Kelompok 10 - Trickling Filter

8/17/2019 Kelompok 10 - Trickling Filter

1/16

SECONDARY TREATMENT PLANT DENGAN METODE

TRICKLING FILTER

Disusun oleh :

Ayik Abdillah 1306367851

Raras Azhaari 1306404531Christian Pratama 1306446881

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2015


2/16

ii

Daftar Isi

Judul Halaman ............................................................................................................................................ i

Daftar Isi ..................................................................................................................................................... ii

Trickling Filter ............................................................................................................................................ 1

Klasifikasi Trickling Filter ........................................................................................................................... 3

Menentukan Kriteria Desain Trickling Filter ............................................................................................. 6

Kriteria Trickling Filter ...............................................................................................................................8

Contoh Soal ...............................................................................................................................................10

Daftar Pustaka ............................................................................................................................................14


3/16

1

1. Trickling Filter

Trickling filter adalah suatu pengolahan limbah yang menggunakan proses

attached growth yang menggunakan media berupa batu atau plastik sebagaitempat bagi mikroorganisme pengurai untuk membentuk suatu lapisan biofilm.

Pada reaktor ini air limbah dialirkan secara kontinyu melalui lapisan biofilm yang

terbentuk pada media. Kedalaman reaktor dengan menggunakan media batu

antara 0.9 – 2.5 m (3 – 8 ft) dan yang biasa digunakan rata-rata pada kedalaman

1.8 m (6 ft). Bed media batu ini biasanya berbentuk sirkulair, dan air limbah

dialirkan dari atas bed dengan menggunakan rotary distributor (Metcalf & Eddy,

1998).

Gambar 1. Tipe Trickling Filter.

Sumber : Metcalf & Eddy, 1998.

Beberapa bangunan Trickling Filter yang konvensional yang menggunakan

batu sebagai medianya kini beralih menggunakan plastik agar dapat menambah

kapasitas pengolahannya. Sehingga pada saat ini hampir semua bangunan

Trickling Filter menggunakan plastik.

Trickling Filter yang menggunakan media plastik dibangun dengan bentuk

lingkaran maupun persegi dengan kedalaman bervariasi dari 4 – 12 m (14 – 40 ft).


4/16

2

Gambar 2. Skema Trickling Filter.

Sumber : www.sswm.info/content/trickling-filter

Pada filter di trickling filter, terdapat pembunuh berlendir yang berkembang pada

filter tersebut (batu atau plastic) dan berisi mikroorganisme untuk biodegradasi

substrat. Dalam media filter terdapat bakteri aerobic dan fakultatif, jamur, ganggang,

dan protozoa. Bakteri fakultatif adalah organisme yang mendominasi dan membusuk

dalam air limbah dengan bakteri aerob dan anaerob, seperti Achromobacter,

Flavobacterium, Pseudomonas, dan Alcaligenes.

Pada bagian hilir filter, terdapat bakteri nitrifikasi. Jamur berguna untuk stabilisasi

limbah, namun jamur berperan penting dalam kondisi rendah pH atau dengan limbah

industri tertentu. Contoh spesies jamur yang telah diidentifikasi adalah Fusazium,

Mucor, Penicillium, Geotrichum, Sporatichum, dan berbagai ragi. (Hawkes, 1963; Higgins

dan Burns, 1975)

Mekanisme biologis dalam media filter plastik dan batu adalah berbeda. Pada

media filter plastik, terjadi pengelupasan skala kecil dari film karena adanya geseran

hidrolik, sedangkan dalam skala besar terjadi pengelupasan pada media filter batu yang

terletak di daerah beriklim sedang. Pengelupasan ini disebabkan oleh aktivitas dari

serangga larva. Serangga ini aktif dalam suhu musim semi dan menngurangi biofilm

tebal yang menumpuk selama musim dingin. Ketika menggunakan media filter batu,

effluent yang sebelum mengendap akan mengandung jumlah yang lebih tinggi dari BOD

dan TSS dari air limbah yang diterapkan (Hawkes, 1963).

http://www.sswm.info/content/trickling-filterhttp://www.sswm.info/content/trickling-filter


5/16

3

2. Proses Pengolahan Trickling Filter

Proses pengolahan air limbah dengan sistem trickling filter pada dasarnya

hampir sama dengan sistem lumpur aktif, di mana mikroorganisme berkembang

biak dan menempel pada permukaan media penyangga. Di dalam aplikasinya,

proses pengolahan air limbah dengan sistem trickling filter secara garis besar

ditunjukkan seperti pada gambar 3.

Gambar 3. Diagram Proses Pengolahan Trickling Filter

Sumber : Anounnymous.

Pertama, air limbah dialirkan ke dalam bak pengendapan awal untuk

mengendapkan padatan tersuspensi (suspended solids), selanjutnya air limbah

dialirkan ke bak trickling filter melalui pipa berlubang yang berputar. Dengan

cara ini maka terdapat zona basah dan kering secara bergantian sehingga terjadi

transfer oksigen ke dalam air limbah.

Pada saat kontak dengan media trickling filter , air limbah akan melakukan

kontak dengan mikroorganisme yang menempel pada permukaan media, dan

mikroorganisme inilah yang akan menguraikan senyawa polutan yang ada di

dalam air limbah.

Air limbah yang masuk ke dalam bak trickling filter selanjutnya akan keluar

melalui pipa underdrain yang terdapat di dasar bak dan keluar melalui saluran

efluen. Underdrain adalah suatu sistem yang sangat penting yang ada dibangunan Trickling Filter untuk menampung effluent dari air yang telah diolah

dan sirkulasi udara juga dapat melalui sistem underdrain tersebut. Dari saluran

efluen, air limbah kemudian dialirkan ke bak pengendapan akhir dan air

limpasan dari bak pengendapan akhir adalan merupakan air olahan.

Lumpur yang mengendap di dalam bak pengendapan selanjutnya

disirkulasikan ke inlet bak pengendapan awal. Gambar penampang bak trickling

filter dapat ditunjukkan seperti pada Gambar 3 dan Gambar 4.


6/16

4

Gambar 4. Penampang Bak Trickling FilterSumber : Anounymous.

Gambar 5. Penampang Bak Trickling Filter

Sumber : Anounymous.


7/16

5

3. Klasifikasi Trickling Filter

Fenomena lepasnya biofilm dari media disebut sebagai sloughing dan hal ini

adalah fungsi dari beban organik dan beban hidrolik pada Tricking Filter . Beban

hidrolik (hydroulik loading) memberikan kecepatan daya gerus biofilm, sedangkan

beban organik (organic loadings) memberikan kontribusi pada laju metabolisme

dalam biofilm. Berdasarkan beban hidrolik dan organik maka dapat

dikelompokkan dalam beberapa tipe, yaitu sebagai berikut

Tabel 1. Klasifikasi trcikling filter .

Sumber : Metcalf & Eddy, 1993

Tabel 2. Trickling Filter dosing rate as a function of BOD loading

BOD Loading

(kg/m³.d)

Operating Dose

(mm/pass)

Flushing Dose

(mm/pass)

0.25 10.00-30.00 ≥200

0.5 15.00-45.00 ≥200

2 30.00-90.00 ≥300

2 40.00-120.00 ≥400

3 60.00-180.00 ≥600

4 80.00-240.00 ≥800

Sumber: Metcalf & Eddy

Design

Characteristics Low rate

Intermediate

Rate High Rate High Rate Roughing

Type of packing Rock Rock Rock Plastic Rock/Plastic

Hidraulic loading

m3/m2.d 1 – 4 4 – 10 10 – 40 10 – 75 40 – 200

Organic loading

Kg BOD/m3.d

0.07 – 0.22 0.24 – 0.48 0.4 – 2.4 0.6 – 3.2 > 1.5

Recirculation ratio 0 0 – 1 1 – 2 1 – 2 0 – 2

Filter flies Many Varies Few Few Few

Sloughing Intermittent Intermittent Continous Continous Continous

Depth, m 1.8 – 2.4 1.8 – 2.4 1.8 – 2.4 3.0 – 12.2 0.9 – 6

BOD removal

efficiency, % 80 – 90% 50 – 80% 50 – 90% 60 – 90% 40 – 70%

Effluent quality Well nitrified Some

nitrification

No

nitrification

No

nitrification

No

nitrification

Power, kW/103 m

3 2 – 4 2 – 8 6 – 10 6 – 10 10 – 20


8/16

6

4. Menentukan Kriteria Desain Trickling Filter

Untuk mendesain Trickling Filters, diperlukan untuk memperhatikan sistem

distribusinya. Pada umumnya Rotary hydraulic distribution digunakan sebagai

standar dalam proses Trickling Filters. Selain, Rotary hydraulic distribution, fixed

nozzle juga dapat digunakan sebagai standar dalam proses ini. Fixed nozzle

berbentuk persegi yang digunakan pada reaktor. Berikut adalah alur bagaimana

menentukkan kriteria desain trickling filter .


9/16

7

Diketahui Nilai Debit

dan BOD

S0 = 70% dari BOD awal

St = asumsi BOD removal

efficiency

SOR =.:.

:

R : asumsi Recirculation Ratio

Nilai St sesuai dengan nilai asumsi

BOD removal efficiency

Menentukan dimensi bak Trickling

Filter

Menghitung nilai kT

kT = k20 (1.035)T - 20

Menghitung Beban Hidrolik

q = 2

H : asumsi sesuai kriteria

Jika nilai q sudah memenuhi

kriteria maka dilanjutkan dengan

menghitung nilai A A =

ℎ

Volume Packing

V = A x H

Waktu tinggal (detention time)

td = H / (beban hidrolik)0.67

Rotatory Ditributor

Asumsi : wet rate Asumsi wet rate = 0.5 L/m2

Beban sirkulasi = Asumsi rate – Beban Hidrolik

Rasio resirkulasi = beban sirkulasi : beban hidrolik

Hitung BOD Loading

BOD Loading = Q x S0 / V

Menentukan Flushing rate dan Dosing

rate sesuai dengan BOD loading sesuaitabel 9-3 hal 899 Metcalf & Eddy

Jika tidak sesuai kriteria


10/16

8

5. Kriteria Trickling Filters

Media

Media dalam trickling terbuat dari berbahan yang keras, kuat, tahan

terhadap tekanan, tahan terhadap kurun waktu yang lama, dan memiliki luas

permukaan per unit volume tinggi. Pada umumnya menggunakan kerikil,

antrasit, batu bara, dan batu kali. Diameter media berukuran 2.5 cm hingga

7.5 cm. diameter media ini tidak bisa terlalu kecil karena akan terjadi

penyumbatan. Semakin luas permukaan media, semakin besar

mikroorganisme yang hidup. Tebal dari media trickling filter adalah berkisar 1

meter hingga 4 meter. Semakin besar ketebalannya, semakin besar total luas

permukaan yang akan ditumbuhi mikroorganisme.

Pada media ini terdapat lapisan yang terdiri dari mikroorganisme

yang berguna untuk menguraikan substrat yang akan dihilangkan dari limbah

tersebut. Dalam proses ini, terdapat bakteri fakultatif yang mengikat zat-zat

organik.

Gambar 6. Media Pada Trickling Filter

Sumber : www.bridgat.com

Waktu Tinggal

Waktu tinggal ini digunakan untuk pendewasaan mikroorganisme

yang tumbuh diatas media. Masa ini dilakukan 2-6 Minggu. Hal ini bertujuan


11/16

9

untuk mikroorganisme dapat menguraikan bahan organik dan tumbuh

membentuk lapisan biofilm.

Pertumbuhan pada mikroorganisme pada batu kali akan mulai

terbentuk pada hari ke 3.

pH

pH yang digunakan berkisar 4-9.5 dengan pH optimum 6.5-7.5.

Temperatur

Suhu yang optimum terjadi pada 25-37˚C. suhu ini akan

mempengaruhi kecepatan reaksi proses biologis dan efesiensi juga

dipengaruhi oleh suhu.

Aerasi

Udara harus masuk kedalam sistem karena oksigen berpengaruh

pada proses penguraian yang dilakukan oleh mikroorganisme.


12/16

10

6. Contoh Soal :

Diketahui Q = 2000 m3/hari, BOD = 240 mg/L, dan T2 = 30

0C.

1. Menghitung nilai S0

Nilai S0 adalah 30% dari nilai BOD awal karena telah melewati proses primary

treatment. Maka S0 = 70% x 240 = 168 mg/L.

2. Menghitung Nilai St

Untuk menghitung nilai St perlu ditentukan BOD Removal Efficiency. Berdasarkan

Metcalf & Eddy BOD Removal Efficiency berada pada rentang 60 – 90% sehingga

kami mengasumsikan BOD Removal Efficiency adalah 80%. Maka St = 20% x 168

= 33.6 mg/L (sisa).

3. Menghitung Nilai SOR

Untuk menghitung nilai SOR perlu ditentukan nilai Recirculation Ratio.

Berdasarkan Metcalf & Eddy, Recirculation Ratio berada pada rentang 1 – 2

sehingga kami memilih 1. Dengan persamaan berikut :

(S0.Q) + (St.RQ) = SOR (Q + RQ)

SOR =.: .:

SOR =168:33.6

1:1 = 100.8 mg/L Dengan nilai efisiensi yang telah ditentukan maka dapat dihitung nilai St

St = 20% x 100.8 = 20.16 mg/L

4. Menghitung Dimensi Bak

Untuk menghitung dimensi bak digunakan rumus sebagai berikut :

k2 = k1 (D1/D2)0.5

(S1/S2)0.5

dengan nilai k1 = 0.21 (L/s)0.5

/ m2

untuk limbah domestik (Tabel 9.2 Metcalf &

Eddy), maka :

k20 = k1 (6.1/3)0.5

(150/104.5)0.5

k20 = 0.358 (L/s)0.5

m2


13/16

11

5. Menghitung k2 pada suhu 300C

kT = k20 (1.035)T - 20

k30 = 0.358(1.035)10

= 0.5 (L/s)0.5

m2

6. Menghitung Beban Hidrolik

Untuk menghitung beban hidrolik diasumsikan kedalamannya adalah 2 m. Sesuai

dengan tabel pada buku Metcalf &Eddy dimana rentang kedalaman adalah 1.8 –

2.4 m. Untuk menghitung beban hidrolik digunakan rumus sebagai berikut :

q = 2

= 0.5 2..2 = 0.386 (L/m

2.s)

= 33.35 (m3/m

2.hari)

Sesuai dengan kriteria dimana rentang untuk q adalah 10 m3/m

2.hari < q < 40

m3/m

2.hari.

7. Menghitung Luas

Untuk menghitung luas dapat digunakan rumus

A =

ℎ =2000 /ℎ

33.35 = 59.97 m

2= 60 m

2

8. Menghitung Volume Packing

Untuk menghitung Volume Packing dapat digunakan rumus

V = A x H = 60 x 2 = 120 m3

9. Menghitung Diameter

Maka diperoleh diameter = √ 4 = √ 4 60 = 8.74 m = 9 m Setelah itu dilakukan koreksi volume packing:

V = ¼ π D2 H = (¼)(π)(9)

2(2) = 127.23 m

3


14/16

12

10. Menghitung waktu detensi

Untuk menghitung waktu detensi digunakan rumus :

td = (H / beban hidrolik)0.67 = 2 (33.35 . ). = 1.6 jam

11. Menghitung Recirculation Rate dan Recirculation Ratio

Asumsi wet rate = 0.5 L/m2 (sumber : Metcalf & Eddy halaman 921)

Beban Hidrolik = 0.386 L/m2.s

Beban sirkulasi = Asumsi rate – Beban Hidrolik

Beban sirkulasi = 0.5 – 0.386 = 0.114 L/m2.s

Rasio resirkulasi = beban sirkulasi : beban hidrolik

Rasio resirkulasi = (0.114/0.386) = 0.29

12. Menghitung Pumping Rate

q + qr = 0.5 L/m2.s

Total pumping rate = (0.5 L/m2.s)(60 m2) = 30 L/s = 108 m3/jam

13. Menghitung BOD Loading

BOD Loading = Q x S0 / V

=2000 (.)120

= 1.68 kg/m3.hari

Oleh karena BOD Loading 1.68 kg/m3.hari maka Dosis operasi dan Flushing dose

menurut tabel 9.3 Metcalf & Eddy adalah

Dosis operasi = 70 mm/pass

Flushing dose = 350 mm/pass


15/16

13

14. Menghitung kecepetan distributor

a. Flushing

n =(1:) (1000 /)

60min/ℎ

n = (1:0.29) 1.389 (1000 /)2 350 60min/ℎ n = 0.0426 rev/min

b.

Normal Operation

n =(1:) (1000 /)

60min/ℎ n =

(1:0.29) 1.389 (1000 /)2 70 60min/ℎ

n = 0.213 rev/min

15. Desain Pompa

Asumsi wet rate = 0.5 L/m2.s

Rate pompa = Wet rate x A

= 0.5 L/m2.s x 60m

2

= 30 L/s

= 108 m3/jam

Efisiensi pompa = 80%


16/16

14

Daftar Pustaka

Metcalf & Eddy, Inc. 1991. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and

Reuse. 3d ed. The McGraw-Hill Companies. New York, New York.

U.S. EPA, 1991. Assessment of Single-Stage Trickling Filter Nitrification. EPA

430/09-91-005, EPA Office of Municipal Pollution Control. Washington,

D.C

Martin, Edward J. and Edward T. Martin. Technologies for Small Water and

Wastewater Systems. 1991. p. 122. NewYork, New York.

Liu and Liptak. 1997. Environmental Engineering Handbook. 2d ed. The CRC

Press, LLC. Boca Raton Florida

U.S. EPA, 1993. Manual: Nitrogen Control. EPA Office of Research and

Development. EPA/625/R-93/010. Cincinnati, Ohio. EPA Office of Water.

Washington, D.C.

Mulligan, T. J. and O. K. Scheible. 1990. Upgrading Small Community Wastewater

Treatment Systems for Nitrification. HydroQual. Inc. Mahwah : New

Jersey.

Metcalf & Eddy, Inc. Wastewater Engineering Treatment and Reuse (Fourth

Edition).

http://www.epa.gov/owmitnet/WastewaterTechnologyFactSheetTricklingFilters.h

tm

http://agpublications.tamu.edu/pubs/ewaste
http://www.epa.gov/owmitnet/WastewaterTechnologyFactSheetTricklingFilters.htmhttp://www.epa.gov/owmitnet/WastewaterTechnologyFactSheetTricklingFilters.htmhttp://www.epa.gov/owmitnet/WastewaterTechnologyFactSheetTricklingFilters.htmhttp://agpublications.tamu.edu/pubs/ewastehttp://agpublications.tamu.edu/pubs/ewastehttp://agpublications.tamu.edu/pubs/ewastehttp://www.epa.gov/owmitnet/WastewaterTechnologyFactSheetTricklingFilters.htmhttp://www.epa.gov/owmitnet/WastewaterTechnologyFactSheetTricklingFilters.htm

Documents

Kelompok 10 - Trickling Filter