Pengolahan Limbah

1. KARAKTERISTIK
ACTIVATED SLUDGE
Kuliah PLI
Semester Gasal
2016/2017

2. ACTIVATED SLUDGE
- Pengolahan limbah secara biologis
yang terjadi dengan reduksi
kandungan bahan organik
menggunakan “jasa” mikroorganisme
- Mikroorganisme menjadi kunci
keberhasilan proses pengolahan, baik
dari segi jenis, kesehatan M.O dan

3. KARATERISTIK ACTIVATED
SLUDGE
1. Warna Sludge
2. Zone Settling Velocity
3. Volume of Settled Sludge (Sludge Volume
Index/SVI)
4. Sludge Age (Umur Sludge)
5. F/M Ratio
6. MLSS/MLVSS

4. WARNA SLUDGE YANG
SEHAT
Berwarna kehitaman hingga coklat dan berbau
khas tanah
Supernatant berwarna jernih dengan tanpa
sedikitpun partikel floc

5. WARNA SLUDGE YANG BAIK

6. ZONE SETTLING VELOCITY
(ZSV)
Representasi laju maksimum sedimentasi
Nilai ZSV berbanding lurus dengan
kualitas activated sludge
Ditunjukkan oleh slope dari bagian linear
kurva sedimentasi

7. KURVA SEDIMENTASI

8. TABEL KARATERISTIK
SLUDGE BERDASARKAN
NILAI ZSV
Tipe Sludge ZSV pada 3.5 g/L (m/h)
Well settling >3
Light 2-3
Bulking <1.2

9. SLUDGE
VOLUME INDEX
(SVI)
Tipe Sludge SVI ( mL/g )
Well Settling <100
Light (encer) 100-200
Bulking >200
SVI menunjukkan
kemampuan
sludge untuk
settling
SVI, mL g =
Settled Sludge Volume Sample Volume setelah 30 menit, mL L
Suspended Solids Concentration, mg L
x
1,000 mg
gram

10. PENGUKURAN SLUDGE
VOLUME INDEX

11. SLUDGE AGE
Nama lain: Sludge (atau Solids) Retention Time
(SRT), Mean Cell Residence Time (MCRT)
Ukuran lama sludge berada di bawahaerasi
Sludge Age =
Suspended Solids di Tangki Aerasi
Rate Suspended Solids yang Masuk ke Tangki Aerasi

13. F/M RATIO
Rasio makanan (BOD) yang masuk ke sludge
dan mikroorganisme (MLVSS) di tangki aerasi
Setiap jenis proses activated sludge memiliki
range nilai F/M tertentu

14. MLSS/MLVSS
MLSS (Mixed Liqiuor Suspended Solids) mengandung
sebagian besar mikroorganisme yang bertugas untuk
mengolah limbah
MLVSS (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)
jumlah dari organik dan volatile solid tersuspensi
Sludge yang sehat memiliki nilai MLSS antara 1000-
4000 mg/L

15. FILAMENTOUS
BULKING AND
FOAMING

16. MIKROORGANISME
BERFILAMEN
Bentuk panjang dan tipis
Membantu pembentukan flok (dalam
konsentrasi kecil)
Mengganggu pengendapan di
secondary clarifier (dalam
konsentrasi besar)
Penyebab Filamentous Bulking dan
Foaming

17. KARAKTERISTIK
FILAMENTOUS BULKING
SVI tinggi
Gumpalan besar namun tidak dapat
mengendap
Bila terdapat supernatant, biasanya jernih
Sifat settling dipengaruhi jenis
mikroorganisme filamen

18. ACTIVATED SLUDGE
Struktur Floc yang Baik Struktur Floc yang Buruk

19. HUBUNGAN SVI
DENGAN PANJANG
FILAMEN
Palm, J.C.; Jenkins, D.; and Parker,
D.S. 1980. Relationship between
organic loading, dissolved oxygen
concentration and sludge
settleability in the completely-
mixed activated sludge process.
Journal of the Water Pollution
Control Federation. 52(10):2484-
2506.
Jumlah dan
panjang filamen
dihitung
menggunakan
mikroskop
electron oleh
Palm.

20. PENYEBAB TUMBUHNYA
BAKTERI BERFILAMEN
F/M ratio rendah (< 0,2-0,3)
DO rendah (< 2mg/L)
Defisiensi nutrisi (N dan P)
SVI tinggi (>150mL/g)
Kandungan sulfide, karbohidrat, dan asam lemak
tinggi

21. JENIS FILAMEN
(MODEL CHIESA AND
IRVINE)
• Fast Growing zoogleal (floc forming) bacteria
• Resisten terhadap kurangnya makanan
• Aktivitas metabolism berkurang pada DO rendah
• Slow growing starvation resistant filament
• Nilai afinitas substrat tinggi
• Nilai Ks rendah
• Fast growing starvation susceptible filament
• Afinitas untuk DO tinggi
• Resisten tehadap nilai DO yang rendah

22. JENIS
FILAMEN
Tipe Filamen Kondisi yang Berkaitan
Yang umum:
Thiothrix II Busuk; kandungan nutrisi rendah (N)
Thiothrix I Busuk; Busuk; kandungan nutrisi
rendah (N)
Nostocoida limicola II Busuk
Tipe 0914 Busuk
H. Hydrossis Oksigen terlarut rendah
Nostocoida limicola III Busuk, kandungan nutrisi rendah (P)
Tipe 1851 Organik Loading rendah (F/M rendah)
Tipe 1701 Oksigen terlarut rendah
Tipe 021N Busuk; kandungan nutrisi rendah (N)

23. JENIS
FILAMEN
Tipe Filamen Kondisi yang Berkaitan
Kurang Umum:
Tipe 0092 Busuk
Tipe 0411 Busuk
Tipe 0675 Organik Loading rendah (F/M
rendah)
Sphaerotilus natans Oksigen terlarut rendah
Tipe 0041 Organik Loading rendah (F/M
rendah)
Tipe 0581 Busuk
Tipe 0803 Organik Loading rendah (F/M
rendah)
Tipe 0211 Busuk

24. PENYELESAIAN JANGKA
PENDEK
Membantu settling (pengendapan) pada secondary clarifier
dengan:
• Polymer
• Lime
• Ferric Chloride
Menambah Toxic Agents (untuk membunuh bakteri
penyebab Bulking)
 Zat Oksidan (klorin/hipoklorit, peroksida)
2 – 10 lb Cl2 /hari/1000 lb MLSS
 pH shock (penambahan zat asam)
Mengatur debit RAS (Sludge juggling)

25. PENYELESAIAN JANGKA
PANJANGMenghilangkan penyebabnya
Mengatur DO, F/M ratio, septisitas, nutrisi
Low F/M Problems : Bisa dilakukan dengan meningkatkan rasio F/M
(M yang dinaikkan), misal menggunakan selektor. Selektor adalah
bak pencampuran antara RAS dengan aliran limbah masuk (sebelum
masuk bak aerasi). Kegunaan selektor adalah untuk menciptakan
suatu kondisi dimana menumbuhkan bakteri pembentuk tetapi
mencegah pertumbuhan filamen.
Nutrient Deficiency: Diukur kadar TIN (total Inorganic Nitrogen,
minimal 1 mg/L) dan kadar ortho-phosporus (minimal 0,5-1 mg/L).
Penambahan nutrien ini disesuaikan dengan kadar BOD yang ada
dalam air limbah.

26. Low Dissolved Oxygen Problem: Pada bak aerasi, kadar DO yang
diberikan ke limbah dinaikkan konsentrasinya. Bisa juga dengan
menurunkan rasio F/M, baik dengan meningkatkan MLSS atau dengan
meningkatkan RAS.
Wastewater Septicity and Organic Acids: Aliran limbah yang masuk
(pra-aerasi) bisa diberi bahan kimia oksidator (misal chlorine) atau
presipitat kimia (ferric chloride). Bila kadar septisitas tidak bisa
diturunkan, maka model bak aerasi bisa diubah (bisa step-aeration
atau mixed-aeration) untuk meminimalisir kontak antara biomasa
dengan bahan septisitas.
PENYELESAIAN JANGKA
PANJANG

27. FILAMENTOUS FOAMING

28. FILAMENTOUS FOAMING
Masalah Penyebab Aksi Korektif
Foam tebal berminyak
berwarna gelap menutupi
permukaan aeration basin
dan terbawa hingga
clarifier
Organisme
berfilamen (Nocardia,
M. parvicella)
Meningkatkan laju WAS (tidak lebih
dari 10% per hari) untuk mengurangi
MCRT. Pengendalian filament normal
dengan klorin atau peroksida harus
menyertakan treatment (di semprotan
air) dan penghilangan buih di
permukaan. Periksa MLVSS dan F/M
ratio untuk optimasi parameter
proses.
Foam berbusa berwarna
coklat gelap (hampir
hitam) dengan bau busuk
atau asam. Mixed liquor
juga berwarna coklat gelap
ke hitam
a) Kondisi anaerob di
aeration basin
b) Limbah
mengandung
pewarna atau tinta
a) Periksa tingkat DO di basin, dan
tingkatkan aerasi/pencampuran.
Mengurangi organic loading jika
dimungkinkan.
b) Periksa ulang strategi pre-
treatment
Foam berwarna coklat
muda dalam jumlah
rendah
Ini merupakan tanda
dari proses yang
berjalan dengan baik.

29. Masalah Penyebab Aksi Korektif
Foam putih, kaku,
mengepul atau
berbuih yang
melingkupi sebagian
besar atau seluruh
aeration basin
a) Shock akibat start up atau
BOD tinggi sehingga F/M
menjadi tinggi dan MCRT
rendah
b) Wasting yang berlebihan atau
hydraulic washout
c) Limbah beracun atau
temperature shock
d) RAS terlalu rendah
e) Lemak dairy, deterjen atau
bahan foaming lain berlebih
a) Meningkatkan RAS atau menurunkan
WAS. Pertahankan DO level (1-3 mg/L)
b) Mengurangi wasting dan mengatur
RAS hingga kondisi normal.
Mengalihkan aliran yang berlebih ke
collection basin untuk treatment
selanjutnya. Menambah hydraulic
equalization basin.
c) Membentuk kembali organisme
activated sludge. Melakukan
bioaugmentasi. Mengembalikan suhu
normal atau mengatur kondisi MCRT.
d) Mengatur ulang laju RAS
e) Pre-treatment dengan anti-foam atau
DAF. Menghilangkan minyak.
Mempertimbangkan bioaugmentasi
untuk mendegradasi limbah secara
FILAMENTOUS FOAMING

30. FILAMENTOUS FOAMING
Masalah Penyebab Aksi Korektif
Foam mengkilat, tipis,
coklat gelap di sebagian
besar permukaan aeration
basin
Aeration basin menuju ke
kondisi under loaded (F/M
rendah) karena kurang
sludge wasting
Meningkatkan WAS hingga
proses kembali ke
parameter kontrol normal
dan hanya sedikit foam
coklat muda yang tersisa.
Cek MLVSS, F/M dan MCRT
untuk dioptimalkan.
Foam tebal berminyak
berwarna coklat gelap
melingkupi hamper seluruh
permukaan aeration basin
Aeration basin secara kritis
under loaded (terlalu
banyak solid)
Meningkatkan WAS hingga
kelebihan solid terbuang
dari sistem dan mencapai
kesetimbangan. Cek
MLVSS, F/M dan MCRT
untuk dioptimalkan.

31. PENANGANAN FILAMENTOUS
FOAMING
Metode Non-spesifik
Metode Spesifik

32. PENANGANAN SECARA NON-
SPESIFIK
Pengaturan operasional ( menurunkan MCRT)
Penambahan Struktur ( Penggunaan Selector)
Pengaturan konsentrasi DO pada pre-oxidation reactor
Pengukuran non spesifik – aplikasi steam
Skimming system
Penggunaan Water Sprays
Pump Inlet system

33. • PENGATURAN OPERASIONAL
(MENURUNKAN MCRT)
PENANGANAN SECARA NON-
SPESIFIK
Penurunan pada MCRT (Mean Cell Residence Time) adalah
salah satu metode paling efektif untuk menekan
pertumbuhan mikroorganisme filamentous (M.Parvicella).
Pengaturan operasional pada MCRT berbeda-beda,
tergantung pada jenis mikroorganisme yang ditangani.
M.Parvicella  Penurunan MCRT 8-10 hari
Nocardia  Penurunan MCRT <3hari

34. • PENAMBAHAN STRUKTUR
(PENGGUNAAN SELEKTOR)
PENANGANAN SECARA NON-
SPESIFIK
Selektor adalah tangki berpengaduk dimana RAS dan limbah masuk
(Influent) dicampur sebelum diteruskan ke tangki aerasi. Kegunaan
selektor adalah untuk menciptakan suatu kondisi dimana
menumbuhkan bakteri pembentuk tetapi mencegah pertumbuhan
filamen.Mekanisme selektor adalah dengan menseleksi organisme
pembentuk flok dengan mikroorganisme penyebab foam.
Selektor dibagi atas 3:
• Selektor Anoksi
• Selektor Aerobic
• Selektor Anaerobic

35. • Selektor Anoksi
Pada keadaan tanpa oksigen (O2) dimana nitrat
sebagai pengganti oksigen dalam akseptor elektron.
• Selektor Aerob
Memanfaatkan Oksigen sebagai akseptor elektron.
• Selektor Anaerob
Kondisi dimana tidak adanya zat kimia yang terlarut
maupun berikatan dengan unsur O .
PENANGANAN SECARA NON-
SPESIFIK

37. • PENGATURAN KONSENTRASI DO
PENANGANAN SECARA NON-
SPESIFIK
Menurunnya konsentrasi DO dapat memicu
tumbuhnya bakteri penyebab foaming maupun
bulking.
Penambahan sejumlah konstrasi DO dapat dilakukan
dengan melakukan injeksi pada bagian tangki Aerasi
dengan menggunakan Blower.

38. • PENGATURAN KONSENTRASI DO
PENANGANAN SECARA NON-
SPESIFIK

39. • PENGUKURAN NON-SPESIFIK
(APLIKASI STEAM)
PENANGANAN SECARA NON-
SPESIFIK
Hoyle et al., 2006

40. • SKIMMING SYSTEM
PENANGANAN SECARA NON-
SPESIFIK
Sistem Skimming merupakan salah satu bagian dari
proses Activated Sludge sehingga lapisan foam yang
terbentuk di bagian atas tangki aerasi dapat dipisahkan.
Semua benda terapung dapat dipisahkan dengan sistem
skimming.
Pemisahan dengan sistem skimming hanya efektif apabila
foam yang terbentuk memiliki ketebalan tidak lebih dari

41. • SKIMMING SYSTEM
PENANGANAN SECARA NON-
SPESIFIK

42. • PENGGUNAAN WATER SPRAYS
(SURFACE OVERFLOWS)
PENANGANAN SECARA NON-
SPESIFIK
Menyemprotkan sejumlah air ke dalam tangki aerasi dari
bagian bawah hingga overflow dan dilakukan skimming
untuk membuang foam yang terbentuk di bagian
atas liquid.

43. • PUMP INLET SYSTEM
PENANGANAN SECARA NON-
SPESIFIK
Pompa digunakan untuk memindahkan sejumlah material
yang terdapat di permukaan liquid dan meneruskannya ke
tangki pembuangan.
Desain dari pompa harus terintegrasi dengan peralatan
pengendalian pompa, dimana pompa harus dapat
memindahkan benda terapung (floating material), dan
mencegah terbentuknya vortex.

44. • PUMP INLET SYSTEM
PENANGANAN SECARA NON-
SPESIFIK

45. • PENGGUNAAN BAHAN KIMIA
(CHEMICAL METHODS)
PENANGANAN SECARA
SPESIFIK
Penggunaan bahan kimia pada pengendalian foaming
bertujuan untuk membunuh sejumlah mikroorganisme
penyebab foaming.
Penggunaan dosis bahan kimia haruslah tepat dimana
dosis bahan kimia tersebut hanya dapat membunuh
mikroorganisme penyebab foaming tanpa membunuh
mikroorganisme penyebab flok.

46. • JENIS BAHAN KIMIA YANG SERING
DIGUNAKAN
PENANGANAN SECARA
SPESIFIK

47. • KEKURANGAN METODE KIMIAWI
PENANGANAN SECARA
SPESIFIK
• Naiknya kelarutan COD karena chlorination treatment
• Meningkatnya yield Trihalomethanes (THM) ketika raw
water bereaksi dengan Chlorine
• Tingginya Chlorine dapat mempengaruhi kinerja bakteri
autotrophic dan heterotrophic
• Penggunaan dosis kimia seperti NaClO dan (SO4)3Al2
tidak efektif untuk pengendalian jangka pendek.
• Tidak Efektif untuk pengendalian Nocardia
• Susah dalam menentukan dosis bahan kimia

48. PENANGANAN SECARA
SPESIFIK
• SECARA MIKROBIOLOGIS
Dilakukan dengan cara menurunkan jumlah sel
mycolata dengan fase litik. Bakteriofag berkembang
biak di dalam sel bakteri dan menyebabkan lisis
(hancurnya dinding sel bakteri).
Sangat efektif karena hanya merusak mikroorganisme
penyebab foaming tanpa mempengaruhi kinerja
mikroorganisme pembentuk flok.
Masih dalam skala laboratorium, untuk skala industri

49. PENANGANAN SECARA
SPESIFIK
• SECARA MIKROBIOLOGIS