KINETIKA pertumbhn mikrobial

8/17/2019 KINETIKA pertumbhn mikrobial

1/16

KINETIKA

PERTUMBUHAN MIKROBIAL

By: Lita Darmayanti


2/16

Kinerja proses biologis sangat ditentukan:1. Dinamika utilisasi substrat2. Pertumbuhan mikrobial.


3/16

Laju utilisasi substrat (persamaan Michaelis-Menten):

S K

kXS r

s su

rsu : laju penggunaan substrat, gr/m3.hr.k : laju penggunaan substrat spesifik maksimum,

gr substrat/gr mikroorganisme.hrX : konsentrasi biomassa, gr/m3

S : konsentrasi substrat pembatas pertumbuhan, gr/m3Ks : konstanta half-velocity, konsentrasi substrat pada ½laju penggunaan substrat maksimum, gr/m3.


4/16


5/16

Ketika substrat digunakan pada laju maksimum

pertumbuhan bakteri juga terjadi pada keadaanmaksimum.

kY m Y

k m

S K Y XS

r s

m su

S K kXS

r s

su


6/16

Laju Pertumbuhan BiomassaLaju pertumbuhan biomassa akan sebanding dengan lajupenggunaan substrat dan biomassa yang hilangDalam sistem batch dan kontinu berlaku persamaan:

X k Yr r d su g X k S K kXS

Y r d s

g

rg : laju produksi biomassa netto, gr VSS/m3.hr Y : koefisien yield, gr VSS / gr CODkd : koefisien decay endogenous, gr VSS / gr VSS.hr X : konsentrasi biomassa, gr/m3

Kedua ruas persamaan dibagi dengan konsentrasi biomassa sehinggadidapatkan laju pertumbuhan biomassa spesifik, sebagai berikut:

d

s

g k

S K

kS Y

X

r


7/16

Koefisien decay endogenous dihitung dari massa sel yang hilangkarena:• Oksidasi internal produk untuk mendapatkan energi

pemeliharaan sel,• Sel yang mati,• Dan predasi oleh mmikroorganisme yang lebih tinggi

tingkatannya dalam rantai makanan.Faktor2 tersebut biasanya menyatu susah dipisah2kandinyatakan sebagai decay endogenous.


8/16

Nilai2 koefisien kinetika (k, Ks, Y, dan kd) merupakan fungsidari:• Sumber air buangan,• Populasi mikrobial,• Temperatur

Nilai2 tersebut didapatkan dari hasil percobaan skala kecil(bench scale) atau pengamatan instalasi skala lapangan (fullscale).Beberapa nilai tipikal koefisisen tersebut untuk air buangandomestik tabel


9/16


10/16

Laju Asupan Oksigen

g suo r r r 42,1

ro : laju asupan/penggunaan oksigen, grO2/m3.hrrsu : laju penggunaan substrat, gr COD/m3.hr1,42 : nilai COD jaringan sel, gr COD/gr VSSrg : laju pertumbuhan biomassa, gr VSS/m3.hr


11/16

Pengaruh TemperaturTemperatur berpengaruh pada:• Aktivitas metabolisme,• Laju transfer gas,• Laju pengendapan biosolid

20k k T

kt : koefisien laju reaksi pada temperatur T, 0Ck20 : koefisien laju reaksi pada T= 20 0C

: koefisien aktivitas temperatur, 1,02-1,25T : temperatur, 0C


12/16

Total VSS dan Biomassa Aktif Dalam reaktor biomassa tidak hanya yang hidup tapi juga yangsudah mati (puing), sel yang sedang decay, dan VSS nonbiodegradable yang terbawa dalam influen.Bagian puing sel tetap akan terukur sebagai VSS laju produksipuing sel.Nilai nbVSS:• 60-100 mg/l pada air buangan untreated• 10-40 mg/l setelah primary sedimentasi.

X k f r d d xd

rxd : laju produksi puing sel, gr VSS/m3.hrfd : bgn biomassa sebagai puing sel, 0,10-0,15 gr VSS/gr VSS


13/16

Total VSSLaju produksi VSS dalam sebuah reaktor merupakan hasil

dari produksi biomassa, produksi nbVSS, dan nbVSS dalaminfluen.

V QX X k f X k Yr r iod d d suVSS X T /,,

rXT,VSS : laju produksi VSS total, gr/m3.hrQ : debit influen, m3/hrXo,i : konsentrasi nbVSS influen, gr/m3V : volume reaktor, m3

Net nbVSS dariCOD terlarut

nbVSS dari sel nbVSS dalaminfluen


14/16

Net Biomassa Yield

su g bio r r Y /

Ybio : net biomass yield, gr biomassa/gr substrat yang digunakan

Observed Yield

suVSS X obs r r Y T /,

Yobs : yield observasi, gr VSS diproduksi / gr substrat yang disisihkan

Biomassa Aktif Rasio pertumbuhan dan decay terhadap total produksi biomassa

VSS X

d suact X

T r

X k Yr F ,

,

FX,act : fraksi biomassa aktif dalam MLVSS, gr/gr


15/16

Contoh soal:Sebuah proses pengolahan lumpur aktif mempunyai COD influen300gr/m3 dan konsentrasi nbVSS influen 50 gr/m3. Debit reaktor1000 m3/hr, konsentrasi biomassa 2000 gr/m3, konsentrasi CODreaktor 15 gr/m3, dan volume reaktor 105 m3. jika fraksi puingsel, fd = 0,10 tentukanlah:a. Net biomass yieldb. Yield observasic. Fraksi biomassa yang aktif.Gunakan koefisien kinetika pada tabel sebelumnya.


16/16

Penyelesaian:1. Tentukan net biomass yield

a. Tentukan rsub. Tentukan rg = -Y rsu – kd Xc. Tentukan Y

2. Tentukan laju produksi biomassa, r XT,VSS3. Tentukan Yobs = - r XT,VSS /rsu4. Hitung F X,act

Documents

KINETIKA pertumbhn mikrobial