Metode pengelolaan air limbah dengan metode lumpur aktif

Metode pengelolaan air limbah dengan metode lumpur aktif

proses lumpur aktif sering digunakan pada penanganan limbah hasil dari reaktor anaerob.  Sistem ini diduga dapat mengurangi konsumsi energi serta menghasilkan sedikit sisa lumpur.  Tujuan dari penanganan dengan proses lumpur aktif diantaranya adalah penghilangan BOD,  nitrifikasi, serta denitrifikasi. Pada penghilangan BOD, umpan limbah dimetabolisme oleh  mikroba pada lumpur aktif sebagai substrat sehingga terkonversi menjadi biomassa, air, karbon  dioksida, dan gas lainnya. Pada proses nitrifikasi, terjadi oksidasi ammonia menjadi nitrit dan nitrat  oleh bakteri. Sedangkan proses denitrifikasi, nitrit dan nitrat terkonversi menjadi gas, khususnya adalah gas nitrogen.  Biomassa terpisah pada tangki sedimentasi sekunder sehingga mengalami flokulasi dan  pengendapan. Hal ini menyebabkan bakteri, protozoa, dan mikroorganisme lain membentuk floc  makroskopis sehingga dapat tersedimentasi. Pelekatan mikroorganisme ini dibantu oleh  matriks polisakarida yang dihasilkan oleh mikroba tersebut.

Alat dan Bahan yang digunakan :

Alat

a.    Tanki Aerasi

Pada tangka ini dluakukan oksidasi material organic. Limbah masuk kedalam tanki dan akan  bercampur dengan lumpur aktif. Aerasi dilakukan secara mekanik. Karakterisasi dari proses  lumpur aktif adalah adanya daur ulang dari biomasa. Keadaan ini membuat waktu tinggal rata-rata  sel biomassa menjadi lebih lama dibandingkan waktu tinggal hidrauliknya.

b.    Tangki Sedimentasi

Tangki ini digunakan untukn sediemntasi flok mikroba lumpur) yang dihasilkan selama fase  oksidasi dalam tangka aerasi. Sebagian dari lumpur dalam tangka penjernih didaur ulang kembali  dan dimasukan kembali kedalam tangka aerasi.

Bahan

a.    Mikrooraganisme

Pada pengolahan limbah dengan lumpur aktif membutuhkan mikroorganisme diantaranya seperti bakteri, fungi, protozoa, atau rotifers. Mikroorganisme tersebut berperan untuk mendegradasi  limbah. Dua tujuan dari sistem lumpur aktif yaitu untuk mengoksidasi material organic yang biodegradable dalam tangka aerasi lalu dikonversi menjadi bentul sel baru, dan memisahkan biomassa yang baru terbentuk. Mikroorganisme tersebut memanfaatkan polutan organik terlarut dan partikel organik sebagai sumber makanan. Polutan organik terlarut dapat masuk ke dalam sel dengan cara absorpsi. Sedangkan partikel organik tidak dapat masuk ke dalam sel sebagai sumber makanan. Partikel organik pada limbah hanya menempel pada dinding sel (adsorpsi). Selanjutnya sel menghasilkan enzim agar dapat melarutkan partikel. Dengan cara ini, bakteri dapat menghilangkan polutan organik baik yang terlarut maupun berupa partikel yang terdapat dalam limbah.

b.    Nutrisi

Pada pengolahan limbah dengan lumpur aktif juga dilakukan penambahan nutrisi. Hal tersebut dilakukan untuk menjaga kualitas sisa lumpur aktif yang terdapat di tangki aerasi tersebut. Karena kemungkinan besar bakteri pengurai yang ada di dalamnya membutuhkan banyak nutrisi sebagai makanan agar dapat terus hidup dalam air limbah. Setelah proses penambahan nutrisi tersebut limbah dialirkan kembali ke tangki sedimentasi untuk pemisahan lumpur dan air limbah yang telah.

Proses Pengolahan

Terdapat empat proses utama yang terjadi pada sistem lumpur aktif, diantaranya adalah :

a.    Tangki aerasi

b.    Tangki pengendapan

c.    Resirkulasi lumpur

d.   Penghilangan lumpur sisa.

Reaksi biokimia dengan komponen organik lumpur berada di biological reactor (aeration tank). Biomassa terbentuk karena adanya substrat dalam lumpur. Pengendapan biomassa terjadi dalam tangki pengendapan sekunder. Bagian solid dalam tangki tersebut kemudian disirkulasi ke dalam tangki aerasi untuk mempertahankan konsentrasi biomassa dalam reaktor sehingga berpengaruh tehadap efisiensi sistem. Lumpur sisa dari pengolahan ini kemudian diarahkan menuju tempat pengolahan lumpur. Sehingga dapat diketahui bahwa terdapat tiga jenis lumpur yang terlibat dalam proses ini, yaitu lumpur sisa, lumpur biomassa yang berada pada bak aerasi, serta lumpur sekunder yang berada pada tangki pengendapan . Ilustrasi sederhana proses lumpur.

Sebelum memasuki proses tersebut air limbah dapat diendapkan terlebih dahulu dalam bak pengendap awal. Bak pengendap awal berfungsi untuk menurunkan padatan tersuspensi sekitar 30-40 % serta BOD sekitar 25%. Air limpasan dari bak pengendap awal dialirkan menuju bak aerasi secara gravitasi. Di dalam bak aerasi ini air limbah dihembuskan dengan udara sehingga mikroorganisme menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah. Energi yang diperoleh mikroorganisme tersebut digunakan oleh mikroba untuk melakukan pertumbuhan sehingga di dalam bak aerasi terjadi perkembangan biomassa dalam jumlah yang besar. Mikroorganisme ini yang akan menguraikan senyawa polutan dalam air limbah.

Air kemudian dialirkan ke tangki pengendapan sekunder. Di dalam tangki ini lumpur aktif yang mengandung massa mikroorganisme diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Air limpasan dari tangki pengendapan sekunder dialirkan menuju bak klorinasi. Disini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh mikroorganisme patogen. Air dari proses klorinasi tersebut dapat langsung dibuang ke sungai atau  saluran umum. Dengan proses ini air limbah dengan konsentrasi BOD 250-300 mg/L dapat diturunkan kadar BOD-nya menjadi 20-30 mg/L. Surplus lumpur dari keseluruhan proses  ditampung dalam bak pengering lumpur sedangkan air resapannya ditampung kembali di bak penampung air limbah.  Mikroorganisme yang ditemukan pada bak aerasi diantaranya adalah bakteri, protozoa, metazoa, bakteri berfilamen, dan fungi. Sedangkan mikroorganisme yang paling berperan pada proses lumpur aktif adalah bakteri aerob. Mikroorganisme memanfaatkan polutan organik  terlarut dan partikel organik sebagai sumber makanan. Polutan organik terlarut dapat masuk ke dalam sel dengan cara absorpsi. Sedangkan partikel organik tidak dapat masuk ke dalam sel sebagai sumber makanan. Partikel organik pada limbah hanya menempel pada dinding sel (adsorpsi). Selanjutnya sel menghasilkan enzim agar dapat melarutkan partikel. Dengan cara ini, bakteri dapat menghilangkan polutan organik baik yang terlarut maupun berupa partikel yang terdapat dalam limbah. Nilai pH pada bak aerasi harus dikontrol agar sesuai dengan pertumbuhan mikroba. Untuk mengatur nilai pH maka dilakukan penambahan asam atau basa pada mixed liquor. Selain itu, terdapat penambahan urea dan asam posfat sebagai sumber N dan P untuk mibroba.