Studio IPALbelajar · simulasi · rancang

Belajar › Unit pengolahan

Bak aerasi lumpur aktif

Rujukan buku: Buku 3, Bab 8

Coba di simulasi →

Apa fungsinya

Bak aerasi adalah jantung sistem lumpur aktif. Di dalamnya air limbah dicampur dengan gumpalan bakteri (flok) yang melayang dan diberi udara terus-menerus. Bakteri memakan bahan organik dan berkembang biak. Campuran air dan flok lalu dialirkan ke pengendap akhir; flok mengendap dan sebagian besar dikembalikan ke bak aerasi agar jumlah bakteri tetap tinggi. Untuk IPAL komunal dipakai varian aerasi diperpanjang (extended aeration): waktu tinggal panjang dan umur lumpur tua, sehingga prosesnya stabil terhadap beban kejut dan lumpur yang dibuang sedikit.

Cara kerja

  • Kadar bakteri di bak dinyatakan sebagai MLSS (padatan tersuspensi dalam campuran), biasanya beberapa ribu mg/L.
  • Perbandingan makanan terhadap bakteri disebut F/M. F/M rendah berarti bakteri "lapar", sehingga mereka juga mengurai sel tua; inilah sebab lumpur aerasi diperpanjang sedikit dan relatif stabil.
  • Lama rata-rata lumpur tinggal di sistem disebut umur lumpur (SRT). SRT diatur dengan membuang lumpur berlebih dari pengendap akhir.
  • Udara dari blower memberi oksigen dan mengaduk isi bak supaya flok tidak mengendap di dasar.

Aplikasi tidak memberi penyisihan BOD pada bak aerasi itu sendiri. Penyisihan dihitung bersama pada pengendap akhir, karena BOD baru benar-benar turun setelah flok dipisahkan dari air.

Rumus dan cara menghitung

Volume bak diambil dari dua syarat; yang lebih besar menjadi kriteria penentu.

(1) V_FM  = B_BOD / (F/M x MLSS/1000)
(2) V_HRT = Q_jam x HRT_min
    V     = maks(V_FM, V_HRT)          luas = V / h_air
  • B_BOD = beban BOD masuk (kg/hari); F/M = kg BOD/kg MLSS/hari; MLSS dalam mg/L (dibagi 1000 menjadi kg/m3)
  • Q_jam = debit rata-rata (m3/jam); HRT_min = waktu tinggal minimum (baku 18 jam); h_air = tinggi air (m)

Luas dibagi ke beberapa modul dengan panjang : lebar sekitar 1,5 dan lebar maksimum 4,00 m. Setelah dibulatkan, F/M nyata, waktu tinggal nyata, dan beban volumetrik (B_BOD / V) dihitung ulang.

Produksi lumpur berlebih:

Y_obs  = Y / (1 + kd x SRT)
lumpur = Y_obs x B_BOD                 (kg bahan kering/hari)
  • Y = koefisien hasil (baku 0,60 kg sel/kg BOD); kd = laju kematian sel (baku 0,06 /hari); SRT dalam hari

Kebutuhan oksigen = 1,50 kg O2/kg BOD x B_BOD. Udara = O2 / (0,28 x OTE) dengan OTE baku 0,10. Daya kempa dihitung adiabatik pada kedalaman air bak.

Kriteria perancangan

Kriteria Rentang Acuan
Perbandingan F/M 0,04 - 0,15 kg BOD/kg MLSS/hari Buku 3, Bab 8; Metcalf & Eddy (extended aeration)
Waktu tinggal hidrolis 18 - 36 jam Buku 3, Bab 8
Beban BOD volumetrik 0,10 - 0,40 kg/m3/hari Buku 3, Bab 8
MLSS 2.000 - 5.000 mg/L Buku 3, Bab 8
Umur lumpur (SRT) 15 - 30 hari Buku 3, Bab 8

Parameter baku aplikasi:

Parameter Nilai baku
MLSS / F/M rancangan / SRT 4.000 mg/L / 0,10 / 20 hari
Y / kd 0,60 / 0,06 per hari
Tinggi air / jagaan 3,00 m / 0,50 m
Kebutuhan oksigen / OTE 1,50 kg O2/kg BOD / 0,10
Panjang : lebar / lebar maksimum 1,5 / 4,00 m

Kesalahan yang sering terjadi

  • Menaikkan MLSS di atas kertas untuk mengecilkan bak. Di lapangan MLSS tinggi menuntut pengendap akhir dan pompa resirkulasi yang lebih besar, serta operator yang cakap.
  • Memakai waktu tinggal lumpur aktif konvensional (4-8 jam) untuk IPAL komunal. Beban kejut pagi dan sore membuat prosesnya mudah terganggu.
  • Lupa bahwa lumpur berlebih harus dibuang rutin. Tanpa pembuangan, MLSS naik terus, lumpur meluap di pengendap akhir.
  • Hanya satu blower. Dua jam tanpa udara cukup untuk membuat flok membusuk.
  • Difuser dipasang di dinding saja sehingga ada sudut mati tempat lumpur mengendap.

Pemeliharaan dan pengoperasian

Operator mencatat setiap hari: oksigen terlarut (sasaran sekitar 2 mg/L), uji endap 30 menit dalam gelas ukur 1 liter, warna dan bau. Flok cokelat yang cepat mengendap menandakan proses sehat; busa putih tebal menandakan lumpur terlalu muda, flok hitam berbau menandakan kurang udara. Lumpur berlebih dibuang ke pengering lumpur sesuai jadwal yang menjaga SRT. Blower kerja dan cadangan digilir mingguan.

Studi kasus: bak aerasi Griya Asri

Rangkaian R4 (lumpur aktif paket): debit 150,0 m3/hari (6,25 m3/jam); BOD masuk aerasi setelah pengendap awal 280 mg/L.

  1. Beban BOD = 280 x 150,0 / 1000 = 42,0 kg/hari.
  2. Volume dari F/M = 42,0 / (0,10 x 4,00) = 105,00 m3.
  3. Volume dari waktu tinggal = 6,25 x 18 = 112,50 m3.
  4. Kriteria penentu: waktu tinggal (112,50 m3 lebih besar dari 105,00 m3). Luas = 112,50 / 3,00 = 37,50 m2.
  5. Dipakai 2 modul 5,30 m x 3,55 m x 3,00 m = 112,89 m3; waktu tinggal nyata 18,06 jam; F/M nyata 0,093; beban volumetrik 0,372 kg/m3/hari.
  6. Y_obs = 0,60 / (1 + 0,06 x 20) = 0,273; lumpur berlebih = 0,273 x 42,0 = 11,45 kg/hari.
  7. Oksigen = 1,50 x 42,0 = 63,0 kg O2/hari; udara 2.250 m3/hari = 1,56 m3/menit; daya kempa teoritis 1,02 kW (2 blower, satu cadangan).
Hasil Nilai
Ukuran 2 modul 5,30 m x 3,55 m, tinggi bak 3,50 m
Luas denah / volume efektif 37,63 m2 / 112,89 m3
BOD keluar sistem aerasi + pengendap akhir 22,4 mg/L (21,3 mg/L setelah desinfeksi)
Pemeriksaan Nilai Batas Status
F/M 0,093 0,040 - 0,150 OK
Waktu tinggal 18,06 jam 18 - 36 OK
Beban volumetrik 0,372 0,100 - 0,400 OK
MLSS 4.000 mg/L 2.000 - 5.000 OK
SRT 20 hari 15 - 30 OK

Karena waktu tinggal yang menentukan, F/M nyata (0,093) sedikit di bawah F/M rancangan 0,10. Ini wajar: bak sedikit lebih besar dari kebutuhan biologis. Bila pengguna menurunkan waktu tinggal minimum di bawah 18 jam, status waktu tinggal akan menjadi PERIKSA meskipun F/M masih OK.

Rujukan

  • Buku 3, Bab 8 (seri Menggambar Teknik untuk Teknik Lingkungan).
  • Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery.
  • Ten States Standards (Recommended Standards for Wastewater Facilities).
← Biofilter aerob Bak pengendap akhir (clarifier) →