroorganisme pada saat awal, pada posisi 1, pada posisi 2, pada efluen mg MLVSSl
So, S
1
, S
2
, S
e
= konsentrasi kandungan nutrien air limbah yang dianggap sebagai substrat mgl
V
1
, V
2
= volume reaktor anoksik dan aerobik
3.2. Penyederhanaan Struktur Model
Kategori