10.1 Trickling Filter (Biofilm)

7/25/2019 10.1 Trickling Filter (Biofilm)

http://slidepdf.com/reader/full/101-trickling-filter-biofilm 1/9

10.1 TRICKLING FILTER

Trikling filter adalah suatu reaktor di mana terdapat media batu atau plastic sebagai

media bagi mikroorganisme membentuk suatu lapisan biofilm. Dalam reactor ini air limbah

dialirkan secara kontinyu melalui lapisan biofilm yang terbentuk pada media. Kedalaman media

batu antara 0.9 – 2.5 m !"# ft$ dan yang biasa digunakan rata – rata pada kedalaman 1.# m % ft$.

&ed media batu ini biasanya berbentuk sirkulair' dan air limbah dialirkan dari atas bed dengan

menggunakan rotary distributor. lihat gambar (.1$

&eberapa bangunan Trickling )ilter yang kon*ensional yang menggunakan batu sebagai

medianya kini beralih menggunakan plastik agar dapat*menambah kapasitas pengolahannya.

+ehingga pada saat ini hampir semua bangunan Trickling )ilter menggunakan plastik.

Trickling )ilter yang menggunakan media plastik dibangun dengan bentuk lingkaran

maupun persegi dengan kedalaman ber*ariasi dari ( – 12 m 1( – (0 ft$. ,nderdrain adalah suatu

sistem yang sangat penting yang ada di bangunan Trickling )ilter untuk menampung effluent dari

air yang telah diolah dan sirkulasi udara -uga dapat melalui sistem underdrain tersebut.

ffluent dari Trickling )ilter dialirkan ke bangunan sedimentasi dimana adanya recycle

dari bangunan sedimentasi ke Trickling )ilter. )ungsi dari recycle ini adalah untuk memelihara atau

men-aga lapisan biofilm agar tetap tumbuh. Karena pembentukan lapisan ini mempunyai prinsip

dasar pengolahan Trickling )ilter agar dapat meremo*al &/D dari air limbah.

nfluent air limbah yang akan masuk kebangunan Trckling )ilter khususnya yang

berbentuk lingkaran menggunakan bahan – bahan pipa yang berlubang dan berputar diatas

bangunan lihat gambar (.2 $. ada Trickling )ilter yang bebrbentuk persegi menggunakan lengan –

lengan yang mempunyai nole yang tetap fi3ed nolle$ atau tidak berputar. ada &angunan

Trickling )ilter pengolahan pertama sangat diperlukan agar benda – benda kasar tersaring dan tidak

masuk dalam pengolahan Trickling )ilter' karena kan mengganggu proses.

4apisan yang terbentuk pada media batu atau plastik di dalam Trickling )ilter terdiri dari

mikroorganisme untuk menguraikan bahan – bahan substan yang akan diremo*al dari air limbah.



roses biologis yang ter-adi di Trickling )ilter ini adalah proses aerobik dan adanya bakteri

)akultatif' -amur' algae dan protooa. &inatang yang lebih besar seperti lar*a serangga -uga ada.

&akteri fakultatif adalah bakteri yang pertama – tama mengikat bahan – bahan organik yang ada

dalam air limbah. uga bersamaan dengan bakteri aerobik dan an aerobik.

Proses yang terjadi pada Bangunan Trickling Filter.

&ahan"bahan organik yang ada dalam air limbah diuraikan oleh mikro"organisme yang

menempel pada media filter. &ahan organik sebagai subtrat yang terlarut dalam air limbah

diadsorbsi ke dalam biofilm atau lapisan berlendir.

ada bagian luar lapisan biofilm' bahan organik diuraikan mikroorganisme aerobik.

ertumbuhan mikroorganisme akan mempertebal lapisan biofilm. /ksigen yang terdifusi dapat

dikonsumsi sebelum biofilm mencapai ketebalan maksimum. ada saat mencapai ketebalan penuh

maka oksigen dapat mencapai penetrasi secara penuh' sehingga pada bagian dalam atau pada

permukaan media akan berada pada kondisi anaerobik.

ada saat lapisan biofilm mengalami penambahan ketebalan' bahan organik yang

diadsorb dapat diuraikan oleh mikroorganisme namun tidak mencapai mikroorganisme yang berada

di permukaan media. Dengan kata lain tidak tersedia bahan organik untuk sel karbon pada bagain

permukaan media' sehingga organisme sekitar permukaan media mengalami fase endogenous

kematian$. ada akhirnya mikroorganisme sebagai biofilm tersebut akan lepas dari media. 6airan

yang masuk akan turut melapas 7 mencuci dan mendorong biofilm keluar. +etelah itu lapisan

biofilm baru akan segera mulai tumbuh. Fenoena lepasnya !io"il dari edia dise!ut se!agai

sloughing dan #al ini "ungsi dari !e!an organik dan !e!an #idrolik pada Tricking Filter

terse!ut. Beban hidrolik (hydroulik Loading) e!erikan kecepatan daya gerus !io"il$

sedangan beban organik (beban Organik) e!erikan kontri!usi pada laju eta!olise

dala !io"il. &erdasarkan beban hidrolik dan organik maka dapat dikelompokkan tipe Trickling

)ilter lo8 rate dan high rate.



Trickling )ilter terdiri dari suatu bak dengan media permeabel untuk pertumbuhan

mikroorganisme. )ilter media biasanya mempunyai ukuran diameter 25 – 10 mm. Kedalaman

media filter berkisar 0.9 – 2.5 m rata"rata 1.#$. edia filter dapat berupa batu atau plastik.

Kedalaman filter dapat mencapai 12 m yang disebut sebagai to8er trickling filter.

:ir limbah didistribusikan pada bagian atas dengan suatu lengan distributor yang dapat

berputar. )ilter -uga dilengkapi dengan underdrain untuk mengumpulkan biofilm yang mati untuk

kemudian diendapkan dalam bak sedimentasi. &agian cairan yang keluar biasanya dikembalikan

lagi ke Trickling )ilter sebagai air pengencer air baku yang diolah.

%plikasi pada Proses Trickling Filter

Kinetika pada "ilter &

;.+o ;so – ;so < d+$ = k* .:dy

;so – ;.so – ;.d+$ = k* .:dy

dy

d+

= " k* :7;

;.+ody

; +o<d+$dy

dy

>ambar (. ! Keseimbangan +ubstrat pada )ilter

Dengan ?

+ = substrat g7m! &/D$

@ = kedalaman filter m$

: = luas permukaan filter

; = debit yang diolah m!7hari$

K* = kosntanta konsumsi substrat

K* adalah konstanta konsumsi substrat yang besarnya fungsi dari specific surface A yaitu

perbandingan antara luas permukaan media dan *olume media :7B$' untuk reaksi orde ke nol k* =

A k o$a.

ntegrasi persamaan diatas diperoleh persaman untuk tiap orde reaksi sebagai berikut ?



/rde ke nol ? +e = +o – k o$a ;

A.B

/rke ke satu ? +e = +o e3p – k 1$a ;

A.B

$

Dimana B adalah *olume trickling filter bagian media.

Forula NRC &

)ormula praktis yang dikembangkan oleh C6 Cational esearch 6ouncil$ adalah ?

1 = 11.)@o7B0.00#51

100

+

Dengan ?

1 = efisiensi T) E$

@o = lb &/D5 influent per hari +o;$

B = *olume filter bagian media actft$

) = faktor resirkulasi

Farga ) hitung dengan persamaan resirkulasi ?

) = 7;$0.11

7;12

+

+

7; adalah perbandingan resirkulasi dian-urkan oleh C6 nilai maksimum #$. ,ntuk T)

-enis lo8 harga ) = 1.

:pabila kita menggunakan dua T) yang dibangun secara seri maka kiner-a filter ke dua

dapat dihitung sebagai berikut ?

2 =22

1

.)7B@oG"1

0.00#5 1

100

+

Dengan ?

2 = efisiensi T) ke dua E$

@oH = lb &/D5 influent per hari +o;$

@oH = @o 1 " 1$



B = *olume filter bagian media actft$

) = faktor resirkulasi

C'NT'( )'%L

1. +uatu &angunan +ingle +tage Trickling )ilter dengan diameter 10 m' menggunakan media

plastik dengan kedalaman %.1 m. Dimana karakteristik air limbah tersebut adalah sebagai

berikut ?

" Debit = ; = (000 m!7day

" &/D = 120 gr7m!

" T++ = #0 gr7m!

" TKC = 25 gr7m!

&erapakah &/D loading dan TKC loading nya I dan bagaimanakah spesifik TKC

loadingnya I &erapa effisiensi remo*al &/Dnya pada suhu 20o6 I

Penyelesaian &

" Bolume Trickling )ilter

Bolume = :$. D$

(

$10 2m A

π =

* J#.5 m2

B = J#.5 m2$%.1 m$

= (J9 m!

" &/D loading

&/D loading rate = ; +o 7B

( )( )( )!

!!!

(J9

107171207(000

m

gr Kg m g d m=

= 1.0 Kg7m!.d

" TKC 4oading rate

( )( )( )!

!!!

m(J9

Kg7101gr7m257m(000 gr d TKN =



= 0.21 Kg TKC7m!.d

" ffisiensi &/D remo*al' dapat dilihat pada grafik sebagai berikut.

Dari grafik dengan &/D loading 1.0 Kg7m!.d maka di dapat persen remo*al &/D

sebesar #2 E

" +pesifik TKC 4oading

ika surface area di asumsikan 90 m27m!' maka ?

Total surface area = 90 m27m! $. (J9 m!$

= (!.110 m2

A

QNo NLoading SpesifikTK =

( )( )

d

d

.gr.C7m2.!

m110.(!

gr7m257m(000

2

2

!!

=

=

2. Direncanakan pengolahan air limbah dengan Trickling )ilter dengan debit 10000 m!7hari dengan

konsentrasi &/D5 = 200 mg7l . Data lainnya adalah ?

" &/D5 di effluent akhir pengolahan 20 mg7l

" Diameter T) = 20 meter

" Kedalaman T) = 2 meter

" Bolume media T) = %2# m!

+ erbandingan resirkulasi 7; = 1



Penyelesaian &

Dipilih -enis t8o stage dengan kriteria desain

" hidroulik loading = 10 – (0 m!

7m2

.hari

" organik loading = 1 – 2 kg7m!.hari

" T) pertama ber-umlah 2 bak

" T) kedua ber-umlah 2 bak

Per#itungan Trickling Filter pertaa &

" erhitungan beban &/D

@o = 10000 m!7hari 3 200 gr7m! 3 1 lb7(5( g = ((05 lb7hari

&eban tiap T) = ((0572 = 2202.5 lb7hari

" Kontrol hidrolik loading

F4 = ;7: =7(20$

m!7hari500002

π = 15.9 m!7m2.hari

memenuhi kriteria 10 "(0 m!7m2.hr$

" Kontrol organik loading ?

/4 = +o. ;7B =g7kg100003m!%2#

m!7hari50003g7m! 200

= 1.59 kg7m!.hr

memenuhi kriteria 1 – 2 kg7m!.hari$

" Bolume T) dalam acft

B = %2# m! 3!

!

m0.02#!

ft1

3!ft(!5%0

acft1

= 0.509( acft

" )aktor resirkulasi

) =27;$0.11

7;1+

+

= .1 11

2

+

= 1.%5



" erhitungan efisiensi T)

1 =09(1.%5$2202.570.50.00#51

100

+

1 = %9.J E

&/D effluent = 1 " 0.%9J$ 3 200 mg74 = %0.% mg74

Per#itungan TF ke dua &

" erhitungan beban

@oH = @o 1 – 1$

= 2202.5 lb7hari 1 – 0.%9J$

= %%J.!% lb7hari

&eban tiap T) ke 2 = %%J.!% 7 2 = !!!.%# lb7hari.

" Kontrol organik loading

/4 = +o . ;7B =

g7kg10003m!%2#

m!7hari50003g7m!%0.%

= 0.5 kg7m!.hr

" erhitungan efisiensi T) ke dua

1 =

09(1.%5$!!!.%#70.5 0.%9J$"1

0.00#5 1

100

+

= %(.1 E

&/D effluent = 1 – 0.%(.1$ 3 %0.% mg.4 = 21.J2 mg74

,ntuk mencapai &/D effluent 20 mg74 dapat dilakukan dengan menaikkan harga faktor

resirkulasi.



D:)T: ,+T:K:

&o8o D-oko . Teknik Pengola#an %ir Li!a# )ecara Biologis. urusan Teknik 4ingkungan –

T+.

>ordon )air' ohn 6 geyer' Daniel : /kun. ,ater and ,aste-ater Engineering. ohn iley L

+ons' 19%#.

etcalf L ddy. ,aste-ater Treatent and Reuse$ Fourt# Edition. c">ra8 Fill Figher

ducation' 200!.

ark Fammer. ,ater ,aste-ater Tec#nology. ,pper +addle i*er Ce8 ersey 6olombus'/hio' 200(.

etcalf L ddy. ,aste-ater Engineering & Treatent /isposal Reuse$ )econd Edition . Tata

c">ra8 Fill ublishing 6ompany 4TD' Ce8 Delhi' 19J9.

.esley ckenfelder' r. Industrial ,ater Pollution Control$ second Edition. c – >ra8 Fill

&ook 6ompany.

10.1 Trickling Filter (Biofilm)

Documents

Transcript of 10.1 Trickling Filter (Biofilm)