RBC (Rotating Biological Contractor) Marisa Handajani
Pendahuluan • Dibangun pertama kali di Jerman (Barat) pada tahun 1960 diperkenalkan di Amerika Serikat • Di AS dan Kanada, – 70% menyisihkan karbon organik saja, – 25% kombinasi penyisihan organik dan nitrifikasi, – 5% nitrifikasi sesudah pengolahan sekunder
1
Prinsip Dasar • Suatu RBC terdiri dari serangkaian piringan bundar (polystyrene atau polyvinyl chloride) yang diletakan berdekatan, yang terendam dalam air buangan dan berputar melaluinya. • Piringan ini terpasang ada sebuah shaft (as) horizontal
40%
• Ukuran standar: – Diameter 3,5m – Panjang 7,5 m – Luas permukaan piringan 9300-13900 m2
• Putaran 1,0-1,6 rpm
70-90%
2
Pertimbangan Desain Proses • Dengan desain yang tepat, sistem RBC dapat menjadi yang terbaik kinerjanya dibanding dengan sistem “fixed film” lainnya • Sesuai dengan: – organik loading yang rendah per massa solid biologi, – waktu detensi dalam tahap proses biologi, serta – pengendalian short-circuiting
Pertimbangan dalam desain RBC: 1. 2. 3. 4.
Tahapan unit RBC Kriteria pembebanan (loading) Karakteristik efluen Kebutuhan bak pengendap
3
Standar Desain RBC
Tahapan unit RBC • Konfigurasi tahap sistem RBC merupakan bagian internal dari proses desain keseluruhan. • Tahapan dalam sistem RBC ini merupakan pengelompokan media RBC menjadi sel-sel yang independen dalam susunan seri • Penahapan dapat dilakukan dengan menggunakan baffle (jika menggunakan tangki tunggal) atau menggunakan tangki yang terpisah secara seri • Penahapan akan meningkatkan perubahan kondisi dimana organisme yang berbeda dapat berkembang dalam berbagai tingkat tingkat perkembangan tiap tahap tergantung terutama pada konsentrasi bahan organik terlarutnya dalam setiap tahapan.
4
Susunan Rangkaian & Tahapan RBC
Flow Parallel
Flow Perpendicular
Step Feeding
Laju penyisihan substrat spesifik yang tinggi akan terjadi apa biofilm RBC bila konsentrasi substrat air limbah tinggi
Tapered feed flow parallel
• Begitu air buangan mengalir masuk ke dalam sistem, setiap tahap berikutnya akan menerima influen dalam konsentrasi organik yang lebih rendah • Pembebanan yang berlebihan dapat diatasi dengan menyingkirkan baffle-baffle penyekat antara tahap satu dengan tahap dua guna menurunkan beban permukaan dan meningkatkan transfer oksigen. • Pendekatan lain dapat dilakukan dengan menambahkan sistem pemberian udara, pengumpanan bertahap atau resirkulasi dari tahap terakhir.
5
Kriteria Pembebanan •
Kinerja RBC dipengaruhi – specific surface loading rate – BOD terlarut untuk penyisihan organik – NH4-N untruk nitrifikasi
•
Loading rate harus disesuaikan dengan kapasitas transfer oksigen dari sistem masalah penurunan kinerja, bau, pelepasan biofilm
• •
BOD loading untuk tahap pertama harus cukup rendah mencegah overloading sBOD : 12-20g/m2.hari atau BOD : 24-30g/m2.hari
• •
Untuk nitrifikasi sBOD < 15mg/L Maksimum Nitrogen surface removal rate = 1,5g N/m2.hari
Karakterisktik Efluen • Sistem RBC dapat didesain sebagai pengolahan sekunder ataupun pengolahan lanjut
• Karakterisktik BOD efluen pada pengolahan sekunder sebanding dengan proses lumpur aktif yang dioperasikan dengan baik
6
Fasilitas Fisik pada Sistem RBC • • • • • •
Shaft Material Piringan Sisteim Pemutar Tangki Penutup Bak pengendap
Shaft – Sebagai pendukung dan pemutar media kontraktor. – Panjang maksimum dibatasi pada 8,23m dengan 7,62m yang dipergunakan untuk media kontraktor – Panjang yang lebih pendek : 1,52-7,62m – Bentuk dan desain detailnya sangat beragam (Manufaktur) – Harus dilapisi pelindung korosi dengan ketebalan 1320 mm – Kendala operasional : kesalahan atau kegagalan shaft. Kegagalan shaft meruakan masalah peralatan yang paling serius mengurangi unit proses yang beroperasi dan penyebab kemungkinan kerusakan bagian dari media.
7
– Penyebab kerusakanan shaft antara lain: • Desain struktur tidak cukup • Kejenuhan /kelelahan metal • Akumulasi biomassa pada permukaan media yang berlebihan • Panas • Solven organik • Radiasi UV • Kesalahan perhitungan desain struktur
Material Piringan • HDPE corrugation pattern • Tipe Disk : (total luas permukaan disk pada shaft) – Low (standar) density 9300 m2 per 8,23 m shaft – Medium density 11000-16700 m2 – High density per 8,23 m shaft Middle – final stage
8
Tangki • Ukuran optimum 0,0049 m3/m2 luas piringan • Untuk shaft dengan 9300m2 luas piringan – Volume tangki 45 m3 – Waktu detensi 1,44 jam – OLR 0,08m3/m2.hari – Kedalaman air di sisi piringan 1,5m (40% submerged)
Penutup • Unit RBC biasanya diberi tutup di bagian atasnya, Untuk menjaga terhadap: • Temperatur yang rendah • Kerusakan oleh sinar UV terhadap media plastik • Kerusakan-kerusakan lain terhadap media dan peralatan • Pertumbuhan algae dalam proses
9
Bak Pengendap • Overflow rate = trickling filter dengan media plastik • Lumpur yang terkumpul instalasi pengolahan lumpur
Perancangan Proses RBC • Didasarkan atas penggunaan parameter desain yang diperoleh dari berbagai pengalaman dalam mengevaluasi catatan-catatan operasi pada bebagai unit RBC full-scale • Faktor utama yang harus dipertimbangkan: – Luas permukaan piringan – Spesific loading (g/m2) luas piringan per hari
10
Penyisihan BOD Sn =
− 1 + 1 + (4)(0,00974)( As / Q) S n −1 (2)(0,00974)( As / Q)
Sn = konsentrasi sBOD pada tahap ke n (mg/l) As = luas permukaan piringan pada tahap ke n (m2) Q = debit (m3/hari)
Tahapan Perhitungan 1. 2. 3. 4.
5.
6.
Tentukan konsentrasi sBOD pada influen dan efluen serta debit air buangan Tentukan luas piringan RBC untuk tahap I dengan sBOD maksimum 12-15 g sBOD/m3.hari Tentukan jumlah shaft dengan menggunakan standard disk density (9300m2/shaft) Pilih jumlah train untuk desain, debit per train, jumlah tahapan, dan luas disk/shaft dalam setiap tahap. (pada tahap dengan beban yang rendah dapat digunakan high density disk) Dari asumsi 4 , Hitung konsentrasi sBOD pada setiap tahap. Periksa apakah konsentrasi sBOD pada efluen dapat dicapai bila tidak modifikasi tahapan Desain bak pengendap
11
Tentukan dimensi RBC Parameter
Satuan
Target Efluen
M3/hari
Primary Effluen 4000
Debit BOD
g/m3
140
20
sBOD
g/m3
90
10
TSS
g/m3
70
20
Penentuan jumlah shaft untuk tahap pertama • Asumsi sBOD tahap pertama 15 g/m2.hari • sBOD loading = 90 g/m3 x 4000 m3/hari = 360.000 g/hari • Luas piringan yang diperlukan = (360.000 g/hari)/(15 g/m2.hari) =24.000m2 • Standard disk density 9300 m2/shaft • Jumlah shaft = (24000m2)/(9300 m2/shaft) = 2,6 ≈ 3 shaft untuk tahap 1 dengan 9300 m2/shaft
12
Desain train dan tahapan 1. Asumsi 3 train dgn 3 tahap/train 2. Debit/train = (4000 m3/hari)/3 train = 1333.3 m3/hari
13
Konsentrasi sBOD tiap tahap Sn =
− 1 + 1 + (4)(0,00974)( As / Q) S n −1 (2)(0,00974)( As / Q)
• Tahap 1 – S0 = 90 g/m3 – As/Q = 9300m2/1333,3 m3/hari = 6,97 hari/m – S1 = 29,8 g/m3 • Tahap 2 – S2 = 14,8 g/m3 • Tahap 3 – S3 = 9,1 g/m3 target 10 g/m3 tercapai
OLR • Tahap I Lorg = {(4000 m3/hari)(90g/m3)}/{(3)(9300m2)} = 12,9
g sBOD/m2.hari
• Overall Organik loading Lorg ={(4000 m3/hari)(140}g/m3)}/{(3 stage)(3 shaft)(9300m2)}
= 6,7 g sBOD/m2.hari
14
HLR • HLR = • (4000m3/hari)/{(3stage)(3 shaft/stage)(9300m2/shaft) = 0,05m3/m2.hari
http://www.environmentalleverage.com/food%20and%20beverage/MVC-003S.JPG
15
