Teknik Bioremediasi untuk Pengolahan Sludge
Teknik Bioremediasi • Optimasi kontak antara mikroorganisme dengan pencemar yang dimanfaatkan sebagai sumber makanan • Lebih ditujukan pada materi organik • Teknik bioremediasi tanah tercemar: – In-situ: pengolahan setempat – Ex-situ: pengolahan di tempat lain
MO
In-situ
MO
Ek-situ treatment
Tanah diangkat
Ek-situ
Apakah Polutan biodegradable ? Sebagian? Sempurna?
Yes
No
Data hidrogeologi memadai ?
Yes
lain
No
In-Situ ? Polutan di Polutan di bukan zona saturasi ? zona saturasi ?
Ke A
Pilih teknologi
Ke B
Ek-Situ ? Polutan
Polutan
di fasa air ? di fasa tanah ?
Ke C
Ke D
Polutan di zona saturasi Dikontrol oleh
Kontrol
Dikontrol
intervensi hidrolik ?
Kombinasi
secara fisik
Pilih Model Metabolisme
ANAEROB
AEROB
Pilih sumber oksigen
O2
H2O2
KOMBINASI
Pilih Akseptor elektron
NO3
SO4
CO2
Polutan di zona non-saturasi Pilih Model Metabolisme
AEROB
ANAEROB
Pilih
Tingkatkan
pembawa oksigen
muka air tanah
Oksigen
Oksigen dalam air
dalam udara
M. air tanah
M. Air tanah
naik
kontrol
Pilih Akseptor elektron
NO3 O2
H2O2
SO4
CO2
Bioremediasi fase tanah ek-situ
Oksigen dalam udara
Bioreaktor fase slurry
Bioreaktor fase tanah
Kontinu/Batch
Biopile
sistem Pilih Model Metabolisme
AEROB
H2O2
Komposting
Pilih Akseptor elektron
ANAEROB
Kombinasi
aerob-anaerob
NO3 O2
Land farming
SO4
CO2
In - Situ • Kelebihan: – Mengurangi gangguan thd lokasi – Pengolahan pencemaran yang lebih dalam – Kontak dengan pencemar minimal terutama pencemar volatil – Mengurangi biaya transportasi
In - situ • Kekurangan: – Data geohidrologi yang lengkap – Pengendalian kondisi reaksi dan hasiol akhir sulit – Monitoring yang lebih hati-hati – Perlu rekayasa lebih lanjut untuk suply oksigen dan nutrien
In - Situ • Contoh: – Soil-venting: kontaminan yang volatil dan di evakuasi untuk diolah lebih lanjut – Bio-venting: kontaminan semi dan non-volatil dengan suplai oksigen dan nutrien
Nutrien + Spray irrigation/
Infiltration trenches
Water table
Kontaminasi
Skematis bioremediasi in-situ 2
Tangki nutrien Elektron akseptor
Pengolahan
Sumur injeksi
Sumur recovery
kontaminasi Arah aliran air tanah Skematis bioremediasi in-situ
Ex - Situ • Kelebihan: – Optimasi kondisi pengolahan – Pengendalian proses – Pengolahan lebih cepat – Mikroorganisme khusus dapat diimplementasikan
Ex - Situ • Kekurangan: – Pemindahan bahan pencemar – Pendekatan bioremediasi termahal – Materi volatil kurang terkontrol pada saat pemindahan
Ex - Situ • Contoh: – Land farming: penyebaran tanah terkontaminasi pada ruang terbuka – Composting: dilakukan pada ruang terbuka dan tertutup dengan kontrol yg lebih baik – Slurry-reactor: bioremediasi untuk lumpur yang dilakukan di kolam atau reaktor khusus
BIO-PILE
Suplay oksigen
Kontaminasi geotextile Drainase
Blower Knock out tank
17 m
4 inch
A
A
1 m 1,5 m
20 m
1,5 m
30 m
4 inch
Valve A
Pressure Gauge (negative) Knock Out
Blower
Kondisi Operasional Bioremediasi – pH: 6 - 8 – Temperatur: 20 – 40 C – Kandungan Air: 15 – 20% – Nutrien (N, P, dan K) – Substrat dan ko-substrat – Bioavailabilitas polutan – Oksigen: aerobik dan anaerobik
Menentukan jenis mikroorganisme yg terlibat !!!
Bioremediasi Oil Sludge • Dihasilkan secara intermitten dengan kandungan minyak 20% • Tidak memungkinkan proses recovery • Alternatif teknologi: injeksi ke formasi minyak, incinerasi dan bioremediasi • Teknologi termurah: bioremediasi dengan enmd-product yg aman
A
A Existing Plan
Existing Pit Oil Sludge
TPH 8 %
Existing Plan Section A - A TPH 2,5 - 3%
mix
Implementasi Bioremediation Oil Sludge + Soil +Bulking Agent
Geotextile
Vent
Vent
Biomassa
Udara
Revegetation
40 X 30
33 X 23
10 X 23
40 X 50
27 X 23
Geotextile
Biomassa
Vent
Vent
Udara
Revegetation
MCCO project- NSW from Enviro2000 1000 Log scale concentration mg/kg
474
PAH PAH Solid Waste criteria (200mg/kg)
100 32
b[a]p
42 b[a]p solid waste criteria (10mg/kg)
10
4.7
1 Before treatment
After treatment
MCCO Project 2- NSWfrom Enviro2000 10000
Log scale concentration (mg/kg)
1896.25
PAH
1000
PAH Solid Waste criteria (200mg/kg) 140
210 142
100
90
b[a]p 16.6 11.1 10
8
b[a]p solid waste criteria (10mg/kg)
1 Before treatm ent
Firs t oxidation
Second oxidation
Contingency oxidation
0
Sampling Date 5/01/1999
29/12/1998
22/12/1998
15/12/1998
8/12/1998
1/12/1998
24/11/1998
17/11/1998
10/11/1998
3/11/1998
27/10/1998
20/10/1998
13/10/1998
6/10/1998
29/09/1998
22/09/1998
15/09/1998
8/09/1998
1/09/1998
25/08/1998
18/08/1998
11/08/1998
4/08/1998
28/07/1998
21/07/1998
14/07/1998
7/07/1998
30/06/1998
23/06/1998
16/06/1998
[PCP] ppm
Mean PCP Concentrations from Full Scale Co-Composting of PCP Contaminated Soil.
40
35
30
25
20
15
10
5 n =10
12000
Biopile TPH Concentrations March ‘99 - March ‘00
TPH Concentrations (mg/kg)
10000
8000
6000
4000
2000
0
Mar-99
Apr-99 May-99
Jun-99
Jul-99
Aug-99
Sep-99
Oct-99
Nov-99
Dec-99
Sampling Date Average TPH Concentration
Target Concentration
Jan-00
Feb-00 Mar-00
The excavated contaminated site
Port Adelaide
The contaminated site during excavation
Site redevelopment
Pilot Scale CompostingSWD
Full Scale Composting-SWD
Landfarming
Mount Gambier Excavation
Mount Gambier Preparation of Biopile base
Mount Gambier- HDPE liner
Mount Gambier Biopile air manifold
•
Monitoring Biopile Performance
Mount Gambier Completed Biopile
Land farming di Caltex-Minas
Test Respirasi di bioremediation site
Persoalan di Indonesia • Polutan yang bisa di bioremediasi • End point criteria yang sesuai dengan daerah dan peruntukan wilayah • Monitoring parameter sesuai dengan kemampuan analisis lab rujukan. • Teknik Bioremediasi yang dapat diaplikasikan – Persyaratan teknis tidak text book oriented – Modifikasi disesuaikan dengan kondisi lingkungan setempat
Biodegradabilitas limbah yang akan diolah • Kompleks : Misalnya minyak Duri % degradabilitas rendah (c.a 50%) • Reliable: degradasi 70%-90%, umumnya meninggalkan fraksi berat yang sulit terurai lebih lanjut • Cukup recalcitrant: memiliki kandungan wax yang cukup tinggi…. • Mungkin diperlukan karakterisasi biodegradabilitas limbah yang akan diolah
Proses bioremediasi (1) • Sludge (c.a 20% TPH) – Penurunan konsentrasi sampai pada batas yang reliable untuk diolah (separasi, pencampuran dengan tanah) – Bioremediasi sampai pada level yang dapat dicapai dengan teknik yang ada….(intensive monitoring) – Landfiling dengan minimum requirement landfill dan proses lanjut bioremediasi secara insitu (minimum monitoring)
Bagan pengelolaan SLUDGE TPH >20%
PRETREATMENT Separator Liquid treatment Pencampuran tanah TPH c.a 5%
Site Redevelopment
BIOREMEDIASI
TPH 1-2%
DISPOSAL SITE
In-situ bioremediasi Jangka waktu panjang
End Point • Tidak hanya berdasarkan konsentrasi, namun juga % TPH removal (pencapaian salah satu seharusnya sudah dipandang sebagai kriteria sukses) • Variable daerah (pemukiman, industri, industri minyak, komersial, pertanian) • Species tambahan dapat dijadikan kriteria juga (misalkan B,T,E,X) • Logam berat tidak relevan untuk dijadikan sebagai salah satu kriteria
Conclusions – Site remediation dominated by landfilling in the past – Drive away from landfilling to “real” remediation – Bioremediation- low cost option for treatment of soils contaminated with “simple” pollutants – Treatment processes may be extended to “recalcitrant” pollutants
