1. Apa itu MBBR dan MBBR Full Form
2. Desain proses MBBR
2.1 Pengenalan pembawa biofilm
2.2 Penghapusan zat karbon
2.3 Desain MBBR beban tinggi
2.4 Desain MBBR beban konvensional
2.5 Desain MBBR beban rendah
2.6 Nitrifikasi Teknologi MBBR
2.7 Denitrifikasi Tangki MBBR
2.7.1 Reaktor biofilm moving bed dengan pra-denitrifikasi
2.7.2 Reaktor biofilm moving bed dengan pasca-denitrifikasi
2.7.3 Gabungan reaktor biofilm lapisan bergerak sebelum/pasca denitrifikasi
2.7.4 Agitasi denitrifikasi
2.8 Pra-pemrosesan
2.9Pemisahan MBBR padat-cair
2.10 Pertimbangan saat merancang MBBR
2.10.1 MBBR Laju aliran perjalanan (laju aliran horizontal)
2.10.2 Masalah Busa Tangki MBBR
2.10.3 Pembersihan tempat tidur pengangkut dan penyimpanan sementara
1.Apa Itu MBBR Dan MBBR Bentuk Lengkap
Selama 20 tahun terakhir, Reaktor Biofilm Moving Bed (MBBR) telah berkembang menjadi proses pengolahan air limbah yang sederhana, kuat, fleksibel dan kompak. Konfigurasi MBBR yang berbeda telah berhasil digunakan untuk menghilangkan BOD, oksidasi amonia dan menghilangkan nitrogen, dan dapat memenuhi kriteria kualitas limbah yang berbeda termasuk batasan nutrisi yang ketat.
Reaktor biofilm lapisan bergerak menggunakan plastik yang dirancang khusus sebagai pembawa biofilm, dan melalui pengadukan aerasi, cairan
Pembawa dapat disuspensikan dalam reaktor dengan refluks atau pencampuran mekanis. Dalam kebanyakan kasus, pembawa diisi antara 1/3 dan 2/3 reaktor. Fleksibilitas MBBR memungkinkan insinyur desain untuk menggunakan imajinasinya secara maksimal. Perbedaan utama antara MBBR dan reaktor biofilm lainnya adalah bahwa MBBR menggabungkan banyak keuntungan dari metode lumpur aktif dan biofilm sambil menghindari sebanyak mungkin kerugiannya.
1) Seperti reaktor biofilm terendam lainnya, MBBR mampu membentuk biofilm aktif yang sangat terspesialisasi yang dapat disesuaikan dengan kondisi spesifik di dalam reaktor. Biofilm aktif yang sangat terspesialisasi menghasilkan efisiensi tinggi per satuan volume reaktor dan meningkatkan stabilitas proses, sehingga mengurangi ukuran reaktor.
2) Fleksibilitas dan aliran proses MBBR sangat mirip dengan lumpur aktif, memungkinkan beberapa reaktor diatur secara berurutan sepanjang arah aliran untuk memenuhi berbagai tujuan pengolahan (misalnya penghilangan BOD, nitrifikasi, sebelum atau sesudah denitrifikasi) tanpa kebutuhan akan pompa perantara.
3) Sebagian besar biomassa aktif tertahan secara persisten di dalam reaktor, sehingga tidak seperti proses lumpur aktif, MBBR Konsentrasi padatan dalam limbah MBBR setidaknya sama tinggi dengan konsentrasi padatan di dalam reaktor. MBBR berukuran lebih rendah dibandingkan tangki sedimentasi tradisional, jadi selain tangki sedimentasi tradisional, MBBR dapat menggunakan berbagai proses pemisahan padat-cair yang berbeda.
4) MBBR bersifat serbaguna dan reaktor dapat memiliki geometri yang berbeda. Untuk proyek retrofit, MBBR sangat cocok untuk retrofit kolam yang sudah ada.
2. Desain Proses MBBR
Desain MBBR didasarkan pada konsep bahwa beberapa MBBR membentuk satu rangkaian, masing-masing memiliki fungsi tertentu, dan MBBR ini bekerja sama untuk menyelesaikan tugas pengolahan air limbah. Pemahaman ini tepat karena dalam kondisi unik yang disediakan (misalnya tersedia donor elektron dan akseptor elektron), setiap reaktor mampu mengolah biofilm khusus yang mampu digunakan untuk mencapai tugas pengolahan tertentu. Pendekatan modular ini dapat dilihat sebagai desain yang sederhana dan lugas yang terdiri dari serangkaian reaktor yang tercampur sepenuhnya, masing-masing dengan tujuan pengolahan yang unik. Sebaliknya, desain sistem lumpur aktif sangat kompleks: karena reaksi kompetitif selalu terjadi, untuk mencapai tujuan pengolahan yang diinginkan dalam waktu tinggal yang dibatasi oleh setiap bagian tangki (zona aerasi dan non-aerasi), maka total waktu tinggal biosolid (SRT) harus dijaga pada tingkat yang sesuai sehingga bakteri dapat bercampur (dalam kaitannya dengan laju pertumbuhan bakteri dan sifat air baku) dan tumbuh bersama.
Kesederhanaan MBBR memungkinkan kita untuk memahami biofilm di MBBR dengan baik dalam praktiknya melalui pengamatan para peneliti, insinyur, dan operator instalasi pengolahan air limbah. Mayoritas makalah ini menyajikan contoh observasi MBBR, sehingga menunjukkan komponen dan faktor penting yang perlu dipertimbangkan dalam desain dan pengoperasian MBBR.
2.1 Pengenalan Pembawa Biofilm
Kunci keberhasilan reaktor biofilm adalah mempertahankan persentase volume bioaktif yang tinggi di dalam reaktor. Jika mengubah konsentrasi biomassa pada pembawa MBBR menjadi konsentrasi padatan tersuspensi, nilainya umumnya sekitar 1000 hingga 5000 mg/l. Dalam hal volume satuan, laju penghilangan MBBR jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sistem lumpur aktif. Hal ini dapat dikaitkan dengan hal berikut.
1) Gaya geser yang diterapkan pada pembawa melalui energi pencampuran (misalnya aerasi) secara efektif mengontrol ketebalan biofilm pada pembawa, sehingga mempertahankan aktivitas biologis total yang tinggi.
2) Kemampuan untuk mempertahankan biomassa khusus tingkat tinggi dalam kondisi tertentu di dalam setiap reaktor, tidak bergantung pada total HRT sistem.
3) Kondisi aliran turbulen dalam reaktor mempertahankan laju difusi yang diperlukan.
Reaktor moving bed dapat digunakan untuk menghilangkan BOD, nitrifikasi dan denitrifikasi, dan dengan demikian dapat digabungkan ke dalam proses yang berbeda. Tabel 1-1 merangkum berbagai proses MBBR. Penentuan proses yang paling efisien berkaitan dengan faktor-faktor berikut.
1) Kondisi lokal, termasuk tata letak dan penampang hidrolik (elevasi) instalasi pengolahan air limbah.
2) Proses pengolahan yang ada dan kemungkinan memodifikasi fasilitas dan kolam yang ada.
3) Targetkan kualitas air.
Tabel 1-1 Ringkasan Proses MBBR
| Tujuan pemrosesan | Proses |
|
MBBR tunggal MBBR beban tinggi ditempatkan sebelum proses lumpur aktif |
|
| Nitrifikasi |
MBBR tunggal MBBR ditetapkan setelah perawatan sekunder JIKA |
| Denitrifikasi denitrifikasi |
MBBR saja dan pasca denitrifikasi, MBBR saja dan pasca denitrifikasi, MBBR saja dan sebelum dan sesudah denitrifikasi, Pasca-MBBR untuk denitrifikasi limbah nitrifikasi. |
For moving bed reactors, the effective net biofilm area is the key design parameter, and the load and reaction rate can be expressed as a function of the carrier surface area, so the carrier surface area becomes a common and convenient parameter to express the performance of MBBR. the load of MBBR is often expressed as the carrier surface area removal rate (SAAR) or the carrier surface area loading (SALR). When the concentration of the host substrate is low (e.g., S>>K), the substrate removal rate of MBBR is zero-level response. When the main substrate concentration is low (e.g. S>>K), laju penghilangan substrat MBBR merupakan reaksi orde pertama. Dalam kondisi terkendali, laju penghilangan luas permukaan pembawa (SAAR) dapat dinyatakan sebagai fungsi dari pembebanan luas permukaan pembawa (SALR), seperti ditunjukkan dalam Persamaan (1-1).
r =rmaks-[L/(K+L)] (1-1)
r - tingkat penghapusan (g/(m2 -d));
rmaks- tingkat penghapusan maksimum (g/(m2 -d)).
L - laju pemuatan (g/(m2 -d)).
K - konstanta setengah saturasi.
2.2Penghilangan Zat Berkarbon
Pemuatan luas permukaan (SALR) pembawa yang diperlukan untuk menghilangkan karbon bergantung pada tujuan pengolahan yang paling penting dan metode pemisahan air lumpur.
Tabel 1-2 memberikan rentang pemuatan BOD yang umum digunakan untuk berbagai tujuan aplikasi. Nilai pembebanan yang lebih rendah harus digunakan ketika nitrifikasi berada di hilir. Beban tinggi hanya boleh digunakan jika hanya mempertimbangkan penghilangan karbon. Pengalaman menunjukkan bahwa untuk menghilangkan karbon, oksigen terlarut dalam fase cair utama sebesar 2-3 mg/L sudah mencukupi dan peningkatan lebih lanjut dalam konsentrasi oksigen terlarut tidak berarti untuk meningkatkan laju penghilangan luas permukaan pembawa (SARR).
Tabel 1-2 Nilai pemuatan BOD umum
| Tujuan Aplikasi |
BOD per satuan luas permukaan pembawa (SALR) (g/m2.d) |
| Beban tinggi (75%-80% Penghapusan BOD ) | 20 |
| Beban tinggi (80%-90% Penghapusan BOD ) | 5-15 |
| Beban Rendah (Sebelum nitrifikasi) | 5 |
2.3 Desain MBBR Beban Tinggi
Untuk memenuhi standar dasar pengolahan sekunder namun memerlukan sistem beban tinggi yang kompak, pertimbangkan untuk menggunakan reaktor unggun bergerak
Ketika MBBR beroperasi pada beban tinggi, nilai pembebanan luas permukaan pembawa (SALR) yang dimilikinya juga tinggi. Ketika MBBR dioperasikan pada beban tinggi, nilai pembebanan luas permukaan pembawa (SALR) tinggi, dan tujuan utamanya adalah menghilangkan BOD yang terlarut dan mudah terurai dari air influen. pada beban tinggi, biofilm yang tertumpah kehilangan sifat pengendapannya, sehingga koagulasi kimia, flotasi udara, atau proses kontak padatan sering digunakan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dari limbah MBBR beban tinggi. Namun secara umum proses ini merupakan proses sederhana yang dapat memenuhi standar dasar pengobatan sekunder dengan HRT singkat. Hasil studi MBBR high loading disajikan pada Gambar 1-3. Gambar 1-3(a) menunjukkan bahwa MBBR sangat efektif dalam menghilangkan COD dan pada dasarnya linier pada rentang muatan yang luas. Gambar 1- 3 (b) mengilustrasikan bahwa pengendapan limbah MBBR sangat buruk, bahkan pada tingkat luapan permukaan yang sangat rendah, sehingga menunjukkan bahwa strategi penangkapan padatan yang ditingkatkan memang diperlukan. Proses kontak MBBR/padatan digunakan di Instalasi Pengolahan Air Limbah Mao Point di Selandia Baru. Gambar 1-4 menunjukkan hubungan antara penghilangan BOD terlarut dan total pemuatan BOD influen di pabrik ini. Gambar 1-4 mengilustrasikan bahwa nilai tipikal penghilangan BOD untuk MBBR dengan beban tinggi adalah 70% hingga 75%. Bioflokulasi dan pengolahan lebih lanjut dengan proses kontak padatan memungkinkan proses tersebut memenuhi standar dasar untuk pengolahan sekunder.
● Gambar 1-3
(a) Tingkat penghilangan COD pada beban tinggi.
(b) Sedimentasi biofilm yang terlepas pada kondisi beban tinggi buruk
● Gambar 1-4 Hubungan antara laju penghilangan BOD terlarut dan total beban BOD dalam MBBR beban tinggi
2.4 Desain MBBR Beban Konvensional
Ketika proses pengolahan sekunder konvensional dipertimbangkan, reaktor unggun bergerak dapat dipilih. Dalam hal ini, 2 MBBR berurutan dalam satu baris dapat memenuhi persyaratan perawatan (tingkat perawatan sekunder).
Tabel 1- 4 merangkum penghapusan BOD7 di empat IPAL. Keempat IPAL menggunakan MBBR yang dimuat secara konvensional dengan muatan organik MBBR sebesar 7-10 gBOD7 /( m2 -d) (pada 10 derajat ); sebelum MBBR, bahan kimia diterapkan untuk flokulasi dan penghilangan fosfor, dan peningkatan pemisahan bahan tersuspensi juga diterapkan.
2.5 Desain MBBR Beban Rendah
Ketika MBBR ditempatkan sebelum reaktor nitrifikasi, pilihan desain yang paling ekonomis adalah mempertimbangkan penggunaan MBBR untuk penghilangan organik. Hal ini memungkinkan reaktor unggun bergerak nitrifikasi di hilir MBBR mencapai laju nitrifikasi yang tinggi. Jika beban BOD MBBR nitrifikasi tidak dikurangi secara memadai, laju nitrifikasi akan berkurang secara signifikan, sehingga menyebabkan reaktor berada dalam keadaan tidak efisien.
Gambar {{0}} (a) menunjukkan pengaruh peningkatan pemuatan BOD pada laju nitrifikasi pembawa. Ini adalah contoh beban BOD yang tinggi yang menyebabkan beban nitrifikasi berlebihan di bagian selanjutnya ketika bahan organik dihilangkan di bagian depan. Dalam contoh ini, laju nitrifikasi adalah 0,8 g/(m2 -d). Ketika beban BOD adalah 2 g/(m2 -d) dan oksigen terlarut dalam cairan utama adalah 6 mg/L. Namun, ketika beban BOD meningkat menjadi 3 g/(m2 -d), laju nitrifikasi adalah 0,8 g/(m2 -d). Namun, ketika beban BOD ditingkatkan menjadi 3 g/(m2 -d), laju nitrifikasi menurun sekitar 50%. Untuk mengatasi hal ini, operator dapat meningkatkan konsentrasi oksigen terlarut dalam fase cair utama atau meningkatkan rasio pengisian untuk mengurangi laju pembebanan permukaan. Namun, penting untuk dicatat bahwa pendekatan seperti itu tidak boleh digunakan dalam perancangan karena kurang ekonomis dan efektif. Selanjutnya, ketika merancang MBBR untuk penghilangan BOD, pendekatan konservatif harus diambil, memilih tingkat pemuatan yang rendah untuk ukuran guna mendapatkan efisiensi maksimum dalam MBBR nitrifikasi hilir.
Gambar 1-6(b) menunjukkan laju nitrifikasi dari tiga MBBR aerobik dari rangkaian tersebut. Pada Gambar 6(b), pembawa dalam setiap MBBR telah dihapus untuk uji coba kecil laju nitrifikasi. Subtes berlangsung selama 6 minggu dan dilaksanakan sebanyak dua kali. Pada setiap subtes, kondisi ketiga reaktor subtes hampir sama (misalnya oksigen terlarut, suhu, pH, dan konsentrasi awal nitrogen amonia). Hasil pengujian menunjukkan bahwa reaktor pertama memiliki beban COD terlarut tertinggi (5,6 g/(m2 -d)) dan hampir tidak ada efek nitrifikasi, namun sangat berhasil menghilangkan beban COD. Hal ini ditunjukkan oleh dua aspek berikut.
(1) Laju nitrifikasi reaktor tahap kedua tinggi dan mendekati laju nitrifikasi tahap ketiga.
(2) Loading COD terlarut tahap kedua dan ketiga tidak berbeda nyata.
Untuk desain reaktor beban rendah, penting untuk memilih beban luas permukaan pembawa (SALR) secara konservatif. Persamaan berikut dapat digunakan untuk mengoreksi pembebanan luas permukaan pembawa (SALR) berdasarkan suhu limbah:
LT=L101.06(T-10)
LT - beban pada suhu T.
L10 -10 derajat pada beban 4,5 g/(m2 -d).
● Gambar 1-6
(a) Pengaruh pemuatan BOD dan oksigen terlarut terhadap laju nitrifikasi pada 15 derajat.
(b) Perbedaan laju nitrifikasi MBBR yang berbeda pada seri MBBR
2.6 Nitrifikasi Teknologi MBBR
Ada beberapa faktor yang mempunyai dampak signifikan terhadap kinerja nitro MBBR dan harus dipertimbangkan saat merancang nitro MBBR. Faktor terberat adalah.
(1) Pemuatan organik.
(2) Konsentrasi oksigen terlarut.
(3) Konsentrasi amonia.
(4) Konsentrasi limbah.
(5) pH atau alkalinitas.
Gambar 1- 6 mengilustrasikan bahwa untuk mendapatkan laju nitrifikasi yang memuaskan pada MBBR nitrifikasi di hilir, penting untuk menghilangkan bahan organik dari limbah di MBBR hulu; jika tidak, biofilm heteroksik akan bersaing dengannya untuk mendapatkan ruang dan oksigen, sehingga mengurangi (memadamkan) aktivitas nitrifikasi biofilm. Laju nitrifikasi meningkat seiring dengan menurunnya muatan organik hingga oksigen terlarut menjadi faktor pembatas. Hanya pada konsentrasi amonia yang sangat rendah (<2 mgN/l) does the available substrate (ammonia) become the limiting factor. It is thus the concentration of ammonia that is an issue when complete nitrification is required. In this case, 2 sequential reactors can be considered, with the first stage being limited by oxygen and the second by ammonia. As with all biological treatment processes, temperature has a significant effect on nitrification rates, but this can be mitigated by increasing the dissolved oxygen within the MBBR. As alkalinity decreases to very low levels, nitrification rates within the biofilm begin to be limited. Each of the important factors that affect nitrification are discussed below.
Pada konsentrasi alkalinitas dan amonia yang cukup (setidaknya pada awalnya), laju nitrifikasi akan menurun seiring dengan penambahan bahan organik
meningkat hingga oksigen terlarut menjadi faktor pembatas. Dalam biofilm nitrifikasi yang berkembang dengan baik, konsentrasi oksigen terlarut akan membatasi laju nitrifikasi pada pembawa hanya jika rasio O2 terhadap NH4+-N di bawah 2.0. Tidak seperti sistem lumpur aktif, dalam kondisi oksigen terbatas, laju reaksi dalam reaktor unggun bergerak menunjukkan hubungan linier atau mendekati linier dengan konsentrasi oksigen terlarut dalam badan fase cair. Hal ini mungkin disebabkan oleh fakta bahwa aliran oksigen melintasi membran cairan stasioner ke dalam biofilm mungkin merupakan langkah penting dalam membatasi transfer oksigen. Peningkatan konsentrasi oksigen terlarut dalam fase cair utama meningkatkan gradien konsentrasi oksigen terlarut dalam biofilm. Pada tingkat aerasi yang lebih tinggi, peningkatan energi pencampuran juga berkontribusi terhadap transfer oksigen dari fase cair utama ke biofilm. Seperti dapat dilihat pada Gambar 1- 6(a), jika beban organik dijaga konstan (misalnya, ketebalan dan komposisi biofilm konstan), hubungan linier antara laju nitrifikasi dan konsentrasi oksigen terlarut dapat diharapkan. Gambar 1-7 menjelaskan bahwa peningkatan oksigen terlarut dalam fase cair utama berkontribusi terhadap laju nitrifikasi hingga konsentrasi amonia dalam fase cair utama berkurang ke tingkat yang sangat rendah.
● Gambar 1-7 Pengaruh oksigen terlarut pada konsentrasi amonia rendah
Untuk biofilm nitrifikasi "murni" yang berkembang dengan baik, konsentrasi amonia dalam fase cair utama tidak mempengaruhi laju reaksi hingga O2:NH4+- N mencapai 2 hingga 5. Beberapa contoh O2:NH{{6} } N diberikan pada Tabel 1-5.
Tabel 1-5 Beberapa contoh O:NHa+- N
| Referensi | O2:NH4+- N |
| Hem(1994) |
＜2(Pembatasan oksigen) 2.7(O Kritis2 konsentrasi=9-20mg/L) 3.2(O Kritis2 konsentrasi=6mg/L) ＞5 (Pembatasan amonia) |
| Bonomo (2000) |
＞3-4 (Pembatasan amonia) ＜1-2 (Pembatasan oksigen) |
Desain MBBR sering kali dimulai dengan nilai ambang batas 3,2. Nilai ambang batas dapat disesuaikan. Dengan menggunakan persamaan (1-3), konsentrasi amonia pada nilai ambang batas ini dapat digunakan untuk memperkirakan laju nitrifikasi yang sesuai dan digunakan sebagai dasar perancangan.
rNH3-N= k × (SNH3-N) (n) (1-3)
rNH3-N-laju nitrifikasi (g rNH3-N /(m2 -d)
k - konstanta laju reaksi (tergantung lokasi dan suhu).
SNH3-N - konsentrasi substrat yang membatasi laju reaksi.
n - jumlah tahap reaksi (tergantung lokasi dan suhu).
Konstanta laju reaksi (k) dengan ketebalan biofilm dan difusi substrat pembatas pada konsentrasi oksigen terlarut tertentu. Koefisien terkait dengan Jumlah tingkat reaksi (n) terkait dengan film cair yang berdekatan dengan biofilm. Ketika aliran turbulen kuat dan lapisan film cair stasioner tipis, tingkat reaksi cenderung {{0}}.5; ketika aliran turbulen lambat dan lapisan cairan stasioner tebal, tingkat reaksi cenderung 1,0. Pada titik ini, difusi menjadi faktor pembatas laju.
Konsentrasi amonia pada nilai kritis (SNH3-N) dapat diperkirakan dari rasio kritis dan konsentrasi oksigen terlarut desain dalam fase cair utama, seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Meningkatkan konsentrasi oksigen terlarut dalam fase cair utama dapat membantu mengurangi rasio kritis, namun tidak terlalu berhasil. Juga, pertimbangkan kasus di mana bakteri heterotrofik bersaing untuk mendapatkan ruang di bawah beban reaktor dan kondisi pencampuran tertentu, sehingga mengurangi aliran oksigen melalui lapisan heterotrofik pada biofilm.
(SNH3-N)=1.72mg-N/L=(6mgO2/L - 0.5O2/L)/3.2
Dengan mengambil SNH{{0}}N sebagai 1,72, dengan asumsi konstanta laju reaksi k=0,5 dan tahap reaksi 0,7, persamaan (1- 3) dapat dihitung sebagai berikut.
rNH3-}N=0.73g/(m2 -d)=0.5×1.720.7
Saat mempertimbangkan pengaruh suhu pada MBBR nitrifikasi, ada beberapa faktor yang penting. Perlu dipertimbangkan bahwa suhu limbah dalam MBBR secara intrinsik dapat mempengaruhi proses kinetik nitrifikasi biologis; laju difusi substrat masuk dan keluar biomassa; dan viskositas cairan, yang pada gilirannya mungkin mempunyai efek riak pada energi geser pada ketebalan biofilm. Pengaruh suhu terhadap laju reaksi makroskopis yang dijelaskan di atas dapat dinyatakan dengan hubungan berikut.
kT2= kT1-θ(T2-T1) (1-4)
kT1 - konstanta laju reaksi pada suhu T1.
kT2 - konstanta laju reaksi pada suhu T2.
θ - koefisien suhu.
Meskipun ketergantungan kinetika nitrifikasi pada suhu pada suhu desain musim dingin mengurangi laju nitrifikasi MBBR, peningkatan konsentrasi biofilm pada pembawa dapat diamati pada suhu rendah, dan sebagai tambahan, konsentrasi oksigen terlarut dalam reaktor dapat ditingkatkan, yang keduanya mengurangi efek negatif suhu pada laju nitrifikasi. Pada suhu limbah yang lebih rendah, biomassa (g/m2) teramati lebih tinggi. Selain itu, konsentrasi oksigen terlarut dalam fase cair utama dapat ditingkatkan tanpa meningkatkan laju aerasi karena oksigen di dalamnya disebabkan oleh kelarutan yang lebih tinggi pada cairan bersuhu rendah. Hal ini mengarah pada hasil akhir bahwa meskipun aktivitas biofilm lebih tinggi daripada aktivitas biofilm (g NH3-N/(m2 -d) ± g SS/ m2) menurun, namun aktivitas nitrifikasi per unit luas permukaan pembawa masih dapat dipertahankan pada tingkat yang tinggi. Variasi musiman biomassa dengan suhu limbah untuk MBBR nitrifikasi tersier diberikan pada Gambar 1- 8(a). Ketika suhu limbah meningkat dari 〈15 derajat menjadi 〉15 derajat antara bulan Mei dan Juni, konsentrasi biomassa turun tajam. Gambar 1- 8 (b) membagi data menjadi dua zona sesuai dengan suhu limbah (〈15 derajat dan 〉15 derajat). Meskipun aktivitas spesifik biofilm menurun pada suhu 〈15 derajat, kinerja makroskopis reaktor tetap tinggi karena konsentrasi total biomassa yang lebih tinggi dan konsentrasi oksigen terlarut yang lebih tinggi (disebabkan oleh peningkatan kelarutan gas pada suhu rendah). Fenomena yang diamati ini menunjukkan bahwa laju reaksi permukaan makroskopis pada pembawa dapat dipertahankan pada tingkat tinggi di bawah kondisi suhu rendah, meskipun laju pertumbuhan bakteri nitrifikasi berkurang, karena adaptasi biofilm.
● Gambar 1-8 (a) Variasi musiman konsentrasi biomassa dan suhu dalam MBBR dengan nitrifikasi tersier.
(b) Hubungan antara aktivitas nitrifikasi dan konsentrasi oksigen terlarut pada kondisi suhu berbeda
2.7 Denitrifikasi Tangki MBBR
Reaktor moving bed telah berhasil digunakan dalam proses denitrifikasi sebelum, sesudah dan gabungan. Berbeda dengan bio lain yang sama dengan proses denitrifikasi material, faktor yang harus diperhatikan dalam perancangannya adalah.
1) Sumber karbon yang sesuai dan rasio karbon terhadap nitrogen yang sesuai di dalam reaktor.
2) Tingkat denitrifikasi yang diinginkan.
3) Suhu limbah.
4) Oksigen terlarut di air kembali atau air hulu.
2.7.1 Reaktor Biofilm Moving Bed Dengan Pra-Denitrifikasi
Ketika penghilangan BOD, nitrifikasi, dan penghilangan nitrogen secara moderat diperlukan, MBBR dengan denitrifikasi depan sangat cocok. Untuk sepenuhnya memanfaatkan volume reaktor anoksik, air umpan harus memiliki rasio COD dan nitrogen amonia (C) yang mudah terbiodegradasi. /N). Karena tahap nitrifikasi MBBR memerlukan peningkatan oksigen terlarut, oksigen terlarut dalam refluks mempunyai dampak signifikan terhadap kinerja MBBR. Hal ini menghasilkan batas atas rasio refluks yang paling ekonomis (Q reflux/Q influent) dalam produksi. Di atas nilai ini, efisiensi denitrifikasi secara keseluruhan menurun ketika aliran balik semakin ditingkatkan. Jika sifat limbah cocok untuk denitrifikasi front-end, laju penghilangan nitrogen umumnya antara 50% dan 70% dengan rasio pengembalian (1:1) hingga (3:1). Dalam praktik produksi, laju denitrifikasi dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti: lokasi, perbedaan musiman dalam sifat limbah (misalnya C/N), konsentrasi oksigen terlarut yang dibawa ke dalam reaktor, dan suhu limbah.
2.7.2 Reaktor Biofilm Moving Bed Dengan Pasca Denitrifikasin
When the degradable carbon in the wastewater is naturally insufficient, or has been consumed by upstream processes, or when the wastewater treatment plant occupies an area subject to when the need for concise and high-speed denitrification is limited, MBBR with posterior denitrification can be considered. because the denitrification performance is not affected by internal circulation or carbon source, the posterior denitrification process can achieve high denitrification rates (>80%) dengan HRT singkat.
Jika persyaratan BOD dan nitrat limbah lebih ketat, pasca-denitrifikasi mungkin diperlukan setelah MBBR aerasi kecil. pengalaman operasional menunjukkan bahwa jika terjadi proses sedimentasi di hulu, mungkin terdapat konsentrasi fosfor pasca denitrifikasi yang tidak mencukupi untuk sintesis sel, dan kinerja denitrifikasi mungkin terhambat pada titik tersebut.
Ketika karbon terisi berlebihan, laju penghilangan luas permukaan pembawa nitrat (SARR) maksimum dari sumber karbon yang diterapkan bisa lebih besar dari 2g/(m2 -d). Laju penghilangan luas permukaan nitrat untuk sumber karbon berbeda dan suhu berbeda diberikan pada Gambar 2-9.
● Gambar 1-9 Laju penghilangan luas permukaan pembawa dengan sumber karbon berbeda sebagai fungsi suhu
2.7.3 Gabungan Reaktor Biofilm Lapisan Bergerak Pra/Pasca Denitrifikasi
Reaktor lapisan bergerak dengan denitrifikasi depan dan belakang dapat digabungkan, sehingga memanfaatkan keekonomian denitrifikasi depan. Desain reaktor denitrifikasi depan dapat dianggap sebagai tangki aerasi di musim dingin. Desainnya mungkin mempertimbangkan untuk menggunakan reaktor denitrifikasi depan sebagai tangki aerasi di musim dingin. Hal ini dikarenakan.
1) Meningkatkan volume tangki reaksi aerasi membantu meningkatkan nitrifikasi.
2) Suhu air yang lebih rendah dapat menyebabkan peningkatan konsentrasi oksigen terlarut dan penurunan COD terlarut, yang dapat mempengaruhi efektivitas denitrifikasi front-end.
3) Di musim dingin, reaktor pasca-denitrifikasi dapat melakukan semua tugas denitrifikasi.
2.7.4 Agitasi Denitrifikasi
Dalam MBBR denitrifikasi, mixer mekanis submersible yang dipasang di rel telah digunakan untuk mensirkulasikan dan mencampur cairan di dalam reaktor.
tubuh dan pembawa. Aspek-aspek berikut harus dipertimbangkan secara khusus ketika merancang agitator: (1) lokasi dan arah agitator; (3) Jenis pengaduk; (3) mengaduk energi.
Kepadatan relatif pembawa biofilm adalah sekitar 0,96, sehingga akan mengapung di air tanpa menggunakan energi, yang berbeda dengan proses lumpur aktif. Ketika tidak ada energi yang digunakan dalam proses lumpur aktif, padatan (lumpur) akan mengendap.
Oleh karena itu, dalam MBBR, pengaduk harus ditempatkan dekat dengan permukaan air tetapi tidak terlalu dekat dengan permukaan air, jika tidak maka akan menimbulkan pusaran pada permukaan air kembali dan kemudian membawa udara ke dalam reaktor. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1-10, pengaduk harus dimiringkan sedikit ke bawah sehingga pembawa dapat didorong lebih dalam ke dalam reaktor. Umumnya, MBBR non-aerasi memerlukan energi 25 hingga 35 w/m3 untuk mengaduk seluruh pembawa. Agitasi MBBR denitrifikasi harus dipertimbangkan secara khusus. Tidak semua agitator cocok digunakan di MBBR dalam jangka waktu lama. Produsen pengaduk (ABS), dengan menggunakan beberapa unit MBBR, telah mengembangkan pengaduk ABS123K yang secara khusus cocok untuk reaktor unggun bergerak. Pengaduk ini terbuat dari bahan stainless steel dengan pengaduk yang melengkung ke belakang sehingga mampu menahan abrasi pengaduk oleh pembawanya. Untuk mencegah kerusakan pada pembawa dan keausan pengaduk, pengaduk ABS123K memiliki batang bundar 12 mm yang dilas di sepanjang sayap baling-baling. Bila digunakan pada reaktor moving bed, kecepatan pengaduk ABS123K cukup rendah (90 rpm pada 50 Hz dan 105 rpm pada 60 Hz). Energi pencampuran yang diperlukan untuk mengagitasi MBBR denitrifikasi berkaitan dengan rasio pengisian pembawa dan pertumbuhan biofilm yang diharapkan. Pengalaman praktis menunjukkan bahwa agitasi lebih efisien pada rasio pengisian pembawa yang rendah (mis<55%). At higher fill ratios, it is difficult for the agitator to circulate the carriers and therefore high carrier fill ratios should be avoided. Low filling ratios and correspondingly high carrier surface loadings increase the biofilm concentration and thus sink the carrier, making it easier for the stirrer to stir the carrier and circulate it in the reactor. From this point of view, it is important to choose the appropriate denitrification reactor size, as a proper reactor size allows for a filling ratio and mechanical stirring to be compatible.
● Gambar 10
(a) Pengaduk ABS123K menghadap ke permukaan air dan dimiringkan 30 derajat ke bawah untuk mendorong pembawa lebih dalam ke dalam reaktor;
(b) MBBR denitrifikasi yang beroperasi di instalasi pengolahan air limbah
2.8 Pra-Pemrosesan
Seperti teknologi biofilm terendam lainnya, air umpan ke MBBR memerlukan perlakuan awal yang tepat. Untuk mendapatkan kisi-kisi dan sedimentasi yang baik, diperlukan untuk menghindari akumulasi jangka panjang dari bahan-bahan inert yang berbahaya seperti puing-puing, plastik dan pasir di MBBR. Karena MBBR sebagian diisi dengan pembawa, bahan inert ini sulit dihilangkan setelah memasuki MBBR. Ketika pengolahan primer tersedia, produsen MBBR umumnya menyarankan agar celah jeruji tidak lebih besar dari 6 mm, dan jika tidak tersedia pengolahan primer, jeruji halus berukuran 3 mm atau kurang harus dipasang. Selain itu, jika ditambahkan MBBR pada proses eksisting, maka tidak perlu menambah kisi-kisi lagi jika level pengolahan eksisting sudah tinggi.
2.9 Pemisahan MBBR Padat-Cair
Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, proses moving bed sangat fleksibel dari sudut pandang pemisahan padat-cair yang besar. Efek pengolahan biologis dari proses moving bed tidak bergantung pada langkah pemisahan padat-cair, sehingga unit pemisahan padat-cairnya dapat bervariasi. Selain itu, konsentrasi padatan limbah MBBR setidaknya satu tingkat lebih rendah dibandingkan konsentrasi pada proses lumpur aktif. Oleh karena itu, berbagai teknologi pemisahan padat-cair telah berhasil diterapkan pada MBBR, yang dapat dikombinasikan dengan teknologi pemisahan padat-cair yang sederhana dan efisien seperti flotasi udara atau tangki sedimentasi dengan kepadatan tinggi di mana harga lahan sangat mahal. Dalam retrofit instalasi pengolahan air limbah yang ada, tangki pengendapan yang ada dapat digunakan untuk pemisahan padatan di MBBR.
2.10 Pertimbangan Saat Merancang MBBR
Berikut ini sangat penting untuk desain MBBR.
2.10.1 MBBR Laju Aliran Perjalanan (Laju Aliran Horizontal)
The peak flow rate (flow divided by reactor cross-sectional area) at peak flow through the MBBR must be considered in the design with a small flow rate (e.g. 20m/h), the carriers can be evenly distributed in the reactor. Too high travel flow rate (e.g. >35m/jam), pembawa akan terakumulasi di jaringan pencegat dan menghasilkan kerugian head yang besar. Terkadang kondisi hidrolik pada laju aliran puncak akan menentukan geometri dan jumlah rangkaian MBBR. Berkonsultasi dengan pabrikan dan menentukan laju aliran perjalanan yang sesuai adalah penting untuk desain MBBR. Rasio aspek reaktor juga merupakan faktornya. Secara umum, rasio aspek yang kecil (misalnya 1:1 atau kurang) membantu mengurangi penyimpangan pembawa menuju jaringan pencegat pada laju aliran puncak dan memungkinkan distribusi pembawa yang lebih seragam di dalam reaktor.
2.10.2 Masalah Busa Tangki MBBR
Masalah busa tidak umum terjadi di MBBR, namun rentan terjadi saat penyalaan atau pengoperasian yang buruk. Karena dua dinding partisi di tengah kolam kontinu lebih tinggi dari permukaan air, maka busa akan terbatas pada MBBR. Jika busa harus dikontrol, penggunaan bahan antibusa dianjurkan. Penggunaan pencegah busa akan menutupi pembawa dan menghambat difusi substrat ke biofilm, yang dapat mempengaruhi kinerja MBBR. Pencegah busa silisida tidak boleh digunakan karena tidak kompatibel dengan wadah plastik.
2.10.3 Izin Tempat Tidur Pengangkut dan Penyimpanan Sementara
Untuk reaktor unggun bergerak yang dirancang dan dibangun dengan baik, meskipun kegagalan jarang terjadi, adalah bijaksana untuk mengatasi masalah bagaimana mengeluarkan pembawa dari reaktor dan menyimpannya ketika reaktor dimatikan karena pemeliharaan, dll. Tetap harus dipertimbangkan. . Semua cairan di dalam reaktor, termasuk pembawa, dapat dialirkan dengan pompa pusaran roda cekung 10cm. Jika rasio pengisian yang dirancang sesuai, pembawa dalam satu reaktor dapat dipindahkan sementara ke reaktor lain. Namun, kelemahan metode ini adalah sulitnya mengembalikan kedua reaktor ke rasio pengisian semula ketika pembawa dipindahkan kembali. Setelah pembawa dipompa kembali ke dalam reaktor, satu-satunya cara yang masuk akal untuk mengukur rasio pengisian pembawa secara akurat adalah dengan mengosongkan reaktor dan mengukur tinggi pembawa di kedua reaktor. Idealnya, terdapat kolam lain atau unit lain yang tidak terpakai yang dapat digunakan sebagai wadah penyimpanan sementara untuk pembawa, sehingga rasio pengisian reaktor asli dapat dengan mudah dipastikan.