View
67
Download
10
Category
Preview:
DESCRIPTION
UASB
Citation preview
UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET (UASB)
Disusun Oleh :- Kidung Wulan Utami- Ivander Gultom- Maisa Ulfah- Rindi Sulistiani- Ersa Nurul Yarizsa
1
KEUNGGULAN PROSES ANAEROBDibandingkan dengan proses aerob, ada sejumlah kelebihan atau manfaat dari proses anerob dalam pengolahan air
limbah. Speece (1996) berhasil mengompilasinya menjadi beberapa poin:
1.Stabilitas proses. Meskipun kondisi lingkungannya bervariasi, kalau proses mampu menghasilkan swahenti biomassa
maka akan dicapai proses yang stabil. Yang bisa melakukan itu adalah reaktor anaerob modern dengan biomassa berujud
granular (biobutir) dan slime (fixed film). Selain itu, mesti dipenuhi juga kebutuhan mineral runutnya (trace).
2.Reduksi volume lumpur dan luas lahan. Salah satu masalah krusial dalam proses aerob adalah volume lumpurnya yang
sangat besar. Untuk membuangnya perlu biaya dan lahan. Sedangkan lumpur proses anaerob sedikit sekali, biayanya hanya
10% dari biaya penanganan lumpur proses aerob. Dengan demikian, hemat biaya dan lahan.
3.Beban organiknya besar. Kecepatan pembebanan organik yang mampu dicapai proses anaerob adalah 3,2 - 32 kg/m3
hari, sedangkan yang aerob hanya 0,5 - 3,2 kg/m3 hari.
4.Potensi energi. Kalau proses aerob membutuhkan energi untuk aerasinya, proses anerob justru menghasilkan energi.
Per 1.000 kg COD yang diubah menjadi metana dihasilkan tak kurang dari 12 juta BTU. Dan ini potensial buat energi listrik,
minimal di instalasinya. 2
MEKANISME REAKSI PADA FERMENTASI ANAEROB
1. Acid forming bacteria menguraikan senyawa glukosa menjadi:a. C6H12O6 + 2H2O → 2CH3COOH + 2CO2 + 4H2 (asam asetat)b. C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2 (asam butirat)c. C6H12O6 +2H2 → 2CH3CH2COOH + 2H2O (asam propionat) 2. Acetogenic bacteria menguraikan asam propionat dan asam butirat menjadi:a. CH3CH2COOH → CH2COOH + CO2 + 3H2 (asam asetat)b. CH3CH2CH2COOH → 2CH3COOH + 2H2 (asam asetat) 3. Acetoclastic methane menguraikan asam asetat, menjadi:CH3CH2COOH → CH4 + CO2 (metana) 4. Methane bacteria mensintesis hidrogen dan karbon dioksida menjadi:2H2 + CO2 → CH4 + 2H2O (metana) 3
PENJELASAN UMUMUASB adalah proses pengolahan air limbah atau air buangan secara anaerobik
(tanpa oksigen). Alat ini berfungsi untuk mengurangi tingkat pencemaran air limbah
dengan menggunakan bantuan mikroorganisme dalam mengurangi bahan organik.
Bakteri yang digunakan adalah Methanothrix dan Methanosarcina sp, bakteri anaerob
ini berbentuk butiran atau granul yang menyusun sludge bed. Proses penguraian
anaerobik ini akan menghasilkan gas metana dan karbon dioksida atau biogas.
Penggunaan UASB ini biasanya dipakai pada konsentrasi BOD di atas 1000 mg/l,
yang umumnya digunakan oleh industri dengan beban organik tinggi. Jika beban
organik rendah akan sukar terbentuk sludge blanked.
4
ANAEROBIC SLUDGE GRANULES (CLOSE UP)
Scanning electron micrograph of mesophilic sludge granule at
low magnification (Sekiguchi et al., 1999).
5
KRITERIA DESAIN UASB
Sumber : Metcalf & Eddy (2003) 6
PRINSIP KERJA UASB
7
Pada prinsipnya reaktor UASB terdiri dari lumpur yang padat yang berbentuk butiran. Lumpur atau sludge tersebut ditempatkan
dalam suatu reaktor yang didesain dengan aliran ke atas.
Air limbah akan masuk melalui dasar bak secara merata dan mengalir secara vertikal, sedangkan butiran sludge akan tetap
berada atau bertahan dalam reaktor.
Kecepatan upflow harus dipertahankan sedemikan rupa supaya dapat menciptakan pembentukan sludge blanket yang
memberikan area yang sangat luas untuk kontak antara sludge dan air limbah.
Karakteristik pengendapan butiran sludge dan karakteristik air limbah akan menentukan kecepatan upflow yang harus dipelihara
dalam reaktor. Biasanya kecepatan aliran ke atas berada pada rentang 0.5 – 0.3 m/jam. Untuk mencapai formasi sludge blanket
yang memuaskan, pada saat kondisi hifrolik puncak (debit puncak) kecepatan dapat mencapai 2 – 6 m/jam.
Gas yang terperangkap dalam butiran sludge sering mendorong sludge tersebut menuju ke bagian atas reaktor, yang disebabkan
oleh berkurangnya densitas butiran. Untuk itu diperlukan pemisah butiran sludge di luar reaktor dan kemudian di kembalikan lagi
ke reaktor.
Hal ini dapat dilakukan dengan membuat gas – solid – liquid separator dalam yang ditempatkan di bagian atas reaktor. Gas
dapat ditampung dalam separator tersebut sedangkan sludge dikembalikan lagi ke reaktor. 8
PROSES PEMBENTUKAN BIOGASa) Proses Hidrolisis
Proses hidrolisis merupakan tahapan awal dalam proses penguraian bahan organik polimer dalam bentuk makro
seperti karbohidrat, lemak, dan protein oleh mikroba atau bakteri pengurai yang memproduksi enzim
ekstraseluler (hydrolase) seperti lipase, karbohydra, dan seprotease menjadi molekul-molekul yang lebih
sederhana sehingga mudah dikonsumsi atau dicerna oleh mikroorganisme.
b) Proses Acidogenesis
Proses acidogenesis merupakan tahap lanjutan setelah proses hidrolisis bahan-bahan organik dari bentuk polimer
menjadi monomer-monomer sederhana, yang selanjutnya akan dirobak atau diuraikan lagi menjadi asam-asam
yang mudah menguap yang melibatkan bakteri acetogenik (bakteri penghasil ion hidrogen dari asam tertentu
yang ditandai dengan meningkatnya konsentrasi asam lemak atau VFA (Volatile Fatty Acid) yang mudah
menguap dalam larutan.
9
c) Proses Asetogenesis atau Dehidrogenesis
Adalah proses asetogenesis atau perombakan senyawa-senyawa unikarbon seperti H2 atau CO2 atau
HCOOH yang dikatabolisis oleh bakteri homo acetogenik maupun senyawa-senyawa multikarbon
menjadi asam asetat.
d) Proses Metanogenesis
Proses Metanogenesis merupakan tahapan terakhir dalam proses perombakan atau penguraian secara
anaerobic adalah berlangsungnya proses pembentukan gas metana oleh bakteri Methanogenic seperti
Methanobacillus omelianskii yang akan mengkatabolisis asam asetat dan senyawa karbon tunggal
menjadi biogas.
10
11
PEMELIHARAANPenyedotan lumpur tidak sering. Hanya saja, kelebihan lumpur yang harus
dikeluarkan setiap 2 hingga 3 tahun.
12
KELEBIHAN DAN KEKURANGAN UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET (UASB)
Kelebihan dari reactor UASB secara umum adalah:
Pengurangan tinggi dari BODDapat menahan tarif beban organik dan
hidrolik tinggiProduksi lumpur rendah ( dengan demikian
jarang diperlukan penyedotan)Biogas dapat digunakan untuk energy
Kekurangan dari reactor UASB adalah: Perawatan mungkin tidak stabil Membutuhkan operasi dan pemeliharaan oleh
operator terampil; sulit untuk mempertahankan kondisi hidrolik yang tepat
Waktu permulaan panjang Diperlukan sumber listrik konstan Tidak semua bagian dan bahan tersedia
secara local Memerlukan ahli desain dan konstruksi Effluent dan lumpur memerlukan perawatan
lebih lanjut dan / atau debit yang tepat 13
RUMUS PERHITUNGAN UASB
HL = VL/A
A = Q/vVn = volume reaktor nominal ( efektif ) liquid, m3
Q = debit influen , m3/ jam
Lorg = organic loading rate, Kg COD / m3.hari
So = influen COD, Kg
VL = volume reaktor total liquid , m3
Vn = volume reaktor nominal ( efektif ) liquid,
m3
E = faktor efektif, tanpa satuan
14
Parameter Utama Keuntungan Aplikasi
Efisiensi pengolahan 80 –
90% (COD)
Kebutuhan energy rendah Pulp and paper
Beban organic 10 – 20 kg Kebutuhan lahan sedikit Alcohol – distilleries
Hydrolic retention time 4 –
24 jam
Biogas yang berguna Sugar, yeast, and moleses
pH 6 – 8 Kebutuhan nutrient sedikit Pengolahan makanan dan
minuman
COD influent 100 – 100.000
mg/l
Sludge mudah diolah/
dikeringkan
Tekstil, cotton
Produksi gas methane 0.4
m3/kg COD yang disisihkan
Tidak mengeluarkan baud an
kebisingan
Petrochemicals
Stabil terhadap Peak flow,
suhu, dan pH
Mempunyai kemampuan
terhadap fluktuasi dan
intermitten load
Beverages
Pharamaceuticals
Buangan Domestik
TABEL PARAMETER DAN APLIKASI UASB
15
Skala Laboratorium
16
Skala Pabrik17
FeedingTank at 4oC
Bio gas
Effluent
Peristaltic Pump
Media
PerforatedAluminum Plate Sampling
Port
Heater
Constant TemperatureRecirculation Line
Water Bath
Peristaltic Pump
Sludge Wastage
18
TANYA-JAWAB1. Pertanyaan Fadlan BaharTanya : Bagaimana perawatannya hingga dikatakan tidak stabil?Jawab : Sistem UASB menitik beratkan pada pertumbuhan bakteri dan laju beban organik
yang harus dipertahankan selama proses granulasi, karena sistem pertumbuhan bakterinya sangat komplek dan variabel organik yang sensitif maka perawatannya tidak stabil takutnya ada pertumbuhan bakteri atau laju beban organik yang tidak sesuai keinginan.
2. Pertanyaan Gorby NurcahyoTanya : Pada mekanisme reaksi dalam penguraian glukosa menjadi asam asetat ada bahan
kimia lain atau tidak?Jawab : tidak ada penambahan bahan kimia sama sekali, karena yang dibutuhkan bakteri
anaerob untuk mengubah glukosa menjadi asam asetat
19
3. Pertanyaan Kurnia AmandaTanya : Apakah 4 proses pembentukan biogas terjadi di dalam reaktor? Dan tolong jelaskan kembali
mekanisme prosesnya!Jawab : Iya, semua proses ini terjadi dalam reaktor. Untuk jawaban mekanisme prosesnya yaitu pada
prinsipnya reactor UASB terdiri dari lumpur yang padat yang berbentuk butiran. Lumpur atau sludge tersebut ditempatkan dalam suatu reactor yang didesain dengan aliran ke atas.
Air limbah akan masuk melalui dasar bak secara merata dan mengalir secara vertical, sedangkan butiran sludge akan tetap berada atau bertahan dalam reactor.
Kecepatan upflow harus dipertahankan sedemikan rupa supaya dapat menciptakan pembentukan sludge blanket yang memberikan area yang sangat luas untuk kontak antara sludge dan air limbah.
Karakteristik pengendapan butiran sludge dan karakteristik air limbah akan menentukan kecepatan upflow yang harus dipelihara dalam reactor. Biasanya kecepatan aliran ke atas berada pada rentang 0.5 – 0.3 m/jam. Untuk mencapai formasi sludge blanket yang memuaskan, pada saat kondisi hifrolik puncak (debit puncak) kecepatan dapat mencapai 2 – 6 m/jam.
Gas yang terperangkap dalam butiran sludge sering mendorong sludge tersebut menuju ke bagian atas reactor, yang disebabkan oleh berkurangnya densitas butiran. Untuk itu diperlukan pemisah butiran sludge di luar reactor dan kemudian di kembalikan lagi ke reactor.
Hal ini dapat dilakukan dengan membuat gas – solid – liquid separator dalam yang ditempatkan di bagian atas reactor. Gas dapat ditampung dalam separator tersebut sedangkan sludge dikembalikan lagi ke reactor. 20
4. Pertanyaan Nadya Nanda IslamiTanya : Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi reaktor UASB?Jawab : - Bakteri Methanothrix dan Methanosarcina sp
- Laju beban organik 13 m3/jam yang dipertahankan - pH 6-8 - Suhu hangat yang dipertahankan - Menghasilkan biogas
21
Terima Kasih.22
Recommended