TRICKLING FILTER

Pengertian Trickling Filter

Trickling Filter merupakan salah satu aplikasi pengolahan air limbah dengan memanfaatkan teknologi Biofilm.Trickling filter ini terdiri dari suatu bak dengan media fermiabel untuk pertumbuhan organisme yang tersusun oleh materi lapisan yang kasar, keras, tajam dan kedap air.

Kegunaannya adalah untuk mengolah air limbah dengan dengan mekanisme air yang jatuh mengalir perlahan-lahan melalui melalui lapisan batu untuk kemudian tersaring.

Komponen Sistem Trickling Filter 

Tiga komponen utama Trickling Filter yaitu :

1. Distributor air limbah didistribusikan pada bagian atas lengan distributor yang dapat berputar

2. Pengolahan (Pada Media Trickling Filter) Pengolahan Trickling Filter terdiri dari suatu bak atau bejana dengan media permiable untuk pertumbuhan bakteri.

3. Pengumpul Filter juga di lengkapi dengan Underdrain untuk mengumpulkan  Biofilm yang mati,kemudian diendapkan dalam bak sedimentasi. Bagian cairan yang keluar biasanya dikembalikan lagi ke Trickling Filter sebagai iar pengencer dari air baku yang diolah.

Faktor-faktor yang Berpengaruh pada Efisiensi Trickling Filter

1. Persyaratan Abiotis

a. Jenis Media

Bahan untuk media Trickling Filter harus kuat, keras dan tahan tekanan, tahan lama, tidak mudah berubah dan mempunyai luas permukaan per nit volume yang tinggi. Bahan-bahan yang biasa digunakan adalah batu kali, krikil, antrasit, batu bara, dan sebagainya. Akhir-akhir ini telah digunakan media plastik yang dirancang sedemikian rupa sehingga menghasilkan panas yang tinggi.

b. Diameter Media

Diameter media Trickling Filter biasanya antara 2,5-7,5 cm. Sebaiknya dihindari penggunaan media dengan diameter terlalu kecil karena akan memperbesar kemungkinan penyumbatan.

Makin luas permukaan media maka semakin banyak pula mikroorganisme yang hidup di atasnya.

c. Ketebalan Susunan media

Ketebalan meda Trickling Filter minimum 1 meter dan maksimum 3-4 meter. Makin tinggi ketebalan media maka maka makin besar pula total luas permukaan yang ditumbuhi mikroorganisme sehingga makin banyak pula mikroorganisme yang tumbuh menempel diatasnya.

d. lama Waktu Tinggal Trickling Filter

Diperlukan lama waktu tinggal yang disebut waktu pengkondisian atau pendewasaan agar mikroorganisme yang tumbuh diatasa permukaan media telah tumbuh cukup memadai untuk terselenggaranya proses yang diharapkan. Masa pendewaas biasa berkisar 2-6 minggu. Lama waktu tinggal ni dimaksudkan agar mikroorganisme dapat menguraikan bahan-bahan organik dan tumbuh dipermukaan media Trickling Filter membentuk lapisan Biofilmatau lapisan berlendir.

e. PH

Pertumbuhan mikroorganisme khususnya bakteri dipngaruhi oleh nilai PH. Agar pertumbuhan baik diusahakan agar PH mendekati keadaan netral. Nilai PH antara 4-9,5 dengan nilai PH yang optimum 6,5-7,5 merupakan lingkungan yang sesuai.

f. Suhu

Suhu yang baik untuk Mikroorganisme adalah 25-37 Derajat Celcius. Selain itu suhu juga mempengaruhi kecepatan reaksi dari suatu proses biologis. Bahkan efisiensi dari Trickling Filter sangat dipengaruhi oleh suhu.

g. Aerasi 

Agar Aerasi berlangsung dengan baik media Trickling Filter harus disusun sedemikian rupa sehingga memungkinkan masuknya udara kedalam sistem Trickling Filter tersebut. Ketersediaan udara, dalam hal ini adalah Oksigen sangat berpengaruh terhadap proses penguraian oleh mikroorganisme.

Filtrasi

Filtrasi adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, yang di atasnya padatan akan terendapkan. Range filtrasi pada industri mulai dari penyaringan sederhana hingga pemisahan yang kompleks. Fluida yang difiltrasi dapat berupa cairan atau gas; aliran yang lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya.Suatu saat justru limbah padatnyalah yang harus dipisahkan dari limbah cair sebelum dibuang.Di dalam industri, kandungan padatan suatu umpan mempunyai range dari hanya sekedar jejak sampai persentase yang besar.Seringkali umpan dimodifikasi melalui beberapa pengolahan awal untuk meningkatkan laju filtrasi, misal dengan pemanasan, kristalisasi, atau memasang peralatan tambahan pada penyaring seperti selulosa atau tanah diatomae. Oleh karena varietas dari material yang harus disaring beragam dan kondisi proses yang berbeda, banyak jenis penyaring telah dikembangkan, beberapa jenis akan dijelaskan di bawah ini.

Fluida mengalir melalui media penyaring karena perbedaan tekanan yang melalui media tersebut. Penyaring dapat beroperasi pada:

-         tekanan di atas atmosfer pada bagian atas media penyaring,

-         tekanan operasi pada bagian atas media penyaring,

-         dan vakum pada bagian bawah.

Tekanan di atas atmosfer dapat dilaksanakan dengan gaya gravitasi pada cairan dalam suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower, atau dengan gaya sentrifugal. Penyaring sentrifugal didiskusikan pada seksi berikutnya pada bab ini. Dalam suatu penyaring gravitasi media penyaring bisa jadi tidak lebih baik daripada saringan (screen) kasar atau dengan unggun partikel kasar seperti pasir. Penyaring gravitasi dibatasi penggunaannya dalam industri untuk suatu aliran cairan kristal kasar, penjernihan air minum, dan pengolahan limbah cair.

Kebanyakan penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum, atau pemisah sentrifugal.Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau diskontinyu, tergantung apakah buangan dari padatan tersaring tunak (steady) atau sebentar-sebentar.Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu, aliran fluida melalui peralatan secara kontinu, tetapi harus dihentikan secara periodik untuk membuang padatan terakumulasi.Dalam saringan kontinyu buangan padat atau fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi.

Penyaring dibagi ke dalam tiga golongan utama, yaitu penyaring kue (cake), penyaring penjernihan (clarifying), dan penyaring aliran silang (crossflow). Penyaring kue memisahkan padatan dengan jumlah relatif besar sebagai suatu kue kristal atau lumpur, sebagaimana terlihat dalam Gb. 30.4.a. Seringkali penyaring ini dilengkapi peralatan untuk membersihkan kue dan

untuk membersihkan cairan dari padatan sebelum dibuang. Penyaring penjernihan membersihkan sejumlah kecil padatan dari suatu gas atau percikan cairan jernih semisal minuman. Partikel padat terperangkap didalam medium penyaring  (Gb. 30.4.b) atau di atas permukaan luarnya. Penyaring penjernihan berbeda dengan saringan biasa, yaitu memiliki diameter pori medium penyaring lebih besar dari partikel yang akan disingkirkan. Di dalam penyaring aliran silang, umpan suspensi mengalir dengan tekanan tertentu di atas medium penyaring (Gb. 30.4.c).Lapisan tipis dari padatan dapat terbentuk di atas medium permukaan, tetapi kecepatan cairan yang tinggi mencegah terbentuknya lapisan. Medium penyaring adalah membran keramik, logam, atau polimer dengan pori yang cukup kecil untuk menahan sebagian besar partikel tersuspensi. Sebagian cairan mengalir melalui medium sebagai filtrat yang jernih, meninggalkan suspensi pekatnya.

Sedimentasi

Unit sedimentasi merupakan peralatan yang berfungsi untuk memisahkan solid dan liquid dari suspensi untuk menghasilkan air yang lebih jernih dan konsentrasi lumpur yang lebih kental melalui pengendapan secara gravitasi.Secara keseluruhan, fungsi unit sedimentasi dalam instalasi pengolahan adalah :

a. Mengurangi beban kerja unit filtrasi dan memperpanjang umur pemakaian unit penyaring selanjutnya;

b. Mengurangi biaya operasi instalasi pengolahan.

Berdasarkan konsentrasi dan kecenderungan partikel berinteraksi, proses sedimentasi terbagi atas tiga macam:

1. Sedimentasi TIpe I/Plain Settling/Discrete particle

Merupakan pengendapan partikel tanpa menggunakan koagulan. Tujuan dari unit ini adalah menurunkan kekeruhan air baku dan digunakan pada grit chamber. Dalam perhitungan dimensi efektif bak, faktor-faktor yang mempengaruhi performance  bak seperti turbulensi pada inlet dan outlet, pusaran arus lokal, pengumpulan lumpur, besar nilai G sehubungan dengan penggunaan perlengkapan penyisihan lumpur dan faktor lain diabaikan untuk menghitung performance bak yang lebih sering disebut dengan ideal settling basin.

2. Sedimentasi Tipe II (Flocculant Settling)

Pengendapan material koloid dan solid tersuspensi terjadi melalui adanya penambahan koagulan, biasanya digunakan untuk mengendapkan flok-flok kimia setelah proses koagulasi dan flokulasi.Pengendapan partikel flokulen akan lebih efisien pada ketinggian bak yang relatif kecil. Karena tidak memungkinkan untuk membuat bak yang luas dengan ketinggian minimum, atau membagi ketinggian bak menjadi beberapa kompartemen, maka alternatif terbaik untuk meningkatkan efisiensi pengendapan bak adalah dengan memasang tube settler pada bagian atas bak pengendapan untuk menahan flok–flok yang terbentuk.

Faktor-faktor yang dapat meningkatkan efisiensi bak pengendapan adalah: Luas bidang pengendapan; Penggunaan baffle pada bak sedimentasi; Mendangkalkan bak; Pemasangan plat miring.

3. Hindered Settling (Zone Settling)

Merupakan pengendapan dengan konsentrasi koloid dan partikel tersuspensi adalah sedang, di mana partikel saling berdekatan sehingga gaya antar pertikel menghalangi pengendapan paertikel-paertikel di sebelahnya. Partikel berada pada posisi yang relatif tetap satu sama lain dan semuanya mengendap pada suatu kecepatan yang konstan. Hal ini mengakibatkan massa pertikel mengendap sebagai suatu zona, dan menimbulkan suatu permukaan kontak antara solid dan liquid.Jenis sedimentasi yang umum digunakan pada pengolahan air bersih adalah sedimentasi tipe satu dan dua, sedangkan jenis ketiga lebih umum digunakan pada pengolahan air buangan.

Operasional dan Pemeliharaan

Pengontrolan kondisi pengendapan flok pada tangki dilakukan dengan frekuensi 4 kali sehari. Proses pembentukan flok yang tidak sempurna pada proses koagulasi dan flokulasi mengakibatkan banyaknya flok kecil yang terbawa ke bak penyaring sehingga meningkatkan beban penyaring;

Pengontrolan kualitas clarified water untuk memeriksa efisiensi bak pengendapan. Efisiensi pengendapan yang jelek mengakibatkan meningkatnya beban pengolahan pada unit filtrasi;

Penyisihan schum, sludge yang mengapung dan pertumbuhan algae pada dinding tangki, baffle, dan lounders terutama pada musim panas;

Pengontrolan beban permukaan dan flow rate melalui observasi visual dengan melihat ketinggian air pada weir pelimpah, bila debit air yang diolah terlalu besar maka muka air akan melebihi ketinggian weir loading;

Pengurasan lumpur yang dilakukan pada clarified water secara otomatis dan manual menurut ketebalan lumpur yang dilakukan dengan menggunakan pompa penguras.

DEFINISI RBC (ROTATING BIOLOGICAL CONTACTOR)

RBC atau Rotating Biological Contactor ialah suatu proses pengolahan limbah cair

dengan menggunakan metode dimana unit pengolah air limbah ini berotasi dengan pusat pada

sumbu atau as yang digerakkan oleh motor drive system dan/atau tiupan udara (air drive system)

dari difusser yang dibenam dalam air limbah, di bawah media. Berbahan plastik, media tempat

pelekatan mikroba dipasang sedemikian rupa sehingga terjadi kontak yang seluas-luasnya

dengan air limbah dan oksigen yang terjadi silih berganti. Dimana metodenya melibatkan kontak

dengan unsure-unsur biologi di dalam perputaran ataupun rotasi.

RBC seperti kumpulan piringan-piringan dimana pada permukaannya ada media disk

sebagai tempat mikroorganisme untuk memakan kandungan bahan organik dalam limbah

diusahakan media disk bisa disediakan seluas-luasnya agar mikroorganisme dapat mudah

mengambil polutan pada limbah yang dialirkan. Sistem pengoperasian RBC yakni menggunakan

mikroorganisme untuk memakan bahan organik. syarat hidup mikroorganisme yakni

memerlukan makanan dan O2. Sehingga pada RBC ini di setting seperti roda berputar sehingga

ketika posisi dibawah mikroorganisme dapat mengambil makanan sedangkan ia bisa

mengolahnya dengan mengambil oksigen terlebih dahulu ketika ia berada diatas. Akan tetapi

perlu diketahui pula apabila RBC telah digunakan dalam jangka waktu yang lama pada

permukaan media disk akan terbentuk tumpukan mikroorganisme yang banyak karena adanya

pertumbuhan MO (mikroorganisme). jika MO ini terus menumpuk maka MO yang ada

ditumpukan paling bawah yang hidup hanya MO an aerob karen tertutup oleh MO diatasnya.

sehingga terkadang terbentuk seperti kerak.

Gambar 1 Unit Rotating Biological Contactor

Prinsip Kerja Rbc

Prinsip kerja pengolahan air limbah dengan RBC yakni air limbah yang mengandung

polutan organik dikontakkan dengan lapisan mikro-organisme (microbial film) yang melekat

pada permukaan media di dalam suatu reaktor. Media tempat melekatnya film biologis ini berupa

piringan (disk) dari bahan polimer atau plastik yang ringan dan disusun dari berjajar-jajar pada

suatu poros sehingga membentuk suatu modul atau paket, selanjutnya modul tersebut diputar

secara pelan dalam keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah yang mengalir secara

kontinyu ke dalam reaktor tersebut.

Dengan cara seperti ini mikro-organisme misalanya bakteri, alga, protozoa, fungi, dan

lainnya tumbuh melekat pada permukaan media yang berputar tersebut membentuk suatu lapisan

yang terdiri dari mikro-organisme yang disebut biofilm (lapisan biologis). Mikro-organisme akan

menguraikan atau mengambil senyawa organik yang ada dalam air serta mengambil oksigen

yang larut dalam air atau dari udara untuk proses metabolismenya, sehingga kandungan senyawa

organik dalam air limbah berkurang.

Pada saat biofilm yang melekat pada media yang berupa piringan tipis tersebut tercelup

kedalam air limbah, mikro-organisme menyerap senyawa organik yang ada dalam air limbah

yang mengalir pada permukaan biofilm, dan pada saat biofilm berada di atas permuaan air,

mikro-organisme menyerap okigen dari udara atau oksigen yang terlarut dalam air untuk

menguraikan senyawa organik. Enegi hasil penguraian senyawa organik tersebut digunakan oleh

mikro-organisme untuk proses perkembang-biakan atau metabolisme.

Senyawa hasil proses metabolisme mikro-organisme tersebut akan keluar dari biofilm

dan terbawa oleh aliran air atau yang berupa gas akan tersebar ke udara melalui rongga-rongga

yang ada pada mediumnya, sedangkan untuk padatan tersuspensi (SS) akan tertahan pada pada

permukaan lapisan biologis (biofilm) dan akan terurai menjadi bentuk yang larut dalam air.

Pertumbuhan mikro-organisme atau biofilm tersebut makin lama semakin tebal, sampai

akhirnya karena gaya beratnya sebagian akan mengelupas dari mediumnya dan terbawa aliran air

keluar. Selanjutnya, mikro-organisme pada permukaan medium akan tumbuh lagi dengan

sedirinya hingga terjadi kesetimbangan sesuai dengan kandungan senyawa organik yang ada

dalam air limbah. Secara sederhana proses penguraian senyawa organik oleh mikro-organisme di

dalam RBC dapat digambarkan seperti pada gambar 1.

 

Gambar 2. Mekanisme proses penguraian senyawa organik oleh mikro-organisme di dalam RBC

Aplikasi Rotating Biological Contactor (RBC)

Kinerja RBC bergantung juga pada jumlah kompartemennya. Satu modul bisa berisi

empat atau lima kompartemen. Di kompartemen pertama bisa ditambahkan aliran balik menuju

unit pengendap awal agar kondisinya tidak terlalu anaerobik sehingga bau busuknya berkurang

sekaligus membantu dinamika pertumbuhan mikroba. Begitu juga di kompartemen akhir bisa

dipasang aliran balik menuju unit pengendap awal dengan maksud serupa. Umumnya, media

kontak RBC terendam di dalam air limbah setinggi 40% dari diameternya. Kecepatan putarannya

antara 1 – 3 putaran per menit. Putaran ini memberikan energi yang cukup bagi gaya hidrolis

untuk meluruhkan biofilm dan aliran airnya turbulen supaya padatannya tetap tersuspensi (tidak

mengendap). Waktu tinggal hidrolisnya di dalam setiap modul relatif singkat, yaitu 20 menit

pada beban normal. Setiap tahap atau modulnya cenderung beroperasi sebagai reaktor teraduk

sempurna.

Berkaitan dengan media lekat mikrobanya, ada beberapa bahan yang dapat digunakan.

Yang sering dipilih adalah media plastik HDPE (high-density polyethylene) berdiameter antara 2

– 4 m, dengan ketebalan mencapai 10 mm. Bentuk media bisa berupa lembaran pelat tetapi bisa

juga berupa pipa-pipa atau tabung yang dipasang pada satu poros besi dengan bentangan

mencapai 8 m. Media beserta poros dan motornya ini disebut satu modul yang terus berotasi di

dalam bak. Beberapa modul dapat dipasang secara seri atau paralel sesuai dengan kebutuhan

debit air limbah yang diolah. Biasanya antarmodul dipisahkan oleh sekat (baffle) untuk

menghindari aliran singkat (short circuiting) di dalam tangki (bak). Kinerja RBC pun

dipengaruhi oleh temperatur air limbah, konsentrasi substrat influen, waktu tinggal hidrolis, rasio

volume tangki terhadap luas permukaan media, kecepatan rotasi media, dan oksigen terlarut.

Umumnya, untuk mengolah air limbah domestik RBC tidak memerlukan pembibitan

(seeding) mikroba. Sebab, mikroba sudah tersedia dalam jumlah yang cukup sebagai awal dalam

memulai proses. Kira-kira sepekan sampai dua pekan setelah dimulai pengolahannya, di

permukaan media akan menempel biomassa setebal 1 – 4 mm. Ketebalan ini bergantung pada

kekuatan air limbah dan kecepatan rotasi media lekat. Menurut Antonie, 1978, konsentrasi

mikroba tersebut mencapai 50.000 – 100.000 mg/l, suatu jumlah yang sangat tinggi sehingga

cukup banyak zat pencemar organik dan nitrogen yang dihilangkannya dengan bantuan oksigen

terlarut.

Proses Pengolahan Limbah dengan RBC

Secara garis besar proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC terdiri dari bak

pemisah pasir, bak pengendap awal, bak kontrol aliran, reaktor/kontaktor biologis putar (RBC),

Bak pengendap akhir, bak khlorinasi, serta unit pengolahan lumpur. Diagram proses pengolahan

air limbah dengan sistem RBC adalah seperti pada gambar 2

Gambar 3 : Diagram proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC.

Bak Pemisah Pasir. 

Air limbah dialirkan dengan tenang ke dalam bak pemisah pasir, sehingga kotoran yang

berupa pasir atau lumpur kasar dapat diendapkan. Sedangkan kotoran yang mengambang

misalnya sampah, plastik, sampah kain dan lainnya tertahan pada sarangan (screen) yang

dipasang pada inlet kolam pemisah pasir tersebut.

Bak Pengendap Awal. Dari bak pemisah/pengendap pasir, air limbah dialirkan ke bak pengedap

awal. Di dalam bak pengendap awal ini lumpur atau padatan tersuspensi sebagian besar

mengendap. Waktu tinggal di dalam bak pengedap awal adalah 2 – 4 jam, dan lumpur yang telah

mengendap dikumpulkan daan dipompa ke bak pengendapan lumpur.

Bak Kontrol Aliran. Jika debit aliran air limbah melebihi kapasitas perencanaan, kelebihan debit

air limbah tersebut dialirkan ke bak kontrol aliran untuk disimpan sementara. Pada waktu debit

aliran turun / kecil, maka air limbah yang ada di dalam bak kontrol dipompa ke bak pengendap

awal bersama-sama air limbah yang baru sesuai dengan debit yang diinginkan.

Kontaktor (reaktor) Biologis Putar. Di dalam bak kontaktor ini, media berupa piringan (disk)

tipis dari bahan polimer atau plastik dengan jumlah banyak, yang dilekatkan atau dirakit pada

suatu poros, diputar secara pelan dalam keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah. Waktu

tinggal di dalam bak kontaktor kira-kira 2,5 jam. Dalam kondisi demikian, mikro-organisme

akan tumbuh pada permukaan media yang berputar tersebut, membentuk suatu lapisan (film)

biologis. Film biologis tersebut terdiri dari berbagai jenis/spicies mikro-organisme misalnya

bakteri, protozoa, fungi, dan lainnya. Mikro-organisme yang tumbuh pada permukaan media

inilah yang akan menguraikan senaywa organik yang ada di dalam air limbah. Lapsian biologis

tersebut makin lama makin tebal dan kerena gaya beratnya akan mengelupas dengan sedirinya

dan lumpur orgnaik tersebut akan terbawa aliran air keluar. Selanjutnya laisan biologis akan

tumbuh dan berkembang lagi pada permukaan media dengan sendirinya.

Bak Pengendap Akhir. Air limbah yang keluar dari bak kontaktor (reaktor) selanjutnya dialirkan

ke bak pengendap akhir, dengan waktu pengendapan sekitar 3 jam. Dibandingkan dengan proses

lumpur aktif, lumpur yang berasal dari RBC lebih mudah mengendap, karena ukurannya lebih

besar dan lebih berat. Air limpasan (over flow) dari bak pengendap akhir relaitif sudah jernih,

selanjutnya dialirkan ke bak khlorinasi. Sedangkan lumpur yang mengendap di dasar bak di

pompa ke bak pemekat lumpur bersama-sama dengan lumpur yang berasal dari bak pengendap

awal.

Bak Khlorinasi. Air olahan atau air limpasan dari bak pengendap akhir masih mengandung

bakteri coli, bakteri patogen, atau virus yang sangat berpotensi menginfeksi ke masyarakat

sekitarnya. Untuk mengatasi hal tersebut, air limbah yang keluar dari bak pengendap akhir

dialirkan ke bak khlorinasi untuk membunuh mikro-organisme patogen yang ada dalam air. Di

dalam bak khlorinasi, air limbah dibubuhi dengan senyawa khlorine dengan dosis dan waktu

kontak tertentu sehingga seluruh mikro-orgnisme patogennya dapat di matikan. Selanjutnya dari

bak khlorinasi air limbah sudah boleh dibuang ke badan air.

Bak Pemekat Lumpur. Lumpur yang berasal dari bak pengendap awal maupun bak pengendap

akhir dikumpulkan di bak pemekat lumpur. Di dalam bak tersebut lumpur di aduk secara pelan

kemudian di pekatkan dengan cara didiamkan sekitar 25 jam sehingga lumpurnya mengendap,

selanjutnya air supernatant yang ada pada bagian atas dialirkan ke bak pengendap awal,

sedangkan lumpur yang telah pekat dipompa ke bak pengering lumpur atau ditampung pada bak

tersendiri dan secara periodik dikirim ke pusat pengolahan lumpur di tempat lain.

Reaksi Pada RBC

Pada proses RBC, terdapat beberapa reaksi yang terjadi, yaitu :

1.oksidasi

2.nitrifikasi

3.denitrifikasi

Hal ini dijabarkan sebagai berikut. Bahan organik terkandung dalam limbah lalu mengambil

oksigen sehingga ada reaksi antara bahan organik, O2 dan nutrien (biasanya sudah terkandung

pada limbah) dalm proses metabolisme lalu dihasilkan NH3, CO2, C5h7HO2 (sel baru) yang

terlepas ke udara.

selain pada proses diatas ada respirasi endogenesis untuk mendapatkan energi yakni:

C5H7HO2+O2–>> 5CO2 + H2O + Energi

pada nitrifikasi limbah memiliki polutan yang mengandung amoniak NH4 yang baunya sangat

menyengat. dengan reaksi sebagai berikut:

2NH4+O2 (dengan bantuan nitrosomonas)—>> 2NO2 + 4H + 2H2O

Keunggulan dan Kelemahan

Keunggulan

Beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah denga sistem RBC antara lain :

Pengoperasian alat serta perawatannya mudah.

Untuk kapasitas kecil / paket, dibandingkan dengan proses lumpur aktif konsumsi energi

lebih rendah.

Dapat dipasang beberapa tahap (multi stage), sehingga tahan terhadap fluktuasi beban

pengoalahan.

Reaksi nitrifikasi lebih mudah terjadi, sehingga efisiensi penghilangan ammonium lebih

besar.

Tidak terjadi bulking ataupun buih (foam) seperti pada proses lumpur aktif.

 

Kelemahan

Sedangkan beberapa kelemahan dari proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC antara

lain yakni :

Pengontrolan jumlah mikro-organisme sulit dilakukan.

Sensitif terhadap perubahan temperatur.

Kadang-kadang konsentrasi BOD air olahan masih tinggi.

Dapat menimbulkan pertumbuhan cacing rambut, serta kadang-kadang timbul bau yang

kurang sedap.

Parameter Desain RBC

Tabel Kriteria desain untuk RBC

Tingkat Pengolahan

Secondary

Nitrifikasi

Kombinas

i

Nitrifikasi

Terpisah

Beban Hidrolik, gal/ft2.d 2.0-4.0 0.75-2.0 1.0-2.5

Beban Organik

lb SBOD5/103ft2.da,b

lbtBOD5/103ft2.da,b

0.75-2.0

2.0-3.5

0.5-1.5

1.5-3.0

0.1-0.3

0.2-0.6

Beban maximum pada

tingkat pertama

lb SBOD5/103ft2.da,b

lb tBOD5/103ft2.da,b

4-6

8-12

4-6

8-12

Beban NH3 ,lb/103 ft2. D 0.15-0.3 0.2-0.4

Waktu retansi hidrolik, ,

h

0.7-1.5 1.5-4 1.2-2.9

Effluen BOD5,mg/L 15-30 7-15 7-15

Effluen NH3,mg/L <2 1-2

aTemperatur air buangan di atas 55oF

b SBOD = Soluble BOD

cTBOD = Total BOD

Catatan : gal/ft2 . d x 0.0407 = m3 / m2 . d

Lb/103.ft.d x 0.0049 = kg/m2 . d

Untuk merancang unit pengolahan air limbah dengan sistem RBC, beberapa pararameter

desain yang harus diperhatikan antara lain adalah perameter yang berhubungan dengan beban

(loading). Beberapa parameter tersebut antara lain :

Ratio volume reaktor terhadap luas permukaan media (G)

Harga G ( G Value) adalah menunjukkan kepadatan media yang dihitung sebagai

perbandingan volume reaktor dengan luas permukaan media.

G = (V/A) x103 (liter/m2) (2.1)

Dimana :

V = volume efektif reaktor (m3)

A = luas permukaan media RBC (m2).

Harga G yang digunakan untuk perencanaan biasanya berkisar antara 5 – 9 liter per m2.

Beban BOD ( BOD Surface Loading)

BOD Loading = LA = (Q x C0) / A (gr./m2.hari) (2.2)

Dimana :

Q = debit air limbah yang diolah (m3/hari).

Co = Konsentrasi BOD (mg/l).

A = Luas permukaan media RBC (m2).

Beban BOD atau BOD surface loading yang biasa digunakan untuk perencanaan sistem

RBC yakni 5 – 20 gram-BOD/m2/hari.

Hubungan antara beban konsentrasi BOD inlet dan beban BOD terhadap efisiensi

pemisahan BOD untuk air limbah domestik ditunjukkan seperti pada Tabel 2.2, sedangan

hubungan antara beban BOD terhadap efisiensi penghilangan BOD ditunjukkan seperti pada

Tabel 2.3.

Tabel 2.3 : Hubungan antara konsentrasi BOD inlet dan beban BOD untuk mendapatkan

efisiensi penghilangan BOD 90 %.

Tabel 2.4 : Hubungan antara beban BOD dengan efisiensi penghilangan BOD untuk air

limbah domestik.

.

Beban Hidrolik ( Hydraulic Loading, HL)

Beban hidrolik adalah jumlah air limbah yang diolah per satuan luas permukaan media

per hari.

HL = (Q /A) x 1000 (liter/m2.hari) (2.3)

Di dalam sistem RBC, parameter ini relatif kurang begitu penting dibanding dengan

parameter beban BOD, tetapi jika beban hidrolik terlatu besar maka akan mempengaruhi

pertumbuhan mikroorganisme pada permukaan media. Selain itu jika beban hidrolik terlalu besar

maka mikroorganisme yang melekat pada permukaan media dapat terkelupas.

Hubungan antara harga G dan beban hidrolik terhadap efisiensi penghilangan BOD

ditunjukkan seperti pada Gambar 2.3. Dengan beban hihrolik yang sama, makin kecil harga G

efisiensi penghilngan BOD juga makin kecil. Tetapi untuk harga G > 5 hampir tidak

menunjukkan pengaruh terhadap efisiensi penghilangan BOD

Gambar 4 : Hubungan antara harga G dan beban hidrolik terhadap efisiensi penghilangan

BOD.

Waktu Tinggal Rata-Rata ( Average Detention Time, T)

T = (Q / V ) x 24 (Jam) (2.4)

T = (Q / V ) x 24 (2.5)

= 24.000 x (V/A) x (1/HL)

= 24 G/HL

Dimana :

Q = debit air limbah yang diolah (m3/hari).

V = volume efektif reaktor (m3)

Jumlah Stage (Tahap)

Di dalam sistem RBC, Reaktor RBC dapat dibuat beberapa tahap (stage) tergantung dari

kualitas air olahan yang diharapkan. Makin banyak jumlah tahapnya efisiensi pengolahan juga

makin besar. Kualitas air limbah di dalam tiap tahap akan menjadi berbeda, oleh karena itu jenis

mikroorganisme pada tiap tiap tahap umumnya juga berbeda. Keanekaragaman mikroorganisme

tersebut mengakibatkan efisiensi RBC menjadi lebih besar.

Diameter Disk

Diameter RBC umumnya berkisar antara 1 m sampai 3,6 meter. Apabila diperlukan luas

permukaan media RBC yang besar, satu unit modul RBC dengan diameter yang besar akan lebih

murah dibandingkan dengan beberapa modul RBC dengan diameter yang lebih kecil, tetapi

strukturnya harus kuat untuk menahan beban beratnya.

Jika dilihat dari aspek jumlah tahap, dengan luas permukaan media yang sama RBC

dengan diameter yang kecil dengan jumlah stage yang banyak lebih efisien dibanding dengan

RBC dengan diameter besar dengan jumlah stage yang sedikit.

Kecepatan Putaran

Kecepatan putaran umumnya ditetapkan berdasarkan kecepatan peripheral. Biasanya

untuk kecepatan peripheral berkisar antara 15 – 20 meter per menit atau kecepatan putaran 1- 2

rpm. Apabila kecepatan putaran lebih besar maka transfer okasigen dari udara di dalam air

limbah akan menjadi lebih besar, tetapi akan memerlukan energi yang lebih besar. Selain itu

apabila kecepatan putaran terlalu cepat pembentukan lapisan mikroorganisme pada permukaan

media RBC akan menjadi kuarang optimal.

Temperatur

Sistem RBC relatif sensitif terhadap perubahan suhu. Suhu optimal untuk proses RBC

berkisar antara 15 – 40 0C. Jika suhu terlalu dingin dapat diatasi dengan memberikan tutup di

atas rekator RBC.

Berdasarkan hasil studi pilot plant, Popel (Jerman) mendapatkan rumus empiris terhadap

luas permukaan media RBC yang dibutuhkan untuk mendapatkan efisiensi pengoloahan tertentu

yakni sebagai berikut :

Dimana :

A = Luas permukaan media RBC yang dibutuhkan (m2)

Aw = Luas permukaan media RBC yang tercelup ke dalam air limbah.

η = Efisiensi pengolahan (<1)

t = Waktu Tinggal di dalam reaktor RBC ( jam) T = Temperatur ( 0C)

f (T) = Faktor koreksi Temperatur.

f(A/Aw) = Perbandingan antara luas total permukaan media RBC dengan luas media RBC

yang tercelup atau kontak dengan air limbah.

Makin tinggi temperturnya harga f(T) makin rendah. Korelasi temperatur terhadap harga

f(T) dapat dilihat pada Tabel 2.5.

Tabel : Korelasi suhu terhadap harga f(T)

Popel mendapatkan cara korelasi untuk mencari harga f(A/Aw) dengan cara grafis seperti

ditunjukkkan pada Gambar

Korelasi harga r/D dengan Harga f(A/Aw).

Dari gambar tersebut untuk harga r/D tertentu dapat segera diketahui harga f(A/Aw).

Harga r/D umumnya diambil antara 0,06 – 0,10.

Modul Media RBC

Media RBC umumnya dibuat dari bahan plastik atau polimer yang ringan, bahan yang

sering dipakai adalah poly vinyl chlorida (PVC), polystyrene, Polyethylene (PE),

polyeprophylene (PP) dan lainnya. Bentuk yang sering digunakan adalah tipe bergelombang, plat

cekung-cembung, plat datar. Desain modul media RBC biasanya dirakit menjadi bentuk yang

kompak dengan luas permukaan media yang besar dan dibuat agar sirkulasi udara dapat berjalan

dengan baik.

Modul media RBC tersebut dipasang tercelup sebagian di dalam reaktor. Air limbah dari

bak pengedapan awal dialirkan ke dalam reaktor dengan arah aliran searah dengan sudut putaran

media, arah aliran berlawanan dengan arah sudut putaran media atau arah aliaran air limbah

searah dengan poros horizontal. Cara pengaliran air limbah di dalam reaktor RBC secara

sederhana dapat dilihat pada Gambar.

Beberapa contoh bentuk modul RBC, bentuk reaktor RBC sebelum operasi dan pada saat

beroperasi ditunjukkan sepert pada Gambar 2.6 sampai dengan Gambar 2.10. Sedangkan

beberapa contoh spesifikasi media RBC serta perusahaan pembuatnya dapat dilihat pada Tabel.

Gambar : Aliran air limbah dan arah putaran pada reaktor RBC.

Gambar : Modul media RBC tipe plat bergelombang yang belum terpasang.

Gambar : Bak Reaktor RBC Sebelum di Pasang Media.

Gambar : Modul media RBC yang telah terpasang.

Gambar : Lapisan Mikroorganisme Yang Telah Tumbuh Dan Melekat Pada

Permukaan Media RBC Yang Telah Beroperasi.

Gambar : Salah Satu Contoh Instalasi Pengolahan Air Limbah Dengan Proses

Masalah Yang Sering Terjadi Pada Proses RBC

Beberapa masalah/gangguan yang terjadi di dalam proses RBC antara lain : Terjadi suasana

anaerob dan gas H2S di dalam reaktor RBC.

Indikasi yang dapat dilihat dari luar adalah ketebalan lapisan mikroorganisme di bagian

inlet dan outlet sama-sama tebal, dan lapisan mikroorganisme yang melekat pada permukaan

media berwarna hitam. Gangguan tersebut disebabkan karena beban hidrolik atau beban organik

melebihi kapasitas disain.

Penanggulangan masalah tersebut antara lain dengan cara menurunkan debit air limbah

yang masuk ke dalam reaktor RBC atau melakukan aerasi di dalam bak ekualisasi sehingga

jumlah oksigen terlarut bertambah sehingga diharapkan beban organik atau beban BOD

diturunkan.

Kualitas air hasil olahan kurang baik dan lapisan mikroorganisme cepat terkelupas.

Indikasi yang dapat dilihat yakni biofilm terkelupas dari permukaan media dalam jumlah

yang besar dan petumbuhan biofilm yang melekat pada permukaan media tidak normal.

Gangguan tersebut disebabkan karena terjadinya fluktuasi beban BOD yang sangat besar,

perubahan pH air limbah yang tajam, serta perubahan sifat atau karakteristik limbah.

Penanggulangan masalah dapat dilakukan dengan cara pengontrolan terhadap beban

BOD, kontrol pH dan pengukuran konsentrasi BOD, COD serta senyawa-senyawa yang

menghambat proses.

Terjadi kelainan pada pertumbuhan biofilm dan timbul gas H2S dalam jumlah yang besar.

Indikasi yang terlihat adalah timbulnya lapisan biofilm pada permukaan media yang

berbentuk seperti gelatin berwarna putih agak bening transparan. Jumlah oksigen terlarut lebih

kecil 0,1 mg/l. sebab-sebab gangguan antra lain terjadi perubahan beban hidrolik atau beban

BOD yang besar, mikroorganisme sulit mengkonsumsi oksigen, air limbah mengandung

senyawa reduktor dalam jumlah yang besar, keseimbangan nutrien kurang baik. Penanggulangan

masalah dapat dilakukan dengan cara melakukan aerasi di dalam bak ekualisasi, menaikkan pH

air limbah dan memperbaiki keseimbangan nutrien.

Terdapat banyak gumpalan warna merah yang melayang-layang di dalam reaktor RBC

Indikasi yang nampak adalah terjadi cacing air, cacing bebang secara tidak normal, dan

lapisan biofilm yang tumbuh pada permukaan media sangat tipis. Gangguan tersebut disebabkan

karena beban hidrolik atau beban organik (BOD) sangat kecil dibandingkan dengan kapasitas

disainnya. Cara mengatasi gangguan tersebut yakni dengan cara memperbesar debit air limbah

yang masuk ke dalam reaktor.

DAFTAR PUSTAKA

Sumber :

http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Limbahrs/limbahrs.html

http://www.water-sewagetreatment.com/product/107/rotating-biological-contactor-rbc.html

http://ayukwardani.wordpress.com/2011/03/22/rbcpengendalian-limbah-industri-17032011/

http://blog.ub.ac.id/yusriadiblog/2013/05/08/rotating-biological-contactor/

SUMBER GAMBAR

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/75/DAF_Unit.png