Pengolahan air limbah serat sintetis dengan metode koagulasi sedimentasi dan proses oxidation ditch terintegrasi
Thread Content
1 Kualitas dan kuantitas air limbah. Proyek Easy Water Purification: Sebuah perusahaan asing yang bergerak di bidang produksi kain sutra sintetis dan kain poliester memiliki beberapa jenis air limbah, yaitu air limbah dari proses tekstil, air limbah hasil pengurangan kandungan alkali, air limbah hasil proses pemurnian, air limbah dari proses pewarnaan, serta air limbah lainnya. Selain itu, ada pula air limbah domestik dari asrama, kantin, kamar mandi, gedung perkantoran, dan sebagainya. Kondisi kualitas dan volume air limbah untuk masing-masing kelompok ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1: Jumlah dan kualitas air limbahNama air limbah | CODcr (mg/L) | pH | Jumlah air limbah (m³/hari)
--- | --- | --- | ---
Air limbah hasil proses pengolahan | 10.000–40.000 | >14 | 100
Air limbah hasil proses pemurnian | 1.000–1.600 | 9–11 | 144
Air limbah hasil proses pewarnaan | 700–1.300 | 5–6 | 853
Air limbah tekstil | 60–95 | 6–8 | 657
Air limbah lainnya | 600–1.000 | 6–9 | 308
Air limbah rumah tangga | 300–400 | 6–8 | 105
2. Proses pengolahan air limbah
Proporsi CODCr pada air limbah hasil proses pengurangan keasaman cukup tinggi, dibandingkan dengan total volume air limbah yang dihasilkan. Dari segi desain, pendekatan yang digunakan yaitu dengan menambahkan asam terlebih dahulu, lalu melakukan proses filtrasi, merupakan pendekatan yang masuk akal. Namun, proses ini memiliki kelemahan, yaitu kebutuhan akan asam yang banyak, proses operasinya yang rumit, serta biaya operasional yang tinggi. Karena volume airnya kecil, dipertimbangkan untuk dicampur dengan limbah cair lainnya sebelum diproses bersama. Penggunaan kombinasi metode fisikokimia dan biokimia merupakan proses yang umum digunakan untuk mengolah air limbah dari industri pewarnaan [1]. Proses koagulasi sedimentasi memiliki kemampuan yang kuat untuk menghilangkan warna dan zat-zat terlarut yang bersifat suspensi. Selain itu, bahan koagulan yang digunakan juga dapat berfungsi untuk menyesuaikan nilai pH. Metode biokimia memiliki kemampuan yang kuat untuk menghilangkan bahan organik yang bersifat larut. Dalam proyek ini, karena polutan utama dalam air limbah berupa asam tereftalat yang tidak larut dan berbagai jenis zat pewarna dispersi pada kondisi pH 6–9, maka air limbah tersebut terlebih dahulu diproses melalui proses koagulasi dan sedimentasi. Proses ini dapat menghilangkan polutan organik, mengatur nilai pH, serta meningkatkan kemampuan biologis air limbah, sehingga menciptakan kondisi yang baik untuk proses pengolahan biologis selanjutnya. Metode biokimia menggunakan proses oxidation ditch, yang cocok untuk karakteristik air limbah pewarnaan tersebut serta tuntutan akan kualitas air keluaran yang tinggi. Proses pengolahan air limbah dijelaskan secara rinci pada Gambar 1. 3 Struktur utama dan parameter desain 3.1 Tangki penampung air Ukuran tangki penampung air adalah 5,6 m × 2,5 m, dengan HRT sebesar 20 menit. Di bagian dasarnya terdapat dua pompa FLYGT yang digunakan untuk mengalirkan air kotor ke luar. Pompa lumpur dilengkapi dengan sistem kontrol tingkat cairan otomatis, guna melindungi pompa tersebut dan menyesuaikan diri terhadap perubahan volume aliran air masuk. 3.2 Kolam Homogenisasi Ukuran kolam homogenisasi adalah 14,7 m × 5,2 m, dengan kedalaman air yang efektif sebesar 4,1 m. Waktu yang diperlukan untuk proses homogenisasi adalah 2,5 jam. Di permukaan air terdapat dua alat pengaduk berbentuk kapal yang berfungsi untuk mencampur air tersebut. Karena saluran oksidasi memiliki ketahanan yang tinggi terhadap beban benturan, maka waktu tinggal bahan di tangki homogenisasi menjadi lebih singkat. 3.3 Kolam Netralisasi Ukuran kolam netralisasi adalah 2,5 m × 2,1 m. Kedalaman air yang efektif adalah 2,5 m, sedangkan waktu reaksinya adalah 6 menit. Dalam kolam netralisasi, ditambahkan polisulfat besi dan sedikit asam sulfat pekat, yang berfungsi untuk menyesuaikan nilai pH serta mempercepat reaksi koagulasi. Di kolam netralisasi terdapat alat pengaduk mekanis, serta sistem untuk menambahkan bahan koagulan. Selain itu, ada pula sistem kontrol otomatis maupun manual untuk penambahan asam pada pH air. Kontrol nilai pH antara 7 hingga 9. Ada pula tangki penyimpanan asam dan tangki penyimpanan bahan koagulan. Kedua tangki tersebut dilapisi dengan pelindung berbahan UPVC untuk mencegah korosi. Kapasitasnya masing-masing adalah 2,5 m3 dan 8 m3. 3.4 Kolam Pengendapan Koagulasi Kolam reaksi koagulasi menggunakan tipe kolam reaksi berbentuk lubang berputar. Kolam ini terdiri dari enam ruangan berbentuk persegi panjang, dengan lubang-lubang di bagian atas dan bawahnya. Kolam ini dibagi menjadi dua seri. Waktu total reaksi adalah 20 menit. Setiap seri kolam reaksi dilengkapi dengan satu kolam sedimentasi, berupa kolam sedimentasi tipe aliran horizontal dengan beberapa bak. Waktu tinggal zat terlarut dalam kolam tersebut adalah 2,5 jam, beban permukaannya adalah 1,4 m3/(m2·h), dan dimensinya adalah 14,7 m × 3,2 m. Sludge dari tangki reaksi dan tangki pengendapan dialirkan ke tempat pengeringan untuk diproses. 3.5 Oxidasi terpadu tingkat satu dan dua Oxidasi terpadu merupakan bagian paling penting dari proses ini, sekaligus ciri khas utama dari proses ini. Sumur oksidasi terintegrasi menggabungkan fungsi aerasi, pemisahan lumpur dan air, serta pengembalian sludge menjadi satu kesatuan, sehingga tidak diperlukan pembangunan bak sedimentasi terpisah. Ciri-cirinya yang utama adalah: ① Prosesnya sederhana, lumpur kembali secara otomatis, dan jumlah peralatannya sedikit ； ②Tahan terhadap beban benturan, beroperasi secara stabil dan andal, perawatannya sederhana ； ③Sludge dapat distabilkan, sehingga jumlah sludge yang tersisa sangat sedikit ； ④Biaya infrastruktur dan operasional yang rendah ； ⑤Efek pemisahan antara zat padat dan cairnya lebih baik dibandingkan kolam sedimentasi biasa. Dalam proyek ini, sistem oxidation ditch yang digunakan merupakan sistem Carrousel oxidation ditch buatan perusahaan EIMCO dari Amerika Serikat, beserta komponen pemisah padat-cair yang terdapat di dalamnya. Di bagian bawah komponen pemisah padat-cair tersebut terdapat serangkaian balok berbentuk segitiga sama kaki yang disusun secara merata. Hal ini memastikan aliran campuran cairan yang merata, serta memungkinkan endapan lumpur untuk kembali dengan cepat ke dalam sistem. Untuk bagian oxidation ditch tingkat satu dan dua, nilai HRT masing-masing adalah 15,5 jam dan 14,7 jam. Nilai SRTnya lebih dari 30 hari. Beban limbah organiknya masing-masing adalah 0,15 kgBOD/(kgMLSS·d) dan 0,05 kgBOD/(kgMLSS·d). Kedalaman oxidation ditch tersebut masing-masing adalah 3,6 m dan 3,4 m. Lebarnya sama, yaitu 6,0 m. Panjang bagian lurus oxidation ditchnya masing-masing adalah 43 m. Radius bagian lengkung di kedua ujungnya juga sama, yaitu 6,0 m. Untuk bagian pemisah cair dan padat, nilai HRT masing-masing adalah 1,9 jam dan 1,7 jam. Beban permukaannya sama, yaitu 1,4 m3/(m2·h). Dimensinya adalah: panjang 15 m, lebar 6 m, sedangkan kedalaman masing-masing adalah 2,6 m dan 2,4 m. Pada bagian pengolahan cairan hasil pemisahan padat dan cair di sistem oxidation ditch tipe terintegrasi tingkat satu, digunakan cara sederhana, yaitu dengan membuat 4 lubang berukuran 300 mm × 200 mm yang ditempatkan pada jarak 3 meter satu sama lain di sepanjang tepi saluran. Cairan yang keluar dari lubang-lubang tersebut langsung masuk ke sistem oxidation ditch tipe terintegrasi tingkat dua. Untuk sistem oxidation ditch tipe terintegrasi tingkat dua, cairan hasil pemisahan padat dan cair dialirkan melalui 4 saluran pengumpul cairan yang juga ditempatkan pada jarak 3 meter satu sama lain. Kapasitas aliran cairan melalui saluran-saluran tersebut adalah 0,8 L/(m·s). Peralatan aerasi yang digunakan merupakan alat aerasi permukaan berjenis “umbul-umbul terbalik” buatan perusahaan EIMCO dari Amerika Serikat. Setiap tingkatan dilengkapi dengan satu unit alat aerasi, dan alat-alat ini ditempatkan di salah satu ujung saluran tersebut. Daya motor masing-masing alat aerasi adalah 73,5 kW, sedangkan daya untuk proses pengisian oksigen adalah 2,1 kgO2/(kW·h). Sludge yang tersisa dikeluarkan dari saluran oksidasi. Di setiap tahap saluran oksidasi, terdapat pompa sumur yang digunakan untuk menghisap sludge tersebut dan mengirimkannya ke tempat pengeringan. Dalam proses operasionalnya, karena saluran oksidasi berada pada fase aerasi tertunda, lumpur yang dihasilkan sudah hampir mencapai kondisi stabil. Jumlah lumpur sisa sangat sedikit, sehingga lumpur tersebut hanya perlu dibuang sekali setiap lebih dari setahun sekali. 3.6 Area Pengeringan Area pengeringan terdiri dari 10 kotak, yang digunakan secara bergantian. Ukuran setiap kotak adalah 10m×5m. Di dalamnya terdapat bahan filter berupa pasir dan kerikil. Sludge yang telah dikeringkan dibawa keluar untuk diproses lebih lanjut, sedangkan air infiltrasi dikembalikan ke kolam penampungan. 3.7 Ruang kontrol dan laboratorium Ukuran ruang kontrol adalah 3,3 m × 3,3 m. Laboratorium di stasiun pengolahan air limbah dibangun bersama dengan laboratorium yang digunakan untuk keperluan produksi. 4 Hasil Pengoperasian Nyata Tabel 2 menampilkan sebagian data hasil pengukuran selama masa pengetesan dan pada saat pemeriksaan penyelesaian proyek. Volume air yang diproses umumnya berkisar antara 2000–2500 m3/hari. Tabel 2: Kualitas air masuk dan keluar sistem pengolahan limbah
Tanggal pengambilan sampel: CODcr (mg/L), Kecerahan (kali), pH
26 Agustus 1997: 1389, 8094, 4,23; 012591, 71,11, 3,76
27 Agustus 1997: 2362, 9196, 13,76; 2094,71, 2,57, 3
28 Agustus 1997: 1203, 9791, 91,92; 861594,81, 1,67, 7,7
17 September 1998: 2068, 6896, 74,83; 1596,91, 2,57, 5
18 September 1998: 1939, 8495, 74,03; 1596,31, 1,87, 6
19 September 1998: 2169, 7896, 74,37; 1296,81, 2,07, 3
Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa konsentrasi CODCr pada air masuk bervariasi secara signifikan, tetapi kualitas air keluar tetap memenuhi standar yang ditetapkan. Proyek pengolahan ini telah lulus pemeriksaan penyelesaian pekerjaan oleh otoritas lingkungan setempat pada tanggal 17 September 1998. Semua indikator kualitas air yang dihasilkan memenuhi standar emisi tingkat satu sesuai dengan “Standar Emisi Limbah Terpadu” (GB8978—88). 5 Indikator Teknis dan Ekonomi Utama Perbandingan indikator teknis dan ekonomi utama dari proses pengolahan limbah ini dengan proses yang digunakan oleh pabrik-pabrik serupa di dalam negeri dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3: Perbandingan Indikator Teknis dan Ekonomi Utama
Proyek pengolahan air limbah pabrik tekstil Qunhe di Tongxiang, Jiaxing; Proyek pengolahan air limbah pabrik tekstil dan pewarnaan Xinchang di Shantou.
Jumlah air yang diproses (t/hari): 3000, 2000, 800
Biaya investasi per ton air: 432,63, 313,44, 440
Biaya operasional per ton air: 1442, 1567, 5500
Biaya listrik per ton air: 0,53, 0,62, 0,44
Biaya bahan kimia per ton air: 0,51, 0,92, 0,9
Luas lahan yang diperlukan per ton air: 0,85, 0,61
Standar kualitas air keluaran: Standar GB8978-SS tingkat satu, Standar GB8978-SS tingkat satu, Standar GB8978-SS tingkat dua.
Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa biaya investasi dan biaya operasional (biaya listrik, biaya bahan kimia) untuk proses pengolahan air limbah ini relatif rendah. Diambil dari situs Yijingshui.com