Aplikasi Membran Bioreaktor dalam Pengolahan Air Limbah Industri Indra Nafi Akhsani Teknik Kimia, ITB, Jalan Ganesa No. 10, Bandung, Indonesia
[email protected]
Abstrak Teknologi bioreaktor membran merupakan teknologi berbasis membran yang dikombinasikan dengan reaktor biologis. Bioreaktor membran diharapkan mampu mengatasi kelemahan yang dihadapi oleh bioreaktor konvensional. Makalah ini membahas sistem bioreaktor membran dan perbandingan kinerjanya dengan sistem pengolahan air limbah konvensional. Makalah ini juga membahas prinsip kerja konfigurasi bioreaktor membran, yaitu internal dan eksternal. Sebagaimana dalam proses-proses berbasis membran lainnya, fouling merupakan kendala utama yang dihadapi bioreaktor membran. Dalam makalah ini juga dipaparkan mengenai peristiwa fouling pada bioreaktor membran, meliputi jenis-jenis fouling beserta cara pencegahannya. Faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja bioreaktor membran juga akan dibahas, meliputi fluks, permeabilitas, hambatan, luas membran, dan laju umpan membran. Beberapa contoh aplikasi bioreaktor membran pada pengolahan air limbah industri akan dipaparkan pada bagian akhir makalah ini. Kata kunci: bioreaktor membran, pengolahan air limbah, fouling, MBR, bioreaktor, limbah industri
1. Pendahuluan Sebuah proses yang menggunakan kedua tahap biologis dan modul membran baru-baru ini dikembangkan untuk pengolahan air limbah yang disebut membran bioreaktor (MBR) proses. Bioreaktor dan modul membrane masing-masing memiliki fungsi tertentu yaitu: a) Degradasi biologis pencemaran organik dilakukan dalam bioreaktor yang disesuaikan oleh mikroorganisme. b) Pemisahan mikroorganisme dari pengolahan air limbah terjadi di dalam modul membran.
Gambar 2. Perbedaan Sistem Konvensional dan Sistem Membran Bioreaktor (diadaptasi dari [2])
Gambar 1. Tipe membran bioreaktor [1]
2. Konfigurasi Membran Bioreaktor Eksternal. Tipe konfigurasi ini melibatkan penggunaan polimer membran organik atau anorganik yang terletak di luar. Pertama kali di bentuk di Amerika Serikat yang dahulu dikenal sebagai sistem berbasis membran eksternal. Letak pompa diatas tangkinya. Internal. Tipe konfigurasi ini terletah di bawah tangki untuk meminimalkan upaya pembersihan. Konfigurasi ini biasanya melibatkan penggunaan membran polimer yang berorientasi horizontal atau vertikal terksndung serat berongga dalam segi empat atau persegi panjang atau dalam bentuk tubular dengan dukungan struktur lembaran datar.
Membran Bioreaktor (MBR) adalah upaya utama untuk meningkatkan efisiensi dari proses membran pengolahan air limbah konvensional secara alamiah dengan menggantikan pemurnian berbasis gravitasi (digunakan untuk memisahkan biomassa yang aktif dari campuran cairan) oleh bantuan tekanan pada membran proses filtrasi. Berdasarkan prinsip menghilangkan polutan oleh reaksi biokimia akan tetapi tetap sama pada membran bioreaktor seperti di sistem konvensional.
Gambar 3. Konfigurasi Eksternal Membran Bioreaktor. (diadaptasi dari [3]) 1
MBR Fouling
Activated Sludge
Aeration Cleaning
Gambar 4. Konfigurasi Internal Membran Bioreaktor. (diadaptasi dari [3])
SRT, HRT, F/M, DO
3. Membran Fouling Menggunakan membran bioreaktor untuk industri proses limbah cair merupakan teknologi yang sangat menarik karena menawarkan beberapa keuntungan apabila dibandingkan dengan proses pengolahan konvensional [4]. Namun, kompleksitas fouling1 meningkat oleh aktivitas biologis dan kemajuan dalam bidang penelitian ini relatif lambat. Fouling adalah masalah umum dan utama dalam aplikasi Membran Bioreaktor. Fouling dapat menyebabkan penurunan fluks permeat, peningkatan TMP, penurunan kualitas pemeat dan kerusakan membran. Fouling dapat diklasifikasikan atas dasar foulants sebagai : partikulat fouling, fouling organik, biofouling, dan scaling. Particulate Fouling. Merupakan partikel kecil yang mengakumulasi pada permukaan membran sehingga membentuk filter cake yang disebut sebagai partikulat fouling. Partikulat dapat berupa padatan, suspensi, koloid dan bahkan mikroorganisme. Partikulat fouling adalah jenis dominan fouling disebagian sistem mikrofiltasi dan ultrafiltrasi. Organic Fouling. Merupakan adsorpsi zat organik terlarut pada permukaan membran atau dalam pori-pori karena interaksi antarmolekul antara membran dan bahan organik, ini yang disebut sebagai fouling organik. Biofouling. Merupakan adhesi dan pertumbuhan mikroorganisme pada permukaan membran. Yaitu pembentukan biofilm disebut sebagai biofouling, yang mengakibatkan hilangnya kinerja membran. Scaling. Jika oksidan pembersih tidak cukup, pembersihan asam harus dipertimbangkan untuk mengembalikan permeabilitas membran. Jika garam terlarut melebihi produk kelarutannya, skala dapat deposit pada permukaan membran. Biasanya, lebih-kejenuhan CaCO3, CaSO4, BaSO4, dll [5].
Gambar 5. Ilustrasi Skematik penyebab Fouling. (diadaptasi dari [6])
Faktor Yang Menyebabkan Fouling
Membran
Biomassa
Kondisi Operasi
Konfigurasi
MLSS
Konfigurasi
Material
EPS or SMP
Koefisien Kecepatan
Hidrophobic ity
Struktur Floc
Aeration
Porositas
Bahan Pelarut
TMP
Ukuran Poros
Ukuran folc
HRT Atau SRT
Gambar 6. Faktor (diadaptasi dari [7])
Penyebab
Membran
Fouling.
4. Konsep Fluks Kritis Field dkk [8] adalah orang pertama yang memperkenalkan konsep fluks kritis. Selama operasi berlangsung di bawah fluks kritis ini, fouling membran dapat diabaikan dan dengan demikian pembersihan membran tidak diperlukan. Oleh karena itu penting untuk memilih fluks awal yang memadai atau TMP. Dengan memilih fluks awal atau TMP dengan benar tingkat fouling sangat berkurang karena fluks kritis tidak terlampaui. Dengan demikian, idealnya fluks adalah konstan bukan tekanan yang konstan. Fluks kritis tergantung pada hidrodinamika, ukuran partikel, interaksi antara koloid dan membran, dan sifat suspensi seperti salinitas, pH, dan kondustivitas. Fluks kritis menurun dengan meningkatnya SRT. Hal ini menunjukkan bahwa
1
membran dan menyebabkan menurunnya flux permeat terhadap waktu operasi tertentu (Lewandowski dan bayenal, 2005)
Membran fouling adalah produk metabolisme mikroorganisme dalam bioreaktor, bahan organik dan biomassa yang menyumbat pori
2
fouling membran telah dimulai dan terjadi bahkan pada saat fluks rendah. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses operasi membran akan dibahas sebagai berikut. Fluks. adalah kuantitas material yang melewati unit luas permukaan membran per unit waktu. Membran bioreaktor secara umum mengoperasikannya dengan rentang fluks antara 10 sampai 1000 m3/m2/s . 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑡 𝐹𝑙𝑢𝑘𝑠 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑀𝑒𝑚𝑏𝑟𝑎𝑛 ……… (1)
Media Proses
Black Flush Fush Relaksasi
Permeabilitas merupakan jumlah permeat yang melewati unit luas membran per unit waktu dalam unit tekanan transmembran. 𝐹𝑙𝑢𝑘𝑠 𝑃𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡𝑎𝑠 = ……… (2)
Fush Mode Pembersihan
𝛥𝑃
Hambatan adalah tekanan transmembran per unit viskositas permeat. 𝛥𝑃 𝑅𝑡 = 𝜇 ……………………(3)
Gambar 7. Proses Filtrasi (diadaptasi dari [10]) 6. Konsentrasi dan Ukuran Partikel Barker dkk [11] menunjukkan bahwa bagian utama dari senyawa organik yang susah larut dalam limbah biologis [12] diproduksi oleh mikroba yang larut (PMS). PMS terdiri dari senyawa organik yang dirilis oleh metabolisme substrat (biasanya terkait dengan pertumbuhan biomassa) dan biomassa kerusakan. PMS harus dianggap sebagai salah satu hal yang signifikan sebagai faktor dalam proses pengolahan biologis. Namkung dan Rittmann [13] telah mengklasifikasikan PMS sebagai pemanfaatan terkait produk (UAP) dan biomassa terkait produk (BAP). UAP mewakili PMS terkait dengan metabolisme substrat dan biomassa pertumbuhan. Laju produksi biomassa proporsional dengan tingkat konsumsi substrat. BAP yang PMS dikaitkan dengan biomassa yang rusak dan produksi biomassa sebanding dengan konsentrasi biomassa. BAP adalah produk sampingan dari respirasi endogen dari massa sel. Karena konsentrasi tinggi maka lumpur aktif dalam reaktor dan lumpur panjang kali retensi yang mustahil untuk mengabaikan formasi produk mikroba dalam sisttem bioreaktor membran. Pembuangan yang tidak diinginkan pada organik dan mineral karena dengan bantuan bakteri yang berkumpul membentuk gumpalan yang merupakan dasar lumpur. Namun, bakteri ini tidak terdistribusi secara merata di flok. Menurut PeignenSe’raline dan Manem [14] mencatat, bakteri yang terletak di bagian tengah dari flok yang tidak terkontak dengan polutan yang akan dihilangkan. Dalam kasus suspensi biologis, heterogenitas yang merupakan solusi dari flok ukuran yang merumitkan sehingga terjadi fenomena fouling. Wisniewski dan Grasmick [15] meneliti pengaruh distribusi ukuran suspensi biologis pada fouling membran. Mereka mencatat bahwa gumpalan biologis hancur oleh re-sirkulasi dalam membran bioreaktor. Perubahan distribusi ukuran partikel mengakibatkan adanya modifikasi sifat suspensi fouling, adanya partikel
Dengan Rt adalah total hambatan proses filtrasi (1/m) Total Hambatan, Rt = Rm + Rc + Rf Luas Membran adalah unit proses volume [L] per unit ( Fluks [LMH] x Waktu proses [H] ). Laju Pompa Umpan [L/min] adalah Fluks umpan dikali unit luas membran [9]. 5. Proses Filtrasi Metode ekstraksi menyerap dari bioreaktor yang disebut sebagai proses modus, modus ini terganggu di mode kering yang berbeda-beda menurutt membran sering terjadi aerasi dengan gelembung kasar untuk menjaga padatan dari gedung di sekitar membran. Beberapa membran memerlukan mode relaksasi untuk menstabilkan fluks pada permukaan padatan. Sebelum kembali ke modus proses, modus relaksasi ini adalah berhenti sederhana dari penyerapan aliran untuk periode waktu yang singkat. Membran yang pada dasarnya elastis di alam kemudian kembali pada keadan santai. Selama terjadi relaksasi aerasi dari membran sering tetap untuk membantu pembaharuan padatan biomassa di sekitarnya dari permukaan membran, dan juga memiliki efek menjelajahi permukaan membran sehingga menghilangkan padatan. Setelah periode modus proses operasi permeat yang dihasilkan keluar dari sistem melalui bersih di dalam tangki tempat. Tangki ini cukup meresap untuk memungkinkan membran akan memerah untuk waktu yang singkat dalam arah yang berlawanan dari proses penyaringan.
3
kecil yang dihasilkan dari pemecahan gumpalan meningkatkan fouling membran. Choi dkk [16] menunjukkan juga bahwa untuk jenis eksternal membran bioreaktor, fouling membran tergantung pada intensitas tegangan geser yang dikenakan pada gumpalan bakteri oleh pompa daur ulang. Pompa ini memecah gumpalan, menghasilkan partikel koloid lebih baik dan melepaskan zat polimer ekstraseluler (EPS, senyawa utama dari bahan organik terlarut) dari interior flok untuk bioreaktor. Nagaoka dkk [17] telah menentukan bahwa EPS tampaknya menjadi faktor kunci yang bertanggung jawab untuk membran fouling di MBR. Meskipun sangat besar distribusi berat molekul, umumnya diakui bahwa EPS ini menyiratkan peningkatan perlawanan kue yaitu pengurangan fluks. Efisiensi COD eliminasi oleh MBR secara langsung terkait dengan konsentrasi padatan dalam suspensi di reaktor. Vyas dkk [18] dan Cabassud dkk [19] menjelaskan bahwa peningkatan permeat hasil fluks dari peningkatan turbulensi karena partikel udara cair-besar aliran tangensial. Wisniewski dan Grasmick dibagi menjadi tiga fraksi suspensi bakteri yaitu : fraksi larut (atau dilarutkan, fraksi koloid, dan fraksi pratikulat ( padatan di suspesi, gumpalan terutama bakteri dengan konsentrasi padatan tergantung pada umur lumpur). Fraksi larut bertanggung jawab untuk sekitaar 52% dari total perlawanan sedangkan koloid dan fraksi partikulat hanya mewakili masing-masing 24%. Hal ini sama sekali berbeda dari yang diperoleh oleh Defrance dkk [20] yang diberikan hanya 5% dari membran fouling untuk fraksi larut, 305 ke fraksi koloid dan 65% untuk fraksi partikulat. Perbedaan ini mungkin disebabkan oleh bahan kimia membran setelah pencucian dilakukan setiap filtrasi oleh Wisniewski dan Grasmick cuci kimia ini diinduksi oleh penghapusan fraksi terserap larut dengan dinding. Bouhabila dkk percaya bahwa fraksi koloid adalah 50% bertanggung jawab atas membran fouling, fraksi terlarut untuk 26%, dan padatan tersuspensi untuk 24%. Hasil ini menunjukkan perbedaan yang berasal secara bersamaan dari substrat digunakan (susu yang mengandung substrat sintetis), biomassa, metode yang digunakan untuk lumpur terpisah, membran, dan aplikasi atau tidak dari mencuci kimia. Namun, tidak adanya pengukuran pH adalah merugikan; sebenarnya, Wakeman dan Tarleton [21] mencatat pengaruh kuat dari pH pada membran koloid fouling, yang dapat menunjukkan beberapa perbedaan dalam pelajaran sebelumnya. Namun, menurut Tardieu dkk tampaknya bahwa kedua karakteristik bakteri tersebut suspensi dan kuantitas larut dan koloid senyawa yang bertanggung jawab untuk fouling membran. Mengenai variasi fluks permeat dengan padat konsentrasi, Vyas et al. menemukan dua yang berbeda zona.
7. Pencucian dan Regenerasi Membran Sayangnya, kompleksitas fouling meningkat dengan aktivitas biologis dan perkembangan di penelitian bidang ini relatif lambat [22] Strategi tradisional untuk fouling mitigasi seperti penyemprotan udara, teknik pembersihan fisik (kembali berdenyut dan relaksasi) dan pembersihan perawatan kimia telah dimasukkan dalam banyak desain MBR sabagai strategi operasi standar untk membatasi fouling. Penyemprotan udara dinyatakan sebagai permintaan aerasi tertentu (SADM), mengambil nilai khas untuk fasilitas skala penuh antara 0,30 Nm3/ h m2 (F S konfigurasi) sampai 0,57 Nm3/ h m2 (F S konfigurasi). Relaksasi dan berdenyut kembali (hanya untuk HF) biasanya diterapkan untuk 30-130 detik setiap 10-25 menit dan filtrasi. Pencucian yang efektif memerlukan pemahaman tentang interaksi anatara produk fouling dan membran serta efek dari prosedur cuci pada penghapusan deposit. Mercucci dkk [23] membersihkan membran Ultrafiltrasi pada bagian belakang untuk 90 detik setiap 20 menit dibawah TMP 0,4 bar. Ketika hidrolik kinerjanya secara nyata telah menurun, membran harus menjalani cuci kimia menggunakan asam dan senyawa alkali. Frekuensi Frekuensi tinggi backpulsing berbeda dari backwash. 2 Backwashing terdiri dari membalikkan filtrasi arah selama 5 sampai 30 detik setiap 30 sampai 60 menit atau setiap jam, mungkin disertai dengan sparging udara. Frekuensi tinggi berdenyut kembali dapat dilakukan setiap beberapa detik setelah beberapa menit filtrasi. Frekuensi tinggi impuls (biasanya 0,1-2 Hz) juga dapat diterapkan selama periode yang sangat singkat (biasanya sekitar satu detik dengan mikrofiltrasi dan UF). Dengan cara variasi mendadak tekanan kembali melalui membran dan declogs itu. Bahkan, seperti yang dinyatakan oleh Ramirez dan Davis , backpulsing yang tidak memburuk kualitas permeat dalam kasus. Masalah dengan teknik ini adalah bahwa hal itu membutuhkan tekanan tinggi-tahan membran. Saat ini waktu, membran hanya keramik untuk mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi tampaknya memenuhi persyaratan ini. banyak penulis menunjukkan bahwa teknik ini sangat efisien karena benar-benar menghilangkan membran fouling tetapi juga mempertahankan fluks 2 sampai 5 kali lebih tinggi dari fluks rata tanpa backpulsing. selama filtrasi tes dengan bentonit suspensi menggunakan tubular membran keramik, Ramirez dan Davis [24] menemukan fluks maksimum dengan backpulsing frekuensi tinggi yang adalah 10 kali lebih besar dari fluks diperoleh tanpa backpulsing. Untuk output yang optimal oleh karena itu perlu untuk mengoptimalkan waktu aplikasi dan tekanan.
2
Backwash adalah membalik arah masuknya air ke dalam tabung filter air. Backpulse adalah sama pentingnya bagi MF dan UF filter membran seperti untuk filter media konvensional untuk menghilangkan padatan terakumulasi pada permukaan membran
4
Kennedy dkk [25] menguji UF membran berlubangserat. Mereka melaporkan bahwa efektivitas frekuensi tinggi backpulsing tergantung pada periode aplikasi bukan pada tekanan. Ma dkk [26] dan Redkar dkk [27] juga menegaskan bahwa backpulses panjang menginduksi hilangnya berguna permeat sementara sangat pulsa durasi pendek tidak menguntungkan karena mereka tidak menghilangkan partikel fouling efektif. Untuk aplikasi tertentu, ada kombinasi optimal frekuensi dan kembali berdenyut kali memaksimalkan serapan fluks. Selain itu, waktu interval antara dua punggung aplikasi berdenyut harus dari urutan yang sama pentingnya dengan karakteristik pembangunan cake pada waktu tertentu. Ramirez Davis mempresentasikan analisis ekonomi dari proses. Secara umum dan khusus untuk limbah industri. Di perbandingan dengan sistem lumpur aktif konvensional, sistem MBR memiliki efisiensi removal yang lebih baik dan potensi untuk digunakan kembali air di bidang manufaktur [28]. Banyak penulis bersikeras bahwa masalah membran fouling di hadapan mikroorganisme terkait dengan produk mikroba, konsentrasi, dan ukuran partikel. Strategi yang berbeda dari mencuci membran atau backwash diusulkan untuk mempertahankan stabil fluks permeat dalam sistem MBR. Oleh karena itu tampaknya diperlukan untuk menentukan apakah oksigen menjadi faktor pembatas dalam MBR operasi, mempertimbangkan aktivitas degradasi biologis, dan sehingga untuk konsentrasi biomassa yang tinggi dalam aerasi tangki. Studi rheologi harus memungkinkan kita untuk mendefinisikan kondisi geser di MBR menginduksi penurunan viskositas jelas medium dalam rangka mengoptimalkan transfer oksigen.
(NH4 + -N ), logam berat, pH, warna, kekeruhan, dan parameter biologi [30]. Studi penelitian menunjukkan bahwa konfigurasi tertentu MBRs akan mempertahankan, berkonsentrasi, dan akibatnya memecah banyak senyawa ini tanpa memerlukan canggih proses pengolahan tersier. Dibandingkan dengan air limbah kota, air limbah industri biasanya memiliki kekuatan organik yang tinggi dan sifat fisikokimia ekstrim (misalnya, pH, suhu, salinitas), dan mengandung zat sintetis dan alami yang mungkin beracun atau menghambat proses pengolahan biologis [31]. Namun, Scott et al., 1996 mempelajari penerapan MBR (memiliki membran keramik) untuk pengobatan es krim air limbah produksi dan menemukan COD dari 83-97% dan penghapusan BOD dari 90-98% (meskipun nilai tinggi -COD dan BOD air umpan) dan sistem mampu dipertahankan pH 6-7, yang 10 pada konsentrasi pakan, dikaitkan dengan keberadaan bakteri asam laktat [32]. Selain itu, Nakhla et al., 2006 dianalisis kinerja MBR di mesofilik-termofilik suhu transisi (40°C) untuk mengobati kekuatan tinggi air limbah berminyak dan menemukan efisiensi penyisihan COD dari 78% menjadi 96%, penghapusan BOD5 87-99% dan minyak dan minyak penghapusan 92-95%. Mowla et al., 2009 melakukan percobaan untuk mengobati ladang minyak air limbah (air yang dihasilkan) dengan MBR memiliki sekelompok bakteri yang ditemukan pada kondisi salinitas tinggi dan menemukan bahkan penghapusan 100% minyak mungkin dalam permeat [33]. Aplikasi industri dari MBR diselidiki untuk laundry komersial dan pabrik tekstil di Jerman oleh Jan Hoinkis et al., 2012 dan mereka mengakibatkan bahwa meskipun memiliki konsentrasi tinggi bahan kimia biodegradable rendah dalam air limbah, efisiensi removal COD mencapai sekitar 90%. Selain itu, telah Ulasan tha sistem pengolahan MBR dapat mengurangi BOD lebih besar dari 98%; mengurangi COD hingga 98%; menghasilkan NH4 + -N + tingkat penghapusan konsisten hingga 99%; menunjukkan penghapusan nitrat konsisten untuk air limbah melalui denitrifikasi; 60% denitrifikasi; 74% removal TN dan 82% removal nitrogen; menyediakan penghapusan 5-log dari E. coli; dan menghilangkan lebih dari 97% fosfor. kinerja MBR untuk air limbah yang mengandung amonia ditemukan menjadi benar-benar dikonversi NH4 + -N ke NO3 - N dibandingkan dengan tingkat konversi 95% untuk proses lumpur aktif konvensional. Tabel 6 menyajikan ikhtisar dari aplikasi MBR di daerah pengolahan air limbah industri [34].
8. Aplikasi Membran Bioreaktor pada Pengolahan Air Limbah Industri Reaktor biologis konfigurasi membran (MBR) telah terbukti menjadi optimal untuk pengobatan berbagai air limbah industri ketika efisiensi pengobatan merupakan pertimbangan penting. Teknologi MBR memiliki potensi besar dalam aplikasi luas termasuk kota, pengolahan air limbah industri dan pencernaan limbah padat. sumber utama air limbah industri termasuk pengolahan makanan, pulp dan kertas, tekstil, kimia, farmasi, minyak bumi, penyamakan kulit, dan industri manufaktur [29]. Karakteristik air limbah industri sangat tergantung pada jenis air limbah industri dan proses industri dan biasanya diwakili oleh parameter dasar, termasuk kebutuhan oksigen kimia (COD), biochemical oxygen demand (BOD), padatan tersuspensi (SS), ammonium nitrogen
5
Tabel 1. Aplikasi Membran Bioreaktor pada Pengolahan Air Limbah Industri Sumber Limbah
Air
Berbagai macam sumber
Industri Cat
Konfigurasi Membran Ukuran Operasi
Ultrafiltrasi – Eksternal Skala pilot (0.2-24.6m2//d)
Ultrafiltrasi – Eksternal Skala penuh (113m2//d)
Efisiensi Pengolahan
Penyisihan COD > 97%
Penyisihan COD > 94%
Negara yang menerapkan
Jerman
Amerika Serikat
Industri Permak Kulit Ultrafiltrasi – Eksternal Skala penuh (500600m2//d) Penyisihan COD > 93%
Industri Kosmetik
Industri Pangan
Aerobik
Industri Listrik
Ultrafiltrasi – Eksternal Skala penuh
Mikrofiltrasi
Ultrafiltrasi Eksternal Skala penuh (10- m2/d)
Penyisihan COD > 98%
Penyisihan COD > 97%
Jerman
Perancis
Amerika Serikat
Mikrofiltrasi Eksternal Skala tidak penuh (0.050.09m2//d) Penyisihan COD: 6882% Kanada
Skala penuh (600m2//d)
Penyisihan COD >97% Jerman
Wastewater Treatment Problems. Environmental Solutions, December 1994. [3] Linden, S. (2006a). Industrial MBR Issues. Novel MBR Technologies for Industrial Wastewater Treatment and Reuse, WEF Webcast, May. [4] Churchouse, S., & Wildgoose, D. (1999). Membranes bioreactors progress from the laboratory to full-scale use, Membrane Technology, 111. [5] Jiang T., 2007, ―Characterization and Modeling of Soluble Microbial Products in Membrane Bioreactors, PhD. Thesis, Ghent University, Belgium. [6] Meng, F., Chae S.R., Drews, A., Kraume,M., Shin, H.S. And Yang F., ―Recent Advances In Membrane Bioreactors (MBRs): Membrane Fouling And Membrane Material‖, Water Research, 43, 2009, 1489 – 1512. [7] Chang, I.S., Clech P.L., Jefferson, B. And Judd, S., ―Membrane Fouling In Membrane Bioreactors For Wastewater Treatment‖, J. Environ. Eng, 2002, Vol. 128, 1018-1029. [8] Field, R. W., Wu, D., Howell, J. A., & Gupta, B. B. (1995). Critical flux concept for microfiltration fouling, Journal of Membrane Science,100, 259– 272. [9] Noor Sabrina Ahmad Mutamim, Zainura Zainon Noor, Mohd Ariffin Abu Hassan and Gustaf Olsson, ―Application Of Membrane Bioreactor Technology in Treating High Strength Industrial Wastewater: A Performance Review‖, Desalination, Vol. 305, 2012, 1–11. [10] Pillary, V. L., Townsed B. and Buckley C.A. ‘Improving the performance of anaerobic digesters at wastewater treatment works: the coupled crossflow microfiltration/digester process’ Water Science and Technology, 30(12): pp. 329-337, 1994. [11] Barker, D. J.; Mannucchi, G. A., Salvi, S. M., & Stuckey, D. C. (1999). Characterisation of soluble
9. Kesimpulan Bioreaktor membran (MBRs) telah aktif bekerja untuk perawatan kota dan industri air limbah dan telah terbukti menjadi sebuah teknologi baru yang telah mengembangkan ceruk di sektor pengolahan air limbah. Saat ini, pasar global untuk teknologi ini berkembang pesat pada tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (CAGR) 13,2%. Tingkat pertumbuhan ini jauh lebih tinggi daripada teknologi pengolahan air limbah lainnya; juga, pasar diperkirakan akan meningkat dua kali tingkat pertumbuhan hadir dalam lima tahun ke depan di seluruh dunia. Konsep MBR mirip dengan pengolahan air limbah biologis konvensional kecuali untuk pemisahan lumpur aktif dan diperlakukan air limbah. Dalam sistem MBR, Pemisahan ini dilakukan dengan filtrasi membran sedangkan di sistem konvensional adalah dilakukan oleh klarifikasi sekunder. Perlakuan dalam sistem MBR menyediakan tinggi ingkat pengobatan dalam hal padatan tersuspensi dan penghapusan bahan organik. Juga proses dapat dijalankan dalam mode nitrifikasi / denitrifikasi untuk menghapus senyawa, dan dapat dikombinasikan dengan penggunaan koagulan untuk menghilangkan fosfor. Teknologi MBR memiliki potensi besar dalam aplikasi luas termasuk kota, pengolahan air limbah industri dan pencernaan limbah padat. skala penuh sistem operasional di berbagai belahan dunia dan pertumbuhan substansial dalam jumlah dan ukuran instalasi diantisipasi sebagai alternatif bagi banyak tantangan air limbah seperti masalah kualitas air. Daftar Pustaka REFERENCES [1] I.G. Wenten, A.N. Hakim, P.T.P. Aryanti. “Bioreaktor Membran untuk Pengolahan Limbah Industri.” Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, 2014. [2] Beaubien, Andre’, Trouve, Emmanuel, Urbain, Vincent, Aman, Didier, and Manem, Jacques. Membrane Bioreactors Offer New Solution to Old 6
[12]
[13]
[14] [15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
residual chemical oxygen demand (COD) in anaerobic wastewater treatment effluents, Water Research, 33 (11), 2499–2510. Fu, L. Y., Wen, X. H., & Qian, Y (2001). Treatment of dyeing wastewater in two SBR systems, Process Biochemistry, 36, 1111–1118. Namkung, E., & Rittmann, B. E. (1986). Soluble microbial products (SMP) formation kinetics by biofilms, Water Research, 20 (6), 795–806. Peignen-Se´raline, P., & Manem, J. (1997). Des bacte´ries e´puratrices, Biofutur, 165, 38–40. Wisniewski, C., Grasmick, A. (1998). Floc size distribution in a membrane bioreactor and consequences for membrane fouling, Colloids and Surfaces, A: Physicochemical and Engineering Aspects, 138, 403–411. Choi, J. G., Bae, T. H., Kim, J. H., Tak, T. M., & Randall, A. A. (2002). The behavior of membrane fouling initiation on the crossflow bioreactor system, Journal of Membrane Science, 219, 1–11. Nagaoka, H., Ueda, S., & Miya, A. (1996). Influence of bacterial extracellular polymers on the membrane separation activated sludge process, Water Science Technology, 34 (9), 165–172. Vyas, H., Bennett, R. J., & Marshall, A. D. (2000). Influence of feed properties on membrane fouling in crossflow microfiltration of particulate suspensions, International Dairy Journal, 10, 855– 861. Cabassud, C., Laborie, S., Durand-bourlier, L., & Laine´, J. M. (2001). Air sparging in ultrafiltration hollow fibers: relationship between flux enhancement, cake characteristics and hydrodynamic parameters, Journal of Membrane Science, 181, 57–69. Defrance, L., Jaffrin, M. Y., Gupta, B., Paullier, P., & Geaugey, V. (2000). Contribution of various constituents of activated sludge to membrane bioreactor fouling, Bioresource Technology, 73, 105–112. Wakeman, R. J., & Tarleton, E. S. (1991). Colloidal fouling of microfiltration membranes during the treatment of aqueous feed streams, Desalination, 83(1–3), 35–52. Sutton, Paul M., Membrane Bioreactors for Industrial Wastewater Treatment: Applicability and Selection of Optimal System Configuration‖, Water Environment Foundation, 2006, 3233-3248 Marcucci, M., Nosenzo, G., Capannelli, G., Ciabatti, L., Corrieri, D., & Ciardelli, G. (2001). Treatment and reuse of textile effluents based on new ultrafiltration and other membrane technologies, Desalination, 138, 75–82.
[24] Ramirez, J. A., & Davis, R. H. (1998). Application of cross-flow microfiltration with rapid backpulsing to wastewater treatment, Journal of Hazardous Materials, 63(2–3), 179–197. [25] Kennedy, M., Kim, S. M., Mutenyo, I., Broens, L., & Schippers, J. (1998). Intermittent crossflushing of hollow fiber ultrafiltration systems, Desalination, 118, 175–188. [26] Ma, H., Hakim, L. F., Bowman, C. N., & Davis, R. H. (2001). Factors affecting membrane fouling reduction by surface modification and backpulsing, Journal of Membrane Science, 189, 255–270. [27] Redkar, S., Kuberkar, V., & Davis, R. H. (1996). Modeling of concentration polarization and depolarization with high-frequency backpulsing, Journal of Membrane Science, 121, 229–242. [28] I.G. Wenten, P.T.P. Aryanti, A.N. Hakim. “Teknologi Membran dalam Pengolahan Air.” Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, 2014. [29] I.G. Wenten. “Teknologi Membran: Prospek dan Tantangannya.” Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, 2015. [30] I.G. Wenten, P.T.P. Aryanti, Khoiruddin. “Teknologi Membran dalam Pengolahan Limbah.” Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, 2014. [31] Cicek, N., ―A Review of Membrane Bioreactors and Their Potential Application in the Treatment of Agricultural Wastewater‖, Canadian Biosystems Engineering, Vol. 45, 2003, 6.37-6.49. [32] Kurian, R. and Nakhla,G Performance of Aerobic MBR Treating High Strength Oily Wastewater at Mesophilic –Thermophilic Transitional Temperatures‖, Water Environment Foundation, 2006, 3249-3255. [33] Hoinkis, J., Deowan, S.A., Panten, V., Figoli, A., Huang, R.R. and Drioli E., ―Membrane Bioreactor (MBR) Technology – a Promising Approach for Industrial Water Reuse‖, Procedia Engineering, Vol. 33, 2012, 234 – 241. [34] I.G. Wenten. “Industri Membran dan Perkembangannya.” Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, 2015.
7
