kelompok 10 - trickling filter
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
1/16
SECONDARY TREATMENT PLANT DENGAN METODE
TRICKLING FILTER
Disusun oleh :
Ayik Abdillah 1306367851
Raras Azhaari 1306404531Christian Pratama 1306446881
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
2015
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
2/16
ii
Daftar Isi
Judul Halaman ............................................................................................................................................ i
Daftar Isi ..................................................................................................................................................... ii
Trickling Filter ............................................................................................................................................ 1
Klasifikasi Trickling Filter ........................................................................................................................... 3
Menentukan Kriteria Desain Trickling Filter ............................................................................................. 6
Kriteria Trickling Filter ...............................................................................................................................8
Contoh Soal ...............................................................................................................................................10
Daftar Pustaka ............................................................................................................................................14
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
3/16
1
1. Trickling Filter
Trickling filter adalah suatu pengolahan limbah yang menggunakan proses
attached growth yang menggunakan media berupa batu atau plastik sebagaitempat bagi mikroorganisme pengurai untuk membentuk suatu lapisan biofilm.
Pada reaktor ini air limbah dialirkan secara kontinyu melalui lapisan biofilm yang
terbentuk pada media. Kedalaman reaktor dengan menggunakan media batu
antara 0.9 – 2.5 m (3 – 8 ft) dan yang biasa digunakan rata-rata pada kedalaman
1.8 m (6 ft). Bed media batu ini biasanya berbentuk sirkulair, dan air limbah
dialirkan dari atas bed dengan menggunakan rotary distributor (Metcalf & Eddy,
1998).
Gambar 1. Tipe Trickling Filter.
Sumber : Metcalf & Eddy, 1998.
Beberapa bangunan Trickling Filter yang konvensional yang menggunakan
batu sebagai medianya kini beralih menggunakan plastik agar dapat menambah
kapasitas pengolahannya. Sehingga pada saat ini hampir semua bangunan
Trickling Filter menggunakan plastik.
Trickling Filter yang menggunakan media plastik dibangun dengan bentuk
lingkaran maupun persegi dengan kedalaman bervariasi dari 4 – 12 m (14 – 40 ft).
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
4/16
2
Gambar 2. Skema Trickling Filter.
Sumber : www.sswm.info/content/trickling-filter
Pada filter di trickling filter, terdapat pembunuh berlendir yang berkembang pada
filter tersebut (batu atau plastic) dan berisi mikroorganisme untuk biodegradasi
substrat. Dalam media filter terdapat bakteri aerobic dan fakultatif, jamur, ganggang,
dan protozoa. Bakteri fakultatif adalah organisme yang mendominasi dan membusuk
dalam air limbah dengan bakteri aerob dan anaerob, seperti Achromobacter,
Flavobacterium, Pseudomonas, dan Alcaligenes.
Pada bagian hilir filter, terdapat bakteri nitrifikasi. Jamur berguna untuk stabilisasi
limbah, namun jamur berperan penting dalam kondisi rendah pH atau dengan limbah
industri tertentu. Contoh spesies jamur yang telah diidentifikasi adalah Fusazium,
Mucor, Penicillium, Geotrichum, Sporatichum, dan berbagai ragi. (Hawkes, 1963; Higgins
dan Burns, 1975)
Mekanisme biologis dalam media filter plastik dan batu adalah berbeda. Pada
media filter plastik, terjadi pengelupasan skala kecil dari film karena adanya geseran
hidrolik, sedangkan dalam skala besar terjadi pengelupasan pada media filter batu yang
terletak di daerah beriklim sedang. Pengelupasan ini disebabkan oleh aktivitas dari
serangga larva. Serangga ini aktif dalam suhu musim semi dan menngurangi biofilm
tebal yang menumpuk selama musim dingin. Ketika menggunakan media filter batu,
effluent yang sebelum mengendap akan mengandung jumlah yang lebih tinggi dari BOD
dan TSS dari air limbah yang diterapkan (Hawkes, 1963).
http://www.sswm.info/content/trickling-filterhttp://www.sswm.info/content/trickling-filter
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
5/16
3
2. Proses Pengolahan Trickling Filter
Proses pengolahan air limbah dengan sistem trickling filter pada dasarnya
hampir sama dengan sistem lumpur aktif, di mana mikroorganisme berkembang
biak dan menempel pada permukaan media penyangga. Di dalam aplikasinya,
proses pengolahan air limbah dengan sistem trickling filter secara garis besar
ditunjukkan seperti pada gambar 3.
Gambar 3. Diagram Proses Pengolahan Trickling Filter
Sumber : Anounnymous.
Pertama, air limbah dialirkan ke dalam bak pengendapan awal untuk
mengendapkan padatan tersuspensi (suspended solids), selanjutnya air limbah
dialirkan ke bak trickling filter melalui pipa berlubang yang berputar. Dengan
cara ini maka terdapat zona basah dan kering secara bergantian sehingga terjadi
transfer oksigen ke dalam air limbah.
Pada saat kontak dengan media trickling filter , air limbah akan melakukan
kontak dengan mikroorganisme yang menempel pada permukaan media, dan
mikroorganisme inilah yang akan menguraikan senyawa polutan yang ada di
dalam air limbah.
Air limbah yang masuk ke dalam bak trickling filter selanjutnya akan keluar
melalui pipa underdrain yang terdapat di dasar bak dan keluar melalui saluran
efluen. Underdrain adalah suatu sistem yang sangat penting yang ada dibangunan Trickling Filter untuk menampung effluent dari air yang telah diolah
dan sirkulasi udara juga dapat melalui sistem underdrain tersebut. Dari saluran
efluen, air limbah kemudian dialirkan ke bak pengendapan akhir dan air
limpasan dari bak pengendapan akhir adalan merupakan air olahan.
Lumpur yang mengendap di dalam bak pengendapan selanjutnya
disirkulasikan ke inlet bak pengendapan awal. Gambar penampang bak trickling
filter dapat ditunjukkan seperti pada Gambar 3 dan Gambar 4.
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
6/16
4
Gambar 4. Penampang Bak Trickling FilterSumber : Anounymous.
Gambar 5. Penampang Bak Trickling Filter
Sumber : Anounymous.
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
7/16
5
3. Klasifikasi Trickling Filter
Fenomena lepasnya biofilm dari media disebut sebagai sloughing dan hal ini
adalah fungsi dari beban organik dan beban hidrolik pada Tricking Filter . Beban
hidrolik (hydroulik loading) memberikan kecepatan daya gerus biofilm, sedangkan
beban organik (organic loadings) memberikan kontribusi pada laju metabolisme
dalam biofilm. Berdasarkan beban hidrolik dan organik maka dapat
dikelompokkan dalam beberapa tipe, yaitu sebagai berikut
Tabel 1. Klasifikasi trcikling filter .
Sumber : Metcalf & Eddy, 1993
Tabel 2. Trickling Filter dosing rate as a function of BOD loading
BOD Loading
(kg/m³.d)
Operating Dose
(mm/pass)
Flushing Dose
(mm/pass)
0.25 10.00-30.00 ≥200
0.5 15.00-45.00 ≥200
2 30.00-90.00 ≥300
2 40.00-120.00 ≥400
3 60.00-180.00 ≥600
4 80.00-240.00 ≥800
Sumber: Metcalf & Eddy
Design
Characteristics Low rate
Intermediate
Rate High Rate High Rate Roughing
Type of packing Rock Rock Rock Plastic Rock/Plastic
Hidraulic loading
m3/m2.d 1 – 4 4 – 10 10 – 40 10 – 75 40 – 200
Organic loading
Kg BOD/m3.d
0.07 – 0.22 0.24 – 0.48 0.4 – 2.4 0.6 – 3.2 > 1.5
Recirculation ratio 0 0 – 1 1 – 2 1 – 2 0 – 2
Filter flies Many Varies Few Few Few
Sloughing Intermittent Intermittent Continous Continous Continous
Depth, m 1.8 – 2.4 1.8 – 2.4 1.8 – 2.4 3.0 – 12.2 0.9 – 6
BOD removal
efficiency, % 80 – 90% 50 – 80% 50 – 90% 60 – 90% 40 – 70%
Effluent quality Well nitrified Some
nitrification
No
nitrification
No
nitrification
No
nitrification
Power, kW/103 m
3 2 – 4 2 – 8 6 – 10 6 – 10 10 – 20
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
8/16
6
4. Menentukan Kriteria Desain Trickling Filter
Untuk mendesain Trickling Filters, diperlukan untuk memperhatikan sistem
distribusinya. Pada umumnya Rotary hydraulic distribution digunakan sebagai
standar dalam proses Trickling Filters. Selain, Rotary hydraulic distribution, fixed
nozzle juga dapat digunakan sebagai standar dalam proses ini. Fixed nozzle
berbentuk persegi yang digunakan pada reaktor. Berikut adalah alur bagaimana
menentukkan kriteria desain trickling filter .
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
9/16
7
Diketahui Nilai Debit
dan BOD
S0 = 70% dari BOD awal
St = asumsi BOD removal
efficiency
SOR =.:.
:
R : asumsi Recirculation Ratio
Nilai St sesuai dengan nilai asumsi
BOD removal efficiency
Menentukan dimensi bak Trickling
Filter
Menghitung nilai kT
kT = k20 (1.035)T - 20
Menghitung Beban Hidrolik
q = 2
H : asumsi sesuai kriteria
Jika nilai q sudah memenuhi
kriteria maka dilanjutkan dengan
menghitung nilai A A =
ℎ
Volume Packing
V = A x H
Waktu tinggal (detention time)
td = H / (beban hidrolik)0.67
Rotatory Ditributor
Asumsi : wet rate Asumsi wet rate = 0.5 L/m2
Beban sirkulasi = Asumsi rate – Beban Hidrolik
Rasio resirkulasi = beban sirkulasi : beban hidrolik
Hitung BOD Loading
BOD Loading = Q x S0 / V
Menentukan Flushing rate dan Dosing
rate sesuai dengan BOD loading sesuaitabel 9-3 hal 899 Metcalf & Eddy
Jika tidak sesuai kriteria
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
10/16
8
5. Kriteria Trickling Filters
Media
Media dalam trickling terbuat dari berbahan yang keras, kuat, tahan
terhadap tekanan, tahan terhadap kurun waktu yang lama, dan memiliki luas
permukaan per unit volume tinggi. Pada umumnya menggunakan kerikil,
antrasit, batu bara, dan batu kali. Diameter media berukuran 2.5 cm hingga
7.5 cm. diameter media ini tidak bisa terlalu kecil karena akan terjadi
penyumbatan. Semakin luas permukaan media, semakin besar
mikroorganisme yang hidup. Tebal dari media trickling filter adalah berkisar 1
meter hingga 4 meter. Semakin besar ketebalannya, semakin besar total luas
permukaan yang akan ditumbuhi mikroorganisme.
Pada media ini terdapat lapisan yang terdiri dari mikroorganisme
yang berguna untuk menguraikan substrat yang akan dihilangkan dari limbah
tersebut. Dalam proses ini, terdapat bakteri fakultatif yang mengikat zat-zat
organik.
Gambar 6. Media Pada Trickling Filter
Sumber : www.bridgat.com
Waktu Tinggal
Waktu tinggal ini digunakan untuk pendewasaan mikroorganisme
yang tumbuh diatas media. Masa ini dilakukan 2-6 Minggu. Hal ini bertujuan
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
11/16
9
untuk mikroorganisme dapat menguraikan bahan organik dan tumbuh
membentuk lapisan biofilm.
Pertumbuhan pada mikroorganisme pada batu kali akan mulai
terbentuk pada hari ke 3.
pH
pH yang digunakan berkisar 4-9.5 dengan pH optimum 6.5-7.5.
Temperatur
Suhu yang optimum terjadi pada 25-37˚C. suhu ini akan
mempengaruhi kecepatan reaksi proses biologis dan efesiensi juga
dipengaruhi oleh suhu.
Aerasi
Udara harus masuk kedalam sistem karena oksigen berpengaruh
pada proses penguraian yang dilakukan oleh mikroorganisme.
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
12/16
10
6. Contoh Soal :
Diketahui Q = 2000 m3/hari, BOD = 240 mg/L, dan T2 = 30
0C.
1. Menghitung nilai S0
Nilai S0 adalah 30% dari nilai BOD awal karena telah melewati proses primary
treatment. Maka S0 = 70% x 240 = 168 mg/L.
2. Menghitung Nilai St
Untuk menghitung nilai St perlu ditentukan BOD Removal Efficiency. Berdasarkan
Metcalf & Eddy BOD Removal Efficiency berada pada rentang 60 – 90% sehingga
kami mengasumsikan BOD Removal Efficiency adalah 80%. Maka St = 20% x 168
= 33.6 mg/L (sisa).
3. Menghitung Nilai SOR
Untuk menghitung nilai SOR perlu ditentukan nilai Recirculation Ratio.
Berdasarkan Metcalf & Eddy, Recirculation Ratio berada pada rentang 1 – 2
sehingga kami memilih 1. Dengan persamaan berikut :
(S0.Q) + (St.RQ) = SOR (Q + RQ)
SOR =.: .:
SOR =168:33.6
1:1 = 100.8 mg/L Dengan nilai efisiensi yang telah ditentukan maka dapat dihitung nilai St
St = 20% x 100.8 = 20.16 mg/L
4. Menghitung Dimensi Bak
Untuk menghitung dimensi bak digunakan rumus sebagai berikut :
k2 = k1 (D1/D2)0.5
(S1/S2)0.5
dengan nilai k1 = 0.21 (L/s)0.5
/ m2
untuk limbah domestik (Tabel 9.2 Metcalf &
Eddy), maka :
k20 = k1 (6.1/3)0.5
(150/104.5)0.5
k20 = 0.358 (L/s)0.5
m2
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
13/16
11
5. Menghitung k2 pada suhu 300C
kT = k20 (1.035)T - 20
k30 = 0.358(1.035)10
= 0.5 (L/s)0.5
m2
6. Menghitung Beban Hidrolik
Untuk menghitung beban hidrolik diasumsikan kedalamannya adalah 2 m. Sesuai
dengan tabel pada buku Metcalf &Eddy dimana rentang kedalaman adalah 1.8 –
2.4 m. Untuk menghitung beban hidrolik digunakan rumus sebagai berikut :
q = 2
= 0.5 2..2 = 0.386 (L/m
2.s)
= 33.35 (m3/m
2.hari)
Sesuai dengan kriteria dimana rentang untuk q adalah 10 m3/m
2.hari < q < 40
m3/m
2.hari.
7. Menghitung Luas
Untuk menghitung luas dapat digunakan rumus
A =
ℎ =2000 /ℎ
33.35 = 59.97 m
2= 60 m
2
8. Menghitung Volume Packing
Untuk menghitung Volume Packing dapat digunakan rumus
V = A x H = 60 x 2 = 120 m3
9. Menghitung Diameter
Maka diperoleh diameter = √ 4 = √ 4 60 = 8.74 m = 9 m Setelah itu dilakukan koreksi volume packing:
V = ¼ π D2 H = (¼)(π)(9)
2(2) = 127.23 m
3
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
14/16
12
10. Menghitung waktu detensi
Untuk menghitung waktu detensi digunakan rumus :
td = (H / beban hidrolik)0.67 = 2 (33.35 . ). = 1.6 jam
11. Menghitung Recirculation Rate dan Recirculation Ratio
Asumsi wet rate = 0.5 L/m2 (sumber : Metcalf & Eddy halaman 921)
Beban Hidrolik = 0.386 L/m2.s
Beban sirkulasi = Asumsi rate – Beban Hidrolik
Beban sirkulasi = 0.5 – 0.386 = 0.114 L/m2.s
Rasio resirkulasi = beban sirkulasi : beban hidrolik
Rasio resirkulasi = (0.114/0.386) = 0.29
12. Menghitung Pumping Rate
q + qr = 0.5 L/m2.s
Total pumping rate = (0.5 L/m2.s)(60 m2) = 30 L/s = 108 m3/jam
13. Menghitung BOD Loading
BOD Loading = Q x S0 / V
=2000 (.)120
= 1.68 kg/m3.hari
Oleh karena BOD Loading 1.68 kg/m3.hari maka Dosis operasi dan Flushing dose
menurut tabel 9.3 Metcalf & Eddy adalah
Dosis operasi = 70 mm/pass
Flushing dose = 350 mm/pass
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
15/16
13
14. Menghitung kecepetan distributor
a. Flushing
n =(1:) (1000 /)
60min/ℎ
n = (1:0.29) 1.389 (1000 /)2 350 60min/ℎ n = 0.0426 rev/min
b.
Normal Operation
n =(1:) (1000 /)
60min/ℎ n =
(1:0.29) 1.389 (1000 /)2 70 60min/ℎ
n = 0.213 rev/min
15. Desain Pompa
Asumsi wet rate = 0.5 L/m2.s
Rate pompa = Wet rate x A
= 0.5 L/m2.s x 60m
2
= 30 L/s
= 108 m3/jam
Efisiensi pompa = 80%
-
8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter
16/16
14
Daftar Pustaka
Metcalf & Eddy, Inc. 1991. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and
Reuse. 3d ed. The McGraw-Hill Companies. New York, New York.
U.S. EPA, 1991. Assessment of Single-Stage Trickling Filter Nitrification. EPA
430/09-91-005, EPA Office of Municipal Pollution Control. Washington,
D.C
Martin, Edward J. and Edward T. Martin. Technologies for Small Water and
Wastewater Systems. 1991. p. 122. NewYork, New York.
Liu and Liptak. 1997. Environmental Engineering Handbook. 2d ed. The CRC
Press, LLC. Boca Raton Florida
U.S. EPA, 1993. Manual: Nitrogen Control. EPA Office of Research and
Development. EPA/625/R-93/010. Cincinnati, Ohio. EPA Office of Water.
Washington, D.C.
Mulligan, T. J. and O. K. Scheible. 1990. Upgrading Small Community Wastewater
Treatment Systems for Nitrification. HydroQual. Inc. Mahwah : New
Jersey.
Metcalf & Eddy, Inc. Wastewater Engineering Treatment and Reuse (Fourth
Edition).
http://www.epa.gov/owmitnet/WastewaterTechnologyFactSheetTricklingFilters.h
tm
http://agpublications.tamu.edu/pubs/ewaste
http://www.epa.gov/owmitnet/WastewaterTechnologyFactSheetTricklingFilters.htmhttp://www.epa.gov/owmitnet/WastewaterTechnologyFactSheetTricklingFilters.htmhttp://www.epa.gov/owmitnet/WastewaterTechnologyFactSheetTricklingFilters.htmhttp://agpublications.tamu.edu/pubs/ewastehttp://agpublications.tamu.edu/pubs/ewastehttp://agpublications.tamu.edu/pubs/ewastehttp://www.epa.gov/owmitnet/WastewaterTechnologyFactSheetTricklingFilters.htmhttp://www.epa.gov/owmitnet/WastewaterTechnologyFactSheetTricklingFilters.htm