Studio IPALbelajar · simulasi · rancang

Belajar › Unit pengolahan

Filter anaerobik

Rujukan buku: Buku 3, Bab 8

Coba di simulasi →

Apa fungsinya

Filter anaerobik (anaerobic filter, AF) adalah bak berisi media padat, misalnya batu pecah atau sarang tawon plastik, yang dialiri air limbah dari bawah ke atas. Bakteri anaerobik tumbuh menempel di permukaan media sebagai lapisan tipis (biofilm). Saat air melewati rongga media, bahan organik terlarut yang lolos dari ABR atau tangki septik diuraikan oleh biofilm itu.

Filter anaerobik berperan sebagai tahap pemoles pada rangkaian anaerobik. Aplikasi memakai penyisihan BOD 70 persen dan TSS 60 persen terhadap air yang masuk ke filter.

Cara kerja

Bak dibagi menjadi beberapa kompartemen seri. Di tiap kompartemen terdapat tiga lapis ruang:

  • Ruang bawah (sekitar 0,40 m), tempat air dibagi merata dan lumpur terkumpul.
  • Lapisan media yang ditopang pelat berlubang atau rangka beton.
  • Ruang atas (sekitar 0,30 m) di atas media, tempat air dikumpulkan sebelum ke kompartemen berikutnya.

Biofilm membuat bakteri tetap tinggal di reaktor walaupun air terus mengalir. Karena itu filter anaerobik mampu mengolah air yang sudah encer. Media yang luas permukaannya besar menampung lebih banyak bakteri. Rongga media yang terlalu kecil cepat tersumbat oleh padatan dan biofilm yang menebal.

Rumus dan cara menghitung

Tinggi air ditentukan dari susunan lapis:

H = tinggi media + ruang bawah + ruang atas = 1,20 + 0,40 + 0,30 = 1,90 m (nilai baku)

Volume dihitung dengan tiga cara, dan yang terbesar menjadi kriteria penentu:

(1) V_HRT = Q_jam x HRT_min
(2) V_COD = Beban_COD / L_COD,maks
(3) V_naik = N x (Qp,jam / v_naik,maks) x H
V_perlu = maksimum (V_HRT, V_COD, V_naik)
A_komp = V_perlu / (N x H)
  • HRT_min = waktu tinggal minimum, baku 12 jam
  • L_COD,maks = beban COD maksimum terhadap volume media, baku 4,0 kg/m3/hari
  • v_naik,maks = kecepatan naik maksimum, baku 2,0 m/jam
  • N = jumlah kompartemen, baku 2
  • Q_jam, Qp,jam = debit rata-rata dan debit puncak (m3/jam)

Lebar perlu = A_komp / (0,8 x H). Bila melebihi 3,50 m, dibuat beberapa modul paralel. Sesudah ukuran dibulatkan:

V_media = luas dasar total x tinggi media
HRT_rongga = (V_media x porositas + (V_terpasang - V_media)) / Q_jam
L_COD = Beban_COD / V_media
luas lekat = V_media x luas spesifik media
  • porositas media baku 0,35; luas spesifik media baku 100 m2/m3

Waktu tinggal rongga adalah waktu yang benar-benar dialami air di sela media. Nilainya jauh lebih kecil daripada waktu tinggal volume total. Aplikasi memeriksa waktu tinggal terhadap volume total, dan menampilkan waktu tinggal rongga sebagai informasi. Kehilangan tinggi tekan = 0,05 m per kompartemen + 0,10 m. Jagaan baku 0,40 m.

Kriteria perancangan

Kriteria Rentang Acuan
Waktu tinggal hidrolis (volume total) 12 - 48 jam Buku 3, Bab 8; Sasse 1998
Kecepatan aliran naik (debit puncak) maksimum 2,0 m/jam Buku 3, Bab 8; Sasse 1998
Beban COD terhadap volume media maksimum 4,0 kg/m3/hari Buku 3, Bab 8
Tinggi media 0,80 - 1,50 m Buku 3, Bab 8; Sasse 1998

Kalau muncul PERIKSA:

  • Waktu tinggal di bawah 12 jam: naikkan waktu tinggal minimum. Volume dan jumlah media ikut bertambah.
  • Kecepatan naik terlampaui: tambah lebar maksimum atau jumlah modul.
  • Beban COD terlampaui: air masuk terlalu pekat. Periksa unit sebelumnya, atau tambah tinggi media.
  • Tinggi media di luar rentang: media kurang dari 0,80 m memberi kontak terlalu singkat; lebih dari 1,50 m sulit dibersihkan dan menambah kedalaman galian. Lihat tinggi media.

Kesalahan yang sering terjadi

  • Memakai media berukuran terlalu kecil. Kerikil halus cepat tersumbat; batu pecah sekitar 20-60 mm atau sarang tawon lebih aman.
  • Memasang filter tanpa pengolahan awal yang memadai. Padatan dari air yang belum diendapkan menyumbat media dalam beberapa bulan.
  • Lupa ruang bawah dan lubang kuras. Lumpur di bawah media tidak bisa dikeluarkan tanpa membongkar media.
  • Menyamakan waktu tinggal volume total dengan waktu kontak. Kontak di rongga media hanya sekitar 60 persen dari angka volume total.
  • Media diletakkan sampai menyentuh pelat tutup. Ruang atas hilang, aliran tidak merata, dan gas tidak bisa keluar.

Pemeliharaan dan pengoperasian

Seperti ABR, filter anaerobik memerlukan beberapa bulan untuk membentuk biofilm. Amati beda muka air antar kompartemen: bila beda itu terus naik, media mulai tersumbat. Kuras lumpur di ruang bawah melalui pipa kuras secara berkala. Bila media sudah tersumbat, bilas balik dengan air atau angkat dan cuci sebagian media, tanpa membersihkan semua biofilm sekaligus.

Studi kasus: filter anaerobik Griya Asri

Studi kasus

Rangkaian R1 (abr-af), debit rata-rata 6,25 m3/jam, debit puncak 15,62 m3/jam. Air masuk dari ABR: BOD 71,7 mg/L (10,8 kg/hari), COD 143 mg/L, TSS 34,2 mg/L.

Langkah hitungan dari aplikasi:

  1. Tinggi air = 1,20 + 0,40 + 0,30 = 1,90 m.
  2. Dari waktu tinggal: 6,25 x 12 = 75,00 m3. Dari beban COD: 5,38 m3. Dari kecepatan naik: 29,69 m3.
  3. Kriteria penentu: waktu tinggal. Volume 75,00 m3, luas satu kompartemen 75,00 / (2 x 1,90) = 19,74 m2.
  4. Lebar perlu 19,74 / (0,8 x 1,90) = 12,99 m, sehingga dibuat 4 modul. Tiap kompartemen 1,55 m x 3,25 m.
  5. Ukuran satu modul 3,25 m x 3,25 m x 2,30 m (2 kompartemen + sekat 0,12 m; tinggi air 1,90 m + jagaan 0,40 m). Volume terpasang 76,57 m3.
  6. Volume media = 40,30 m2 x 1,20 m = 48,36 m3, dengan luas lekat 4.836 m2.
  7. Waktu tinggal rongga = 7,22 jam (porositas 0,35).

Hasil pemeriksaan:

Kriteria Nilai Batas Status
Waktu tinggal (volume total) 12,25 jam 12 - 48 OK
Kecepatan aliran naik (puncak) 0,78 m/jam maks. 2,0 OK
Beban COD terhadap media 0,44 kg/m3/hari maks. 4,0 OK
Tinggi media 1,20 m 0,80 - 1,50 OK

Air keluar: BOD 21,5 mg/L dan TSS 13,7 mg/L. Mutu akhir R1 sesudah unit hilir adalah BOD 20,4 mg/L dan TSS 13,0 mg/L, di bawah baku mutu 30 mg/L. Kehilangan tinggi tekan 0,20 m.

Pada rangkaian R2 (septik-af), ukuran filter sama persis karena waktu tinggal tetap menjadi penentu. Bedanya, air masuk ber-BOD 220 mg/L sehingga beban COD media naik menjadi 1,36 kg/m3/hari dan BOD keluar 66,0 mg/L. Bandingkan dengan tangki septik.

Rujukan

  • Sasse, L. (1998). DEWATS: Decentralised Wastewater Treatment in Developing Countries.
  • Buku 3, Bab 8 (seri Menggambar Teknik untuk Teknik Lingkungan).
  • Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery.
← Reaktor bersekat anaerobik (ABR) Biofilter aerob →