Biotek pengolahan limbah_cair
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Biotek pengolahan limbah_cair

on

  • 2,807 views

 

Statistics

Views

Total Views
2,807
Views on SlideShare
2,807
Embed Views
0

Actions

Likes
1
Downloads
92
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment
  • t d = approximately 6 - 8 hr Long rectangular aeration basins Air is injected near bottom of aeration tanks through system of diffusers Controlled by wasting a portion of microorganisms
  • Facultative zone: aerobic during day (photosynthesis occurs) anaerobic at night (respiration) Rely on wind action for reaeration wastewater enters from bottom

Biotek pengolahan limbah_cair Presentation Transcript

  • 1. PENGOLAHAN LIMBAH CAIR SECARA BIOLOGIS IRFAN D. PRIJAMBADA Lab. Mikrobiolgi Tanah dan Lingkungan Fak. Pertanian, Universitas Gadjah Mada
  • 2. AIR, SUMBER KEHIDUPAN
    • Sebagian besar (70 %) tubuh mahluk hidup berisi air
    • Tempat tinggal bagi sebagian jenis mahluk hidup (tanaman, insekta, ikan, dan mamalia)
    • Fungsi lain: transportasi, olahraga dan rekreasi, pencuci, dan tempat buangan
    KUALITAS?
  • 3. KUALITAS, MENENTUKAN FUNGSI
    • Kualitas yang sesuai untuk suatu fungsi belum tentu sesuai untuk fungsi yang lain.
    • Kualitas air danau yang sesuai untuk olahraga dayung tidak sesuai untuk diminum.
    • Kualitas air minum dapat digunakan untuk air pendingin mesin, tetapi tidak sebaliknya.
  • 4. KUALITAS AIR,
    • Ditentukan oleh keberadaan senyawa kimia terlarut dan tersuspensi.
    • Ditentukan oleh jumlah senyawa kimia terlarut dan tersuspensi.
    • Ditentukan oleh akibat dari senyawa kimia terlarut dan tesrsuspensi tersebut terhadap mahluk hidup penghuni ekosistem
  • 5. KUALITAS AIR,
    • Air minum, sebagai contoh, diharuskan mengikuti aturan keeradaan dan jumlah senyawa kimia yang ketat untuk melindungi kesehatan manusia pemakainya (diperkirakan 30.000 orang meninggal setiap hari di dunia karena penggunaan air dengan kualitas buruk dan kurangnya sanitasi).
  • 6. KELAS KUALITAS AIR:
    • Kelas satu, dapat digunakan untuk air baku air minum;
    • Kelas dua, dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, dan air untuk mengairi pertanaman;
    • Kelas tiga, dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, dan air untuk mengairi pertanaman;
    • Kelas empat, dapat digunakan untuk mengairi pertanaman.
  • 7. PENCEMARAN AIR
    • Pembuangan bahan sisa sangat mudah dilakukan melalui air.
    • Bahan sisa yang dibuang melalui air hilang dari pandangan tetapi tidak pernah hilang senyawanya.
    • Air memiliki kemampuan merombak senyawa penyusun bahan sisa, tetapi tidak secepat jumlah bahan sisa yang dimasukkan ke dalam air.
  • 8. PENCEMARAN AIR
    • Jumlah buangan bahan sisa yang melampaui kemampuan badan air merombak senyawa penyusun bahan sisa tersebut menghasilkan pencemaran.
    • Bahan sisa yang mencemari air sebagian besar berasal dari rumah tangga, pertanian, dan industri.
    • Bahan sisa pencemar juga mengandung senyawa-senyawa kimia sintetik yang berbahaya dan senyawa-senyawa kimia yang tidak dapat dirombak oleh alam.
  • 9. PENCEMARAN AIR
    • DEFINISI:
    • masuknya atau dimasukkannya mahluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukkannya
  • 10. ASAL PENCEMARAN AIR 1. LANGSUNG (point source)
    • Rumah tangga: Septic tanks, Grey water.
    • Pertanian: Kotoran peternakan.
    • Perkotaan: Timbunan pembuangan sampah, timbunan endapan IPAL, tempat pemakaman umum, timbunan bahan pengerasan jalan.
  • 11. ASAL PENCEMARAN AIR 1. LANGSUNG (point source)
    • Industri: Kebocoran tangki dan pipa minyak, kebocoran dan tumpahan bahan kimia bahan baku industri, sumur injeksi limbah industri, bahan pengawet, “tailing” di industri pertambangan, debu terbang dari instalasi pembangkit tenaga, buangan lumpur minyak di industri pengilangan minyak, dan sisa pencucian alat industri.
  • 12. ASAL PENCEMARAN AIR 2. TIDAK LANGSUNG (non-point source)
    • Pupuk dari lahan pertanian
    • Pestisida dari lahan pertanian dan hutan
    • Jatuhan bahan kimia terlarut/tersuspensi melalui hujan.
  • 13. PENCEMARAN AIR LEWAT UDARA
    • Aktifitas manusia menghasilkan senyawa-senyawa kimia yang dilepaskan ke udara.
    • Senyawa-senyawa kimia tersebut menyebar melalui aliran udara melewati batas-batas wilayah pemerintahan sehingga disebut long-range transboundary air pollution (LRTAP) .
    • Senyawa-senyawa tersebut memasuki lingkungan air melalui pengendapan basah maupun kering.
  • 14. PENCEMARAN AIR LEWAT UDARA
    • Hujan asam , merupakan fenomena LRTAP yang sering dipublikasikan, berasal dari gas buang mesin berbahan bakar batu bara dan minyak, industri peleburan logam, industri pengilangan minyak, dan industri pulp dan kertas. Gas SO 2 dan NO 2 diubah menjadi H 2 SO 4 dan HNO 3 di udara setelah bereaksi dengan air.  
    • Di Kanada bagian timur, hujan asam diperhitungkan berasal dari Amerika Serikat. Sedangkan hujan asam di bagian timur laut Amerika serikat diperkirakan berasal dari Kanada.
  • 15. PENCEMARAN AIR LEWAT UDARA
    • Hujan asam mengancam lingkungan yang tidak tahan asam. Berbagai jenis ikan, serangga, tanaman air, dan mikroorganisme mengalami gangguan reproduksi dan kematian. Penurunan populasi organisme ini dapat mempengaruhi jaringan makanan.
  • 16. MAHLUK HIDUP PENCEMAR AIR
    • Hewan
    • Tumbuhan
    • Jamur
    • Khamir
    • Bakteri
  • 17. BAHAN KIMIA PENCEMAR AIR
    • Terdapat hampir 10.000.000 bahan kimia, kurang lebih 100 000 di antaranya digunakan secara komersial.
    • Hampir semua bahan kimia beracun dilepaskan ke lingkungan air secara langsung, sebagian lainnya melalui rembesan atau aliran air permukaan.
    • Bahan-bahan kimia pencemar air dapat mengakibatkan perubahan rasa, bau, dan warna air.
    • Bahan kimia pencemar air yang beracun dapat mengakibatkan penurunan fertilitas, perubahan bentuk tubuh, kerusakan sistem ketahanan tubuh, dan peningkatan kebolehjadian tumor pada hewan.
  • 18.
    • Limbah cair banyak dihasilkan oleh industri dan rumah tangga.
    • Limbah cair sering mengandung:
      • Bahan organik tersuspensi (tinggi)
      • Bakteri (coliforms dan pathogen)
      • Pencemar kimia, pestisida dan logam berat
    • Sebagian besar dapat dihilangkan oleh aktifitas mikroba
    PENCEMARAN AIR OLEH LIMBAH CAIR
  • 19. SENYAWA ORGANIK YANG DIHASILKAN OLEH MAHLUK HIDUP
    • Karbohidrat
    • Lemak
    • Protein
  • 20. LIMBAH CAIR INDUSTRI
    • Sisa atau hasil buangan produksi yang berupa zat cair dan diolah melalui IPAL.
    • Jika hasil analisis menunjukkan bahwa limbah tersebut beracun berdasarkan baku mutu, harus dikirim ke pusat pengolahan limbah cair.
    • Jika sesuai baku mutu dapat digunakan untuk internal production consumption atau dibuang ke lingkungan dengan ijin BAPPEDAL
  • 21. 20 Senyawa beracun pencemar air BENZO(B)FLUORANTHENE 10 BENZO(A)PYRENE 9 POLYCYCLIC AROMATIC HYDROCARBONS 8 CADMIUM 7 BENZENE 6 POLYCHLORINATED BIPHENYLS 5 VINYL CHLORIDE 4 MERCURY 3 LEAD 2 ARSENIC 1
  • 22. 20 Senyawa beracun pencemar air CHLORDANE 20 PHOSPHORUS, WHITE 19 DIELDRIN 18 CHROMIUM, HEXAVALENT 17 TRICHLOROETHYLENE 16 DIBENZO(A,H)ANTHRACENE 15 AROCLOR 1260 14 AROCLOR 1254 13 DDT, P,P'- 12 CHLOROFORM 11
  • 23.
    • Peraturan tentang baku mutu air limbah.
    • Beberapa perlakuan dibutuhkan untuk memenuhi baku mutu:
    • Perlakuan primer
      • Penghilangan fisik bahan tersuspensi.
    • Perlakuan sekunder
      • Degradasi oleh mikroba untuk menghilangkan senyawa organik terlarut.
    • Perlakuan tersier
      • Pemisahan bahan terendapkan.
    PENGOLAHAN BIOLOGIS UNTUK LIMBAH CAIR
  • 24. Primary Settling Basins
  • 25. Primary Settling
  • 26. Primary Settling Tank Design
    • Size
      • rectangular: 3-24 m wide x 15-100 m long
      • circular: 3-90 m diameter
    • Detention time: 1.5-2.5 hours
    • Overflow rate: 25-60 m 3 /m 2 ·day
    • Typical removal efficiencies
      • solids: 50-60%
      • BOD 5 : 30-35%
  • 27. Secondary Treatment
    • Provide BOD removal beyond what is achieved in primary treatment
      • removal of soluble BOD
      • additional removal of suspended solids
    • Basic approach is to use aerobic biological degradation:
    • organic carbon + O 2 -> CO 2
    • Objective is to allow the BOD to be exerted in the treatment plant rather than in the stream
  • 28. How is this accomplished?
    • Create a very rich environment for growth of a diverse microbial community
  • 29. Basic Ingredients
    • High density of microorganisms (keep organisms in system)
    • Good contact between organisms and wastes (provide mixing)
    • Provide high levels of oxygen (aeration)
    • Favorable temperature, pH, nutrients (design and operation)
    • No toxic chemicals present (control industrial inputs)
  • 30. Dispersed growth vs Fixed Growth
    • Dispersed Growth – suspended organisms
      • Activated sludge
      • Oxidation ditches/ponds
      • Aerated lagoons, stabilization ponds
    • Fixed Growth – attached organisms
      • Trickling filters
      • Rotating Biological Contactors (RBCs)
  • 31. Activated Sludge
    • Process in which a mixture of wastewater and microorganisms (biological sludge) is agitated and aerated
    • Leads to oxidation of dissolved organics
    • After oxidation, separate sludge from wastewater
    • Induce microbial growth
      • Need food, oxygen
      • Want Mixed Liquor Suspended Solids (MLSS) of 3,000 to 6,000 mg/L
  • 32. Activated Sludge Mixed Liquor Air Secondary clarifier w/w Waste Activated Sludge (WAS) Return Activated Sludge (RAS) Treated w/w Discharge to River or Land Application
  • 33. Activated sludge East Lansing WWTP
  • 34. Secondary Clarifier East Lansing WWTP
  • 35. Activated Sludge Design
    • Major design parameter: food to microorganism ratio:
  • 36. Activated Sludge Design
    • t d = approximately 6 - 8 hr
    • Long rectangular aeration basins
    • Air is injected near bottom of aeration tanks through system of diffusers
    • Aeration system used to provide mixing
    • MLVSS and F/M controlled by wasting a portion of microorganisms
  • 37. F/M Parameter
    • Low F/M (low rate of wasting)
      • starved organisms
      • more complete degradation
      • larger, more costly aeration tanks
      • more O 2 required
      • higher power costs (to supply O 2 )
      • less sludge to handle
    • High F/M (high rate of wasting)
      • organisms are saturated with food
      • low treatment efficiency
  • 38. Trickling Filters
    • Rotating distribution arm sprays primary effluent over circular bed of rock or other coarse media
    • Air circulates in pores between rocks
    • “ Biofilm” develops on rocks and micro-
    • organisms degrade waste materials as they flow past
    • Organisms slough off in clumps when film gets too thick
  • 39. Trickling Filters Filter Material
  • 40. Trickling Filters
    • Not a true filtering or sieving process
    • Material only provides surface on which bacteria to grow
    • Can use plastic media
      • lighter - can get deeper beds (up to 12 m)
      • reduced space requirement
      • larger surface area for growth
      • greater void ratios (better air flow)
      • less prone to plugging by accumulating slime
  • 41. Trickling Filters
  • 42. Trickling Filter Plant Layout
  • 43. Rotating Biological Contactors
    • Called RBCs
    • Consists of series of closely spaced discs mounted on a horizontal shaft and rotated while ~40% of each disc is submerged in wastewater
    • Discs: light-weight plastic
    • Slime is 1-3 mm in thickness on disc
  • 44. Rotating Biological Contactors
  • 45. Rotating Biological Contactors Aeration Shearing of excess microorganisms Attached microorganisms pick up organics Film mixes with wastewater
  • 46. Rotating Biological Contactors Primary Settling Sludge Treatment Secondary Settling Sludge Treatment
  • 47. Low-tech solutions
    • Aerobic ponds
    • Facultative ponds
    • Anaerobic ponds
  • 48. Aerobic ponds
    • Shallow ponds (<1 m deep)
    • Light penetrates to bottom
    • Active algal photosynthesis
    • Organic matter con-verted to CO 2 , NO 3 - , HSO 4 - , HPO 4 2- , etc.
  • 49. Facultative ponds
    • Ponds 1 - 2.5 m deep
    • td = 30 - 180 d
    • not easily subject to upsets due to fluctuations in Q, loading
    • low capital, O&M costs
    Facultative Aerobic Anaerobic
  • 50. Oxidation Ditches
  • 51. Anaerobic Ponds
    • Primarily used as a pretreatment process for high strength, high temperature wastes
    • Can handle much high loadings
    • 2 stage:
      • Acid fermentation: Organics  Org. acids
      • Methane fermentation Org. Acids  CH 4 and CO 2
  • 52. Land and Wetland Application
    • Spray irrigation and infiltration
    • Overland flow
    • Wetlands
    Source: Environmental Science, 4th ed., B.J. Nebel and R.T. Wright, Prentice- Hall, N.J., c. 1981
  • 53. Spray irrigation
    • Usually follows oxidation ponds, aerated lagoons
    • Application leads to filtering, biological degradation, ion exchange, sorption, photodegradation
    • Need about 1 acre/100 people
    Secondary Treatment Flooding, channeling spray irrigation
  • 54. Spray irrigation
    • Problems
      • climate
      • pathogens
      • need buffer zone
    Source: Environmental Science, 4th ed., B.J. Nebel and R.T. Wright, Prentice-Hall, N.J., c. 1981
  • 55. Overland flow
    • Water irrigated onto long narrow fields
    • Use grasses that take up large amounts of nitrogen
    • Underlying soil should be fairly impervious
    Secondary Treatment Application to land slopped at 2-8%
  • 56. Overland Flow: Emmitsburg, MD
    • Treats 1 MGD on 200 acres
    • Settling pond then irrigated
    • Fields planted with reed canary grass
    • Below ~1 ft topsoil is compacted clay
    Source: Environmental Science, 4th ed., B.J. Nebel and R.T. Wright, Prentice-Hall, N.J., c. 1981
  • 57. Overland Flow: Emmitsburg, MD
    • W/W applied to one side of field, percolates through topsoil to a collecting gutter
    • Water in gutter (clear and nutrient-free)
    • Collected in another reservoir and spray-irrigated onto forage crops
    Source: Environmental Science, 4th ed., B.J. Nebel and R.T. Wright, Prentice-Hall, N.J., c. 1981
  • 58. Overland Flow: Emmitsburg, MD
    • Land for irrigation was donated by townsperson
    • Why? What were the benefits of such a project?
    • What would be the concerns?
    Source: Environmental Science, 4th ed., B.J. Nebel and R.T. Wright, Prentice-Hall, N.J., c. 1981
  • 59. Overland Flow: Emmitsburg, MD
    • Advantages
      • free water
      • free nutrients
      • plants can be fed to animals
      • low-cost
      • low-maintenance
      • water meets discharge regulations (NPDES)
    • Disadvantages
      • will not work in cold climates
      • pathogen dispersion in air
      • need buffer zones
      • need large amount of land
  • 60. Wetlands
    • Use of natural or artificial wetlands
    • Floating plants act as filters and support for bacteria
    (From: Environmental Science , 4th ed., B.J. Nebeland R.T. Wright, Prentice-Hall, N.J., © 1981) (From: http://www.city.pg.bc.ca/finished.htm)
  • 61. Facility Options
    • Considerations for wastewater treatment facility options
      • … 
  • 62. Facility Options
    • Considerations for wastewater treatment facility options
      • costs
        • capital
        • operation and maintenance (including energy)
      • availability of space
      • degree of treatment required by NPDES permit
      • municipal or municipal plus industrial
      • flowrate
  • 63. Facility Options
    • Considerations for wastewater treatment facility options
      • distance from residential properties
        • problems with: odors, flies, other nuisances
      • agricultural usage or land application options
      • presence of pathogens
      • experience of design engineers
  • 64.
    • Pemisahan fisik bahan organik tersuspensi dalam bak pengendapan untuk mengurangi kebutuhan oksigen biologis (BOD).
    PERLAKUAN PRIMER
  • 65.
    • Degradasi oleh mikroba untuk mengurangi kandungan senyawa organik.
    • Dua cara:
      • Degradasi anaerobik dalam sludge tank / activated sludge tank
      • Degradasi aerobik menggunakan trickling bed filter.
    PERLAKUAN SEKUNDER
  • 66. KEBUTUHAN OKSIGEN
    • Kebutuhan oksigen mencerminkan proses biologis.
    • Dinyatakan dalam Biological Oxygen Demand (BOD) yang merupakan kebutuhan oksigen untuk merombak senyawa organik dalam limbah cair selama 5 hari pada suhu 20 o C.
  • 67.
    • Dinyatakan juga dalam bentuk Chemical Oxygen Demand (COD) yang merupakan jumlah oksigen ang diperlukan untuk mengoksidasi senyawa organik selama.
    • Perbedaan BOD dan COD mencerminkan efisiensi proses biologi yang dilakukan.
    KEBUTUHAN OKSIGEN 2
  • 68.
    • Untuk menghilangkan sisa senyawa organik dan mineral (biasanya berbeaya tinggi dan tidak selalu dibutuhkan).
      • Fosfat dapat diendapkan dengan flokulasi menggunakan garam yang mengandung aluminium, besi atau kalsium.
      • Mikroba pathogen dapat dihilangkan dengan khlorinasi atau penyinaran UV.
      • Arang aktif dapat digunakan untuk menghilangkan senyawa oganik rekalsitran.
    PERLAKUAN TERSIER
  • 69. PARAMETER HASIL OLAHAN
    • BOD (Biological Oxigen Demand)
    • COD (Chemical Oxigen Demand)
    • SS (Suspended Solid)
    • TSS (Total Suspended Solid)
    • N-Ammonium (Nitrogen Removal)
    • N-Nitrit (Nitrogen Removal)
    • N-Nitrat (Nitrogen Removal)
    • P-Phospat (Phospourus Removal)
    • pH