Kali ini saya ingin berbagi informasi mengenai kontrol proses sistem activated sludge. Ada tiga komponen penting yang perlu dijaga dalam proses activated sludge yaitu lumpur, konsentrasi oksigen terlarut (dissolved oxygen, DO), dan operasional clarifier. Nah, di postingan ini saya ingin menjabarkan mengenai komponen yang pertama terlebih dahulu, yaitu pemantauan lumpur.
Proses activated sludge memanfaatkan mikroorganisme aerob untuk melakukan perombakan zat-zat organik dari air limbah. Lumpur yang dimaksud di dalam sistem activated sludge adalah mikroorganisme itu sendiri. Konsumsi zat-zat organik tersebut bisa diibaratkan dengan makan. Dengan memakan zat-zat organic dari dalam air limbah, maka mikroorganisme dapat tumbuh (memperbanyak diri). Apabila pertumbuhan ini tidak terkendali maka clarifier akan dipenuhi oleh lumpur dan akan terbentuk suatu lapisan yang dikenal dengan istilah sludge blanket. Selain itu, lumpur yang tidak terkontrol jumlahnya dapat terbawa ke efluen menyebabkan konsentrasi BOD dan suspended solid yang tinggi. Untuk mencegah hal-hal tersebut perlu dilakukan mekanisme pengendalian dari beberapa aspek di bawah ini:
1. Food-to-Microorganism ratio (F/M ratio)
Food menunjukkan jumlah BOD, sementara Microorganism menunjukkan jumlah mikroba di dalam air limbah yang direpresentasikan melalui konsentrasi MLVSS (mixed liquor volatile suspended solids). F/M ratio (hari-1) dapat diketahui dengan rumus
Qww = debit air limbah yang masuk ke proses activated sludge (m3/hari)
BOD = konsentrasi BOD (mg/L)
V = volume reaktor activated sludge (m3)
MLVSS = konsentrasi mikroorganisme (mg/L)
Untuk proses yang hanya melibatkan penyisihan BOD, nilai F/M biasanya berkisar antara 0.25-0.45 / hari. Jika proses melibatkan nitrifikasi, maka rasio F/M biasanya 0.1/hari atau kurang.
2. Mean Cell Residence Time (MCRT)
Kalau diterjemahkan ke dalam bahasa Indonesia, kira-kira artinya adalah waktu tinggal sel. Tapi, biar lebih umum saya akan pakai istilah aslinya saja biar bisa disingkat…MCRT. Nah, MCRT ini juga bisa dipakai untuk menentukan jumlah optimum lumpur. Secara teoritis, MCRT artinya adalah jumlah hari dimana mikroorganisme tinggal di dalam reaktor activated sludge sebelum dikeluarkan dari sistem. MCRT yang lama berarti lebih banyak lumpur yang tertahan di dalam sistem sehingga meningkatkan konsentrasi MLSS (mixed liquor suspended solids). Sebaliknya, jika MCRT terlalu sebentar maka kita tidak akan memperoleh konsentrasi MLSS yang mencukupi.
Rumus dasar untuk penghitungan MCRT yaitu massa solid di dalam activated sludge dibagi massa solid yang meninggalkan sistem. MCRT dihitung dalam satuan hari. Cara lain yang lebih sederhana untuk menghitung MCRT yaitu:
VR = volume liquid di dalam reaktor biologi (m3)
QMLSS = debit MLSS yang dibuang (m3/hari)
Untuk sistem activated sludge yang hanya mengolah BOD, MCRT biasanya berkisar antara 1 hingga 3 hari. Sementara itu jika proses nitrifikasi juga terjadi maka MCRT antara 4-10 hari dan 20 hari atau lebih untuk proses extended aeration.
Referensi: Water Environment Federation (2008). Operation of Municipal Wastewater Treatment Plants – MOP 11, (6th Edition).. WEF + McGraw-Hill.