ANALISIS PENGARUH KECEPATAN ALIRAN FLUIDA PADA MICRO BUBBLE GENERATOR (MBG) TERHADAP KECEPATAN PERURAIAN KONSENTRASI LIMBAH AEROBIK DENGAN BIOFILM

HEPPY KRISTIYANI, Prof. Ir. Rochmadi, S.U., Ph.D.; Wiratni ST., MT., Ph.D.

2016 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Pengolahan air limbah secara aerobik mempunyai efisiensi yang rendah karena kelarutan oksigen dalam air yang rendah. Microbubbles adalah salah satu cara untuk meningkatkan kelarutan oksigen dalam air. Penelitian ini mempelajari pengaruh variasi aliran fluida pada Microbubble Generator (MBG) yaitu kombinasi kecepatan aliran udara (QG) dan kecepatan aliran air limbah (QL) terhadap oksigen terlarut dan penurunan kadar bahan organik pada pengolahan air limbah aerobik dengan biofilm. MBG yang digunakan adalah jenis porous pipe dan orifice (PO) dan diaplikasikan sebagai aerator pada batch bioreaktor aerobik dengan bioball nonporous sebagai media pelekatan biofilm. Nilai QG divariasikan pada 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 dan 0,8 L/menit pada QL tetap (36,67 L/menit). Pada percobaan pertama, data oksigen terlarut diambil saat MBG dijalankan pada waktu 60 menit on dan 60 menit off. Percobaan kedua, MBG dioperasikan dengan sistem on (4 menit) dan off (9 menit) dengan komposisi feeding adalah tepung tapioka (1643 mg/L), molases (93 mg/L), urea teknis (86 mg/L) dan posphat dehidrogenase potasium teknis (164 mg/L) yang dilarutkan dalam 45 L air kran. Setiap parameter percobaan dilakukan selama 3 hari. Data penurunan konsentrasi substrat yang diperoleh pada penelitian dievaluasi menggunakan persamaan semi empiris -dS/dt=k(LS) S^n. Nilai k(LS) rata-rata digunakan sebagai acuan untuk menentukan kombinasi QG dan QL terbaik. Hasil penelitian pada percobaan pertama, nilai oksigen terlarut (DO) pada QG 0,1 L/menit dan 0,3 L/menit stabil dibanding dengan QG 0,8 L/menit. Hal ini disebabkan karena pada QG 0,1 L/menit dan 0,3 L/menit mempunyai jumlah microbubbles berdiameter 30 - 50 mikrometer yang besar dan mempunyai rise velocity yang besar. Hasil percobaan kedua, nilai k(LS) rata-rata terbesar (9,76.10-6 L/mg SCOD/hari) diperoleh pada QG 0,2 L/menit dan QL 36,67 L/menit. Tetapi untuk setiap pengulangan percobaan, QG dengan variasi 0,1 sampai 0,4 L/menit mempunyai perbedaan nilai k(LS) dengan range yang besar karena adanya tumbukan antar microbubbles sebagai akibat turbulensi aliran fluida yang sangat besar.

Aerobic wastewater treatment has low efficiency due to the solubility of oxygen in water is low. Microbubbles is one way to increase the solubility of oxygen in water. This research studied the effect of the fluid flow (combination of air flow rate (QG) and waste water flow rate (QL)) from Micro Bubble Generator (MBG) toward Dissolved Oxygen (DO) and decreased levels of substrat consentration in the artificial waste water that expressed as SCOD (Soluble Chemical Oxygen Demand). MBG type of porous pipe and orifice (PO) applied as an aerator on a batch aerobic bioreactor with media bioball nonporous as biofilm attachment. Artificial waste water composition made of tapioca starch (1643 mg/L), molases (93 mg/L), technical grade urea (86 mg/L), and technical grade potassium dehydrogenase phosphate (164 mg/L) were dissolved in 45 L of tap water. The waste water debit was run at fixed QL (36.67 L/min) and with variation of QG (0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 and 0,8 L/min). The duration for each experiment was 3 days, with the performance condition for the MBG was 4 minutes on and 9 minutes off. The data evaluated using semi-empirical equation -dS/dt=k(LS) S^n to determine the value of k(LS) and n. k(LS) averate value was used to determined the best combination of QG and QL. The first results showed, the value of DO in the QG of 0.1 L/min and 0.3 L/min is more stable than the QG 0.8 L/min. This is because the QG 0.1 L/min and 0.3 L/min have a lot of microbubbles with 30 - 50 micrometre diameter distributed so have larger specific area dan lower rising velocity. Results of the second experiment, the highest value k(LS) average (9,76.10-6 L/SCOD mg/day) were obtained on QG 0.2 L/min and QL 36.67 L/min. But the repetition of experiments, QG with variations of 0.1 to 0.4 L/min has a different of value of k(LS) with a wide range for there was tendency of bubbles collisions as consequency of large turbulence fluid flow from MBG.

Kata Kunci : aerobic digestion, biofilm, microbubble, micro bubble generator