Evaluasi Kinerja Biofilm-Mesh Filter Bioreactor dan Proses Fenton Dalam Pengolahan Air Limbah Industri Tekstil

Nindia Noor Indah, Dr. Lisendra Marbelia, S.T., M.Sc.; Wiratni, S.T., M.T., Ph.D., IPM

2023 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Industri tekstil diperkirakan berkontribusi terhadap 20?ri total air limbah global sehingga disebut berperan sebagai pencemar air terbesar kedua di dunia. Limbah ini mengandung beragam polutan yang memiliki kadar BOD, suspended solids, dan COD yang tinggi mencapai 1781 mg/L, serta sejumlah logam berat. Selain itu, adanya pewarna sintetis jenis azo juga memberikan dampak negatif bagi kesehatan manusia dan lingkungan sehingga perlu diolah sebelum dibuang ke lingkungan. Biofilm-mesh filter bioreactor (Biofilm-MFBR) menjadi alternatif dari proses membrane bioreactor (MBR) konvensional yang memiliki kelemahan dalam segi biaya operasi, perawatan, dan masalah membrane fouling. Biofilm-MFBR dilengkapi dengan media lekat untuk pembentukan biofilm sehingga memungkinkan pengolahan limbah tekstil menjadi lebih optimal dengan adanya zona aerobic-anoxic pada biofilm. Sistem intermittent aeration digunakan karena dinilai cukup efektif dalam mengolah limbah tekstil yang mengandung senyawa yang kompleks. Penelitian dilakukan dalam tiga tahap utama yaitu aklimatisasi, operasi, dan optimalisasi. Variasi COD sebesar 600-1200 mg/L dan HRT 4-24 jam digunakan untuk menganalisis performa Biofilm-MFBR dalam mendegradasi polutan dan mengevaluasi parameter kinetika biodegradasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Biofilm-MFBR memberikan performa yang stabil dan menghasilkan nilai COD removal yang tinggi mencapai 93,22?ngan turbiditas efluen berkisar antara 16-40 NTU. Color removal tertinggi sebesar 33,31% dicapai pada HRT 24 jam. Optimalisasi dilakukan untuk meningkatkan penghilangan warna efluen dimana post treatment menggunakan proses Fenton menghasilkan color removal mencapai 77,41?ngan nilai k’ sebesar 0,0323/menit. Optimalisasi yang lebih baik lagi dicapai dengan memperpanjang HRT hingga 48 jam dengan nilai color removal sebesar 81,08%. Peningkatan konsentrasi COD influen dari 600 mg/L ke 1200 mg/L menyebabkan kemampuan removal polutan menurun ditandai dengan adanya penurunan nilai k1 dari 0,3336/jam menjadi 0,1287/jam. Peningkatan HRT meningkatkan performa penghilangan komponen organik limbah, namun fenomena inhibisi terjadi pada konsentrasi substrat yang tinggi, sehingga terdapat batas optimum tertentu untuk COD 1200 mg/L dimana COD removal optimum tercapai pada HRT 8 jam dan color removal optimum tercapai pada HRT 48 jam.

The textile industry is estimated to contribute to 20% of the total global wastewater, making it the second-largest water pollutant in the world. This wastewater contains various pollutants with high levels of BOD, suspended solids, and COD, reaching 1781 mg/L, as well as heavy metals. Additionally, the presence of synthetic azo dyes has a negative impact on human health and the environment, necessitating treatment before disposal. The Biofilm-mesh filter bioreactor (Biofilm-MFBR) serves as an alternative to conventional membrane bioreactor (MBR) processes, addressing operational cost, maintenance, and membrane fouling issues. The Biofilm-MFBR was equipped with attached media for biofilm formation, allowing for optimal textile wastewater treatment with aerobic-anoxic zones within the biofilm. Intermittent aeration was employed as an effective method for treating complex textile wastewater. The study comprised three main stages: acclimatization, operation, and optimization. Variations in COD ranging from 600-1200 mg/L and HRT of 4-24 hours were used to analyze the performance of the Biofilm-MFBR in degrading pollutants and evaluate biodegradation kinetic parameters. The research findings indicated that the Biofilm-MFBR demonstrated stable performance, achieving a high COD removal rate of up to 93.22% with effluent turbidity ranging from 16-40 NTU. The highest color removal, reaching 33.31%, was achieved at an HRT of 24 hours. Optimization were made to enhance effluent color removal, with post-treatment using the Fenton process resulting in a color removal rate of 77.41% with a k' value of 0.0323/min. A better optimization was achieved by extending the HRT to 48 hours, resulting in a color removal rate of 81.08%. An increase in influent COD concentration from 600 mg/L to 1200 mg/L led to a decrease in pollutant removal capacity, indicated by a reduction in the k1 value from 0.3336/hour to 0.1287/hour. Color compounds acted as inhibitory components, as evidenced by the high average n value reaching 2.8634. Increasing HRT improved organic wastewater component removal performance, but inhibition phenomena occurred at high substrate concentrations. There was a specific optimum especially for COD 1200 mg/L, with optimal COD removal achieved at an HRT of 8 hours and optimal color removal at an HRT of 48 hours.

Kata Kunci : biofilm, COD, Biofilm-MFBR, limbah tekstil, pewarna