ACTIVATED SLUDGE

Sistem lumpur aktif merupakan sistem yang digunakan untuk mengontrol air limbah

cair seperti buangan domestik yang mengandung kedua bahan organic terlarut dan 

tersuspensi. Di Activated Sludge (AS) menggunakan mikroorganisme daur ulang untuk

mengoksidasi komponen organik dengan adanya oksigen molekular untuk CO2 , air, dan sel

baru. Beberapa variasi dari proses konvensional telah menjadi standar dan akan disajikan

dalam bagian ini.

Lumpur aktif adalah proses biologis yang digunakan untuk menghilangkan senyawa

organik dari air limbah. Seperti trickling filter, proses lumpur aktif yang digunakan untuk

menumbuhkan biomassa organisme aerobik yang akan dikeluarkan sebagai limbah dan

mengubahnya padatan tersuspensi. Hal ini dilakukan dalam tangki aerasi besar. Proses

lumpur aktif mengendap di cekungan aerasi untuk mempertahankan jumlah mikroorganisme

yang memakan substrat yang masuk. "Free Range" merupakan organisme dalam aliran akhir

memiliki efisiensi removal yang tinggi dalam proses lumpur aktif (95-98%) dibandingkan

dengan trickling filter (80-85%).

Istilah Pada Activated Sludge : MLSS/MLVSS (Mixed-Liquor Suspended Solids)/(Mixed-Liquor Volatile Suspended

Solids)Organisme yang bekerja untuk menghilangkan BOD make up yang mempunyai kandungan solid besar yang terkandung dalam proses, dan MLSS dan MLVSS merupakan bagian “aktif” dari activated sludge. MLSS adalah Jumlah total dari padatan tersuspensi yang berupa material organic dan mineral termasuk mikroorganisme, dan solid berada dibawah bak aerasi. Sedangkan MLVSS berisi material organic yang bukan mikroba hidup dan hancuran sel yang berada di atas permukaan bawah bak aerasi.

RAS/WSMerupakan campuran pada clarifiers kedua yang memiliki Konsentrasi padatan biasanya akan antara 0,5-0,8 persen atau sekitar 5,000-8,000 mg / L. Sebagian besar akan kembali ke cekungan aerasi untuk menjaga padatan dalam tangki untuk menangani BOD yang masuk. Proses tersebut lebih dikenal sebagai Lumpur Aktif Kembali atau RAS. Sedangkan, sebagian kecil dari lumpur akan hilang dan terbentuk endapan. Hal ini disebut sebagai Limbah Lumpur Aktif atau WS

Waktu DetentionWaktu yang diperlukan untuk MLSS berada dibagian bawah bak aerasi. Aliran RAS dapat digunakan untuk memanipulasi waktu penahanan dalam tangki aerasi. Untuk

meningkatkan RAS dapat dilakukan pada malam hari karena dapat membantu menjaga waktu penahanan yang tepat sebagai influen yang dapat menurunkan aliran.

F:M Ratio Salah satu parameter proses yang digunakan untuk mengontrol padatan lumpur aktif dan persediaan makanan dikenal sebagai rasio Makanan-to-Mikroorganisme atau F:M rasio. Ini merupakan dasar yang ditetapkan untuk menentukan berapa banyak makanan yang dikonsumsi organisme setiap hari. Satu pound mikroorganisme akan makan antara 0,15 - 0,6 kg makanan per hari tergantung pada proses.

MCRT (Sludge Age)Parameter kontrol lain adalah lamanya waktu mikroorganisme hidup dalam proses. Jika limbah 5% dari padatan dalam sistem setiap hari, maka MLSS hanya akan tetap berada dalam sistem rata-rata sekitar 20 hari (100% / 5% per hari = 20 hari).

SVI (Sludge Volume Index)pengukuran seberapa baik lumpur aktif mengendap di clarifier. Pengendapan lumpur sebagian besar tergantung pada kondisi organisme. Lumpur akan memiliki SVI antara 80 dan 120. Sebagai lumpur menjadi lebih ringan dan volume meningkatkan SVI juga akan meningkat. SVI dapat digunakan untuk menghitung jumlah galon yang harus dipindahkan untuk menghilangkan satu pound padatan.

Proses Activated SludgePada dasarnya ada tiga jenis proses lumpur aktif. Salah satu parameter kontrol adalah

berbagai oksigen terlarut dari 2,0-4,0 mg / L. Persyaratan DO minimum adalah 1-2 mg / L. Kadar oksigen terlarut dikontrol oleh peralatan aerasi menggunakan blower dan diffusers atau aerator mekanis.

Tiga tipe tersebut :– Conventional Activated Sludge Process

Lumpur aktif convensional memiliki waktu penahanan dalam bak aerasi selama 4-6 jam. Sebagian besar BOD dari limbah primer akan dipisahkan atau sebagian partikel tersuspensi. Konsentrasi MLSS biasanya dijalankan dari 2000-3500 mg / L. sedangkan F: M rasio harus antara 0,2-0,5. MCRT atau umur lumpur bervariasi dari 5-15 hari.

– Contact Stabilization ProcessContact stabilization menggunakan 2 proses aerasi yang terpisah. Pertama

effluent masuk ke contact chamber dimana mikroba mulai menghancurkan BOD

dan meningkatkan kemampuan untuk mengendap secara keseluruhan. Tapi sebelum masuk ke contact basin, RAS (Return Activated Sludge) akan dilewatkan ke stabilization basin. Disini, RAS akan diaerasi sampai organik dimakan atau distabilkan oleh mikroba.

Detention time dalam Contact basin ini adalah dari 0.5-2 jam. Detention time dalam stabilization basin ini adalah dari 4-8 jam. Konsentrasi MLSS biasanya ada pada 1200-2000 mg/L di contact chamber dan akan menjadi 4000-6000 mg/L di stabilization basin. F:M ratio sebesar 0.6 – 0.75.

– Extentended Aeration Process Detention time dalam Contact basin ini adalah dari 16 - 24 jam.

Konsentrasi MLSS biasanya ada pada 3000-5000 mg/L. Sedangkan F:M ratio sebesar 0.15 – 0.25.

Completely Mixed Reactor

Beberapa proses mengganti reaktor tangki panjang persegi panjang dari proses

konvensional dengan agitated vessel circular di mana konsentrasi limbah dan

lumpur adalah seragam di seluruh reactor. Modifikasi ini membuat reaktor lebih tahan

terhadap lonjakan BOD dan senyawa beracun dalam inlet air limbah dimana

reaktor juga bertindak sebagai dilutting vessel. Karena sistem konvensional lebih

dekat dengan plug flow, bahan beracun bisa melewati reactor dan membunuh senyawa

biologis dalam reaktor. Persamaan desain untuk proses pencampuran sempurna

diberikan dalam tabel 6-1 Sundstrom. Penggantian tangki reaktor yang berbentuk

persegi panjang (sistem konvensional) tangki berpengaduk mekanis adalah :

Step Aeration

Tidak seperti plan secara konvensional, langkah dari sistem aerasi

memperkenalkan feed air limbah di beberapa titik di sepanjang tangki aerasi. Feed

untuk metode ini, dimana biasa disebut step loading, menjaga faktor proses loading,

U, dan kebutuhan oksigen di dalam tangki lebih seragam daripada proses

konvensional. Langkah plan aerasi biasanya dirancang untuk beban padatan yang

sama tetapi beban volumetrik lebih tinggi dari plan konvensional, karena efisiensi

biologis meningkat dimungkinkan oleh konsentrasi limbah lebih seragam. sebuah

flowsheet ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar 3. Step Aeration

Dalam proses konvensional konsentrasi padatan hampir konstan sepanjang

reaktor, dalam langkah proses aerasi, menurun tajam setelah setiap titik influen.

Mengasumsikan misalnya bahwa langkah plan aerasi berjalan dengan recycle

konsentrasi solid dari 10.000 mg / l, Return Sludge Rate, R, sebesar 25%, dan lokasi

feed berpengaruh pada awal tangki dan di tengah. Konsentrasi solid dalam paruh

pertama tangki akan menjadi 3333 mg/l sedangkan pada paruh kedua akan lebih 2000

mg / l, memberikan konsentrasi rata-rata tangki 2667 mg/l. Meskipun rata-rata

konsentrasi solid dalam reaktor lebih tinggi, konsentrasi solid limbah adalah sama

dengan sistem konvensional yang memungkinkan clarifiers konvensional akhir yang

akan digunakan.

Gambar 1. Ideal Growth Curve – Activated Sludge Batch Operation

Gambar 1 menunjukkan bahwa kurva pertumbuhan yang ideal dibagi menjadi

3 fase utama : pertumbuhan fase logaritmik, fase pertumbuhan menurun, dan fase

endogen.

Fase pertama ditunjukkan pada Gambar 1, fase pertumbuhan logaritmik,

menunjukkan bahwa populasi mikroorganisme meningkat pesat selama periode awal

kontak dengan limbah. Ada peningkatan proporsional dalam tingkat oksigen yang

dikonsumsi oleh mikroorganisme dan jumlah makanan yang hadir dalam air limbah

berkurang dengan cepat.

Selama fase pertumbuhan logaritmik ada ketersediaan makanan yang tinggi

terhadap mikroorganisme (F/M). Artinya, konsentrasi BOD 5 diukur dalam sistem ini

jauh lebih besar dari konsentrasi MLSS. Pada fase pertumbuhan penekanannya pada

produksi bahan selular baru mikroba (peningkatan massa lumpur aktif). Persyaratan

oksigen total selama fase ini tetapi terus meningkat.

Tahap kedua ditunjukkan pada Gambar 1 adalah bahwa pertumbuhan

menurun. Sebagai mikroorganisme terus memanfaatkan pasokan makanan, tercapai

suatu titik dimana jumlah batas sisa makanan laju pertumbuhan mikroorganisme.

Pada dasarnya ada mikroorganisme terlalu banyak dan makanan tidak cukup untuk

mempertahankan mereka. Fase ini dimulai pada titik perubahan kelengkungan pada

kedua makanan dan kurva mikroorganisme. Pada titik ini F/M adalah persis sama

dengan 1. Laju pertumbuhan mikroorganisme serta pemanfaatan oksigen mereka

mulai berkurang. Fase ini menandai awal suatu masa di mana organisme hidup yang

tersisa mulai mengambil nutrisi yang tersedia di tetangga mereka yang mati.

Organisme hidup harus bekerja lebih keras untuk mendapatkan makanan,

membutuhkan lebih banyak energi, sehingga produk akhir lebih banyak diproduksi.

Tahap akhir ditunjukkan pada Gambar 1 adalah fase endogen yang dimulai

ketika jumlah makanan yang digunakan dalam memproduksi energi dan membentuk

produk akhir lebih besar dari jumlah yang digunakan dalam membentuk bahan selular

baru. Makanan untuk rasio mikroorganisme jauh lebih kecil dari 1 dan menunjukkan

awal kelaparan untuk mikroorganisme yang tidak cukup kuat untuk mendapatkan

kebutuhan makanan mereka.

Produk akhir lebih dan lebih sedang diproduksi sedangkan produksi massal sel

lumpur aktif berada pada tingkat minimum. Tingkat pemanfaatan oksigen menurun

pada fase ini sementara jumlah total oksigen yang dikonsumsi jelas mencapai nilai

terbesar total.

Lagoons And Ponds

Bila lahan yang tersedia cukup luas dan lingkungan sekitar tidak terlalu

terpengaruh dengan bau yang dihasilkan dari instalasi pengolahan limbah, maka dapat

digunakan reaktor biologis berupa bak besar yang terbuka, yang biasa disebut lagoon

atau kolam.

Lagoon berupa bak dengan kedalaman 1,5 – 7 meter dengan fresh feed

residence time antara 2- 20 hari. Sistem ini bergantung pada sistem aerasi di

permukaan. Lagoon memiliki beberapa perbedaan dibandingkan proses lumpur aktif,

antara lain tidak adanya lumpur yang direcycle karena lagoon berfungsi sebagai

reaktor dan clarifier. Limbah dan padatan biologis dalama air akan dihilangkan

dengan adanya respirasi endogenous dan waktu tinggal yang relatif panjang.

Konsentrasi padatan yang tersuspensi dalam lagoon juga relatif lebih rendah yaitu

sekitar 100- 300 mg MLSS/ liter.

Beberapa macam lagoon yang umum digunakan antara lain adalah:

Completely mixed lagoon

Gambar 6. Completely Mixed Lagoon

Pada lagooon jenis ini, daya pengaduk yang digunakan cukup besar sehingga

konsentrasi padatan dan oksigen terlarut dalam lagoon cukup seragam.

Facultative lagoon

Pada lagoon fakultatif, input daya pada pengaduk lebih rendah

dibandingkan completely mixed lagoon sehingga sebagian padatan

terakumulasi di dasar lagoon dan mengalami dekomposisi anaerobik, sedangkan

padatan di permukaan mengalami dekomposisi aerobik. Kolam lumpur aktif

umumnya memiliki kedalaman sekitar 1- 2 meter dan memiliki waktu tinggal

yang relatif lebih lama, antara 10 – 30 hari. Biasanya ditanami algae yang dapat

berfotosintesis dan memenuhi kebutuhan oksigen dalam proses degradasi.

Gambar 7. Proses Pada Kolam Lumpur Aktif

Beberapa macam pond yang umum digunakan, antara lain adalah:

Facultative pond

Dalam kolam fakultatif, bagian permukaan lagoon mengalami aerasi dengan

angin sehingga suplai oksigen di permukaan terpenuhi dan terjadi proses aerobik

hingga kedalaman tertentu. Pada kedalaman yang lebih dasar terjadi proses

anaerobik akibat rendahnya tingkat oksigen terlarut. Pada siang hari,

mikroorganisme dan algae di permukaan kolam akan berfotosintesis

sehingga tingkat O2 yang terlarut dalam air akan mengalami peningkatan.

Kolam jenis ini tidak dapat memproses air limbah dengan tingkat warna

yang tinggi, misalnya limbah tekstil, karena proses degradasi dalam kolam

bergantung penetrasi cahaya

Anaerobic ponds

Pada kolam anaerobik, suplai oksigen sangat rendah sehingga terjadi reaksi

anaerobik menghasilkan gas metana dan H2S.

Baik lagoon maupun kolam lumpur aktif umunya dimodelkan sebagai tangki

yang mengalami pengadukan sempurna dan tanpa recycle. Dengan asumsi

kondisi aliran steady-state serta konsentrasi buangan sangat rendah ( S<< Km),

sehingga oksidasi berjalan pada orde satu, maka konsentrasi keluaran dari lagoon

dapat dihitung dengan persamaan berikut:

SS0

= 11+k p θ

Dengan S0 = Total inlet BOD5

S = Total outlet BOD5

θ = fresh feed residence time

kp = konstata kinetika (hr-1)

Sedangkan untuk N lagoon seri, BOD total keluaran dapat dihitung dengan:

SN

S0=∏ ¿

j=1

N

( 11+k pθ j

)≃ 1

(1+k pθ τ

N )N

¿

dengan θτ=Σ

j=1

N

θ j

Waktu tinggal yang relatif lama pada lagoon dan kolam lumpur aktif

menyebabkan sebagian besar BOD pada effluent berasal dari padatan yang

tersuspensi, sehingga perlu dikontrol melalui laju respirasi endogenous. Dari

tabel, didapat konsentrasi biomass dalam reaktor tanpa recycle yang menjadi

yield adalah:

Pure Oxygen Activated Sludge

Sistem ini terdiri dari beberapa tangki yang teraduk sempurna dan disusun

secara seri dengan oksigen dan air limbah yang bergerak bersamaan. Dalam setiap

tangki, terdapat pencampur mekanik untuk menyemburkan oksigen ke dalam air dan

menyamakan konsentrasi. Alasan penggunaan oksigen murni adalah kemampuan

transfer oksigen yang lebih besar dibandingkan udara biasa, sehingga dapat

mempertahankan konsentrasi oksigen terlarut di atas 2 ppm.

Loading rate dalam sistem oksigen lebih besar dibandingkan pada sistem

udara sehingga jumlah lumpur yang dihasilkan juga lebih besar. Tingginya tingkat

oksigen yang terlarut pada sistem oksigen murni mendorong pertumbuhan bakteri

nitrifikasi sehingga tingkat oksidasi ammonia meningkat.

X

X0+( S0−S )Y= 1

1+kd θ

Gambar 8. Pure Oxygen Activated Sludge

Nitrification And Denitrification

Gambar 9 Proses Nitrifikasi dan Denitrifikasi

Kadar senyawa nitrogen dan fosfor dapat diturunkan melalui proses

pengolahan kimia, fisika maupun biologi. Dibandingkan dengan sistem kimia atau

fisika, sistem biologi mempunyai keunggulan karena efisiensinya cukup tinggi,

prosesnya stabil, kontrol proses realatif mudah, dibutuhkan area yang tidak terlalu

luas, dan cukup ekonomis. Proses perombakan nitrogen (ammonia) secara biologi

melibatkan dua tahapan reaksi, yaitu nitrifikasi dan denitrifikasi.

Nitrifikasi adalah proses oksidasi ion ammonium menjadi nitrat dengan

bantuan bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter. Bakteri nitrifikasi tumbuh sangat

lambat dan sangat sensitif terhadap berbagai faktor lingkungan, seperti pH, oksigen

terlarut (DO), temperatur dan berbagai senyawa toksik. Konsentrasi DO di atas 1 mg/l

merupakan salah satu prasyarat untuk terjadinya proses nitrifikasi.Reaksi nitrifikasi

berjalan seperti berikut:

2 NH 4++3O2⃗ Nitrosomonas2NO 3

−+2 H 2 O+4 H+

2 NO3−+O2⃗ Nitrobacter 2NO3

−

Sebagian ion ammonium akan dikonsumsi untuk proses sintesis sel. Dalam proses

nitrifikasi tidak terjadi akumulasi nitrit karena laju pertumbuhan spesifik Nitrobacter

lebih cepat dibandingkan Nitrosomonas dan konstanta Michaelis kedua reaksi tersebut

sangat kecil. Oleh karena itu, konversi amonia ke nitrit dibatasi laju reaksi. Namun

pada konsentrasi oksigen di atas 2 mg/l, proses nitrifikasi juga dibatasi oksigen dan

mengikuti kinetika Monod.

Denitrifikasi adalah reduksi nitrat menjadi nitrogen oleh bakteri, misalnya

pseudomonas, melalui reaksi berikut:

6 NO3−+2CH 3OH →6 NO2

−+2CO2+4 H2O

6 NO2−+3CH 3OH →3 N 2+3CO2+3H2O+6OH−

Proses denitrifikasi berlangsung dalam kondisi anoksik, dimana bakteri yang

bersifat heterotrof memanfaatkan senyawa nitrogen teroksidasi nitrat, nitrit dan sulfat

sebagai aseptor elektron dalam proses metabolisme dan sintesa sel. Dalam proses

denitrifikasi, laju reaksi dibatasi substrat nitrogen dan perlu ditambahkan sumber

karbon untuk memungkinkan terjadinya sintesa sel. Kebutuhan karbon dapat dipenuhi

dari dua sumber, yaitu sumber internal, berasal dari air limbah yang akan diolah dan

material sel (respirasi endogenus), dan sumber eksternal, berasal dari penambahan air

limbah atau sumber karbon yang lain (methanol), yang digunakan bila air limbah

yang diolah tidak mampu menyuplai kebutuhan karbon dengan baik.

Pada proses denitrifikasi anaerobik, nitrat berperan sebagai sumber oksigen

dan nitogen sebagai penerima elektron. Konstanta Michaelis pada proses denitrifikasi

lumpur aktif sangatlah kecil sehingga reaktor biasanya dijalankan pada orde 0 pada

tingkat nitrat-nitrogen 1-2 mg/l

Beberapa macam sistem pengambilan nitrogen adalah sebagai berikut:

Preanoxic : sebagian feed nitrat hasil nitrifikasi pada tangki aerobik dikembalikan

ke tangki anoksik, dimana terjadi proses denitrifikasi, dan masuk bersama recycle

activated sludge ke dalam tangki anoksik.

Postanoxic : recycle activated sludge dikembalikan ke dalam tangki anoksik yang

terletak setelah tangki aerobik

Simultaneous : secara umum, sistem ini mirip dengan preanoxic, hanya saja

terjadi dalam 1 tanki

Sistem Kelebihan Kekurangan

Preanoxic

BOD dihilangkan sembelum

zona aerobik sehingga ergi

yang dibutuhkan sedikit

Alkalinitas dihasilkan sebelum

nitrifikasi

Simultaneous

Dapat digunakan untuk tingkat

N rendah (<3 mg/L)

Hemat energi

Volume reaktor besar

Perlu kontrol operasi

Postanoxic

Perlu waktu tinggal lama untuk

mencapai efisiensi tinggi karena

proses denitrifikasi berjalan saat

respirasi endogenous

Design Prosedure Activated Sludge

Di bawah ini akan ditunjukkan proses desain untuk berdasarkan seleksi dari residence

time :

a. Masukkan informasi yang diperlukan untuk mengolah data. (So, Qo, S), data

kinetik(ko, kd, Km, Y). Jika data kinetik tidak tersedia disediakan, asumsi dari tabel

ini adalah di chapter 12,13 (sundstrom).

b. Ambil nilai dari sludge age, atau proses loading factor U dengan pertimbangan :

tingkat larut karbon dari limbah, suspended solid di effluent, karakteristik settling dari

solid biologis, nutrient removal, stabilitas proses untuk mencegah washout. Sludge

age biasa nya 3-14 hari dan U antara 0.2-0.6 kgBOD/kgMLSS.day.

c. Hitung effluent dari keluaran air limbah dengan pilihan sludge age daari persamaan-

persamaan yang terdapat dalam table 6.1 (buku sandstorm) untuk memastikan bahwa

S akan kurang dari nilai input desain. Gunakan nilai S untuk perhitungan selanjutnya.

d. Pilih nilai dari θ lalu hitung nilai V, lalu selanjutnya dapat dilihat pada gambar di

bawah ini.

Oxidation DitchesOxidation Ditch adalah salah satu bentuk dari extended aeration process. Wastewater

masuk ke ditch dan disirkulasikan mengelilingi “lintasan” yaitu brush/rotor horizontal besar. Sebagian dari rotor tenggelam di ditch, selama rotornya berputar, campuran liquid terdorong mengelilingi “lintasan”. Rotor juga memberikan aerasi yang dibutuhkan untuk menjaga DO pada 2 mg/L. BOD pada oxidation ditch dapat bervariasi antara 10-50 lbs/1000 cuft/day. Effluent dari Oxidation ditch yang melewati secondary clarifier dan RAS dikembalikan menuju ditch. Level dari DO dan kecepatan dapat di atur dengan mengubah kecepatan dari rotor dan kedalaman operasi. Kecepatan yang tepat dari oxidation ditch sekitar 1 fps.

Sequenced Batch Reactor (SBR) Sequenced Batch Reactor

merupakan proses yang digunakan untuk plant kecil dan bukan proses yang kontinyu. Yaitu dengan cara, Reactor diisi kemudian di aerasi untuk periode waktu tertentu, biasanya 1-3 jam. Setelah aerasi selesai, kemudian diendapkan didalam reaktor dan effluent dikeluarkan dari unit bagian atas. Ketika pemisahan selesai, reaktor diisi kembali dan proses terulang kembali.

Biological Growth Rate

Laju Respirasi atau level metabolisme dari biomass akan menentukan seberapa banyak mikroba makan tiap hari dan seberapa cepat biomass tersebut tumbuh. Mikroba bekerja pada efisiensi maksimum saat level metabolisme endogenous respiration. Endogenous Respiration ditentukan dengan pengukuran jumlah DO yang hilang dari sebuah sampel mixed liquor selama 15 menit (Oxygen Uptake Rate). Umumnya endogenous respiration terjadi pada OUR 15 – 30 mg/L per jam. Kemampuan mikroba untuk mengkonsumsi makanan akan turun drastis dari waktu ke waktu jika terdapat pada basins aeration. Sedangkan pertumbuhan biomassa tergantung pada F : M rasio dan suhu.

Influent Flow Pattern Pola aliran plug menempatkan beban organik yang tinggi dalam tahap pertama proses

dan terjadi penurunan BOD secara berturut-turut. Karena jumlah udara yang dibutuhkan secara langsung berhubungan dengan BOD, ini berarti bahwa lebih banyak oksigen yang dibutuhkan pada tahap pertama dibandingkan yang kedua. Masalah yang mungkin terjadi adalah mempertahankan tingkat DO.

“Complete mix “ biasanya terjadi pada extended aeration plants. Influent masuk ke center of a single stage aeration basin dan keluar melalui edge.

Process Control Terdapat 3 faktor utama yang mempengaruhi efisiensi proses dari activated sludge

yaitu Oxygen Level, RAS flow, dan WAS flow. Ketika Aerator bertipe diffuser digunakan. DO level ditentukan oleh jumlah airflow ke tiap basin. Jika DO terlalu tinggi, airflow dapat ditutup melalui valve yang ada pada air header pipes. Keseimbangan airflow di tiap basin diperlukan untuk menjaga efisiensi operasi.

RAS merupakan faktor utama karena mikroorganisme harus dikembalikan ke aeration tank sebelum mereka kehabisan DO. Untuk mengimbangi hal tersebut RAS flow perlu dinaikkan untuk mengurangi detention time nya. Yang nantinya kenaikan dari RAS flow juga akan berdampak pada pengurangan kedalaman sludge dalam clarifier.

Pengontrolan WAS flow juga diperlukan untuk menjaga F:M Ratio yang diinginkan. Biasanya, laju WAS flow berkisar 1 – 2 % dari influent flow. Excess harus dihilangkan untuk menjaga level MLSS tetap konstan. Ketika MLSS naik maka MCRT juga ikut naik, sehingga untuk menjaga nya diharuskan untuk menaikkan WAS flow menghilangkan solid berlebih dari sistem.

Activated Sludge Microorganisms Hampir semua pengurangan BOD dalam lumpur aktif adalah hasil dari aktivitas

bakteri aerobic. Macam- macam mikroorganisme pada aktif sludge:

1. AmoeboidsAmuba adalah organisme bersel tunggal yang pertama berkembang di lumpur. mikrorganisme ditemukan dalam lumpur dan tidak berpengaruh pada kondisi lumpur.

2. FlagelataFlagelata adalah organisme yang memiliki tubuh sel besar dengan cambuk seperti embel disebut flagela. mikroorganisme ini dominan, dengan amoeboids, ketika lumpur masih sangat muda. Lumpur muda memiliki settleability rendah dan SVI tinggi.

3. Free swimming Ciliatesberbentuk oval dengan rambut kecil atau ciliates. Ciliates ini bergerak dalam gerakan seperti gelombang untuk mendorong di dalam air dan membawa makanan. Jumlah mikroorganisme tersebut meningkat ketika lumpur mencapai kedewasaan dan mencapai settleability yang terbaik dan kemudian drop off sebagai umur lumpur terus meningkat.

4. Stalked CiliatesStalked Ciliates terlihat seperti sekelompok bunga yang melekat pada partikel lumpur. Stalked Ciliates berbentuk tulip yang memiliki silia dan digunakan untuk membawa makanan. Para ciliates makan bakteri dan partikel organik sangat kecil. Mikroorganisme juga dapat memindahkan partikel mikroskopis menjadi partikel flok yang lebih besar untuk membantu meningkatkan menetap dan kejelasan limbah

5. RotifersRotifera adalah organisme yang termasuk kelompok kompleks. Mereka memiliki sembilan sel dan lebih besar dari organisme lain. Mereka memiliki tubuh panjang dan telescoping dapat menempel pada partikel flok atau bergerak melalui air

seperti ulat

Adanya jenis-jenis mikroorganisme menandakan kondisi sludge tersebut berusia muda atau tua. Sebagai contoh, bila flagellates atau free swiming ciliates mendominasi maka kondisi sludge termasuk pada “Young Sludge” sedangkan bila fase rotifer dan stalked ciliates yang mendominasi maka kondisi sludge termasuk dalam kondisi “Old Sludge”. Sludge yang diharapkan adalah yang memiliki fase flagellates, free swiming ciliates dan stalked ciliates karena memiliki kondisi yang tidak terlalu muda dan tidak terlalu tua.

The “BUG” ChartBakteri filamen adalah bakteri benang panjang yang

terdapat dalam lumpur aktif. Mereka bermanfaat dalam jumlah kecil. Dalam jumlah besar mereka menciptakan kondisi yang dikenal sebagai bridging partikel dan mengurangi settleability dari lumpur. Bulking sludge berwarna coklat gelap. Nocardia adalah jenis filamen yang dapat menyebabkan bulking dan berbusa dalam lumpur aktif. Mereka memiliki metabolisme yang lebih rendah dan biasanya menjadi masalah bila terdapat BOD yang tidak dapat dikeluarkan dengan baik. Penambahan 1,0-1,5 mg / L klorin terhadap aliran RAS sering digunakan dalam sistem lumpur aktif untuk mengontrol filamen.

Beban hidrolik dapat menyebabkan washout atau ledakan dari dalam lumpur. Ketika kecepatan clarifier mengalami kenaikan tiba-tiba dan melebihi kecepatan pengendapan lumpur, padatan dapat keluar dari atas tangki. Selain kehilangan padatan dari sistem, kondisi ini berarti “bug” tidak melakukan proses dengan baik.

Aeration Tank FoamBioaktivitas di basins aerasi akan selalu

menghasilkan beberapa penumpukan busa di basins. Jika tidak ada busa di basins aerasi biomassa kemungkinan mati. Warna busa merupakan indikator usia dan kondisi lumpur. Busa putih merupakan indikasi dari lumpur muda. Busa yang banyak merupakan indikasi lumpur dapat mengendap dengan baik. Busa gelap berminyak dan berwarna coklat dapat merupakan indikasi di lumpur tua. Hal ini sering terjadi pada

digester aerobik, tetapi bukan pertanda baik dalam basin aerasi. Ini adalah hasil dari masalah bakteri berserabut

Problem pada Activated Sludgea. Dispersed Growth

Mikroorganisme tidak dapat membentuk flok dan tetap terurai (hanya membentuk rumpun kecil atau sel tunggal). Bakteri yang tidak membentuk flok umumnya dikonsumsi oleh protozoa. akibatnya antara lain effluent tetap keruh, tidak terbentuk daerah pengendapan sludge

b. Non-filamentous bulkingDisebut juga “zoogleal bulking” dan disebabkan oleh pembentukan exopolysaccharida yang berlebihan oleh Zooglea dalam activated sludge. Akibat yang terjadi antara lain menurunkan kemampuan pengendapan dan flok kurang padat. Bulking tipe ini agak jarang ditemui dan dikoreksi oleh khlorinasi. (Chudoba, 1989)

c. Rising sludgeSludge naik ke permukaan sebagai akibat dari denitrifikasi berlebihan, sebagai hasil dari kondisi anoxic dalam tangki sedimentasi. Partikel sludge mengikat gelembung nitrogen dan membentuk sludge blanket di permukaan clarifier. Sludge lolos ke effluent sehingga menjadi keruh dan meningkatkan kembali kadar BOD5. Salah satu solusi problem ini adalah mengurangi waktu tinggal sludge seperti dengan menaikkan kapasitas sirkulasi sludge.

d. Terbentuknya foam dan scumProblem ini disebabkan oleh tidak terurainya surfactan serta adanya mikroorganisme Nocardia sp dan kadang-kadang juga disebabkan oleh adanya Microthhrix parvicella. Solusi :1. Menggunakan antifoam2. Menghilangkan busa secara mekanis sebelum masuk Clarifier

e. Filamentous bulkingBulking merupakan problem berupa lambatnya pengendapan dan tidak kompaknya padatan di clarifier. Filamentous bulking umumnya disebabkan oleh pertumbuhan yang berlebihan dari mikroorganisme filamentous seperti Thiothrix sp

f. Pinpoint-flocAdalah suatu keadaan dimana flok yang dihasilkan sangat tipis. Hal ini disebabkan karena kurangnya bakteri filamentous yang berfungsi ibaratnya sebagai “tulang belakang” dalam proses pembentukan flok sehingga flok kehilangan strukturnya, serta mempunyai kemampuan pengendapan yang rendah, akibatnya effluent tetap keruh.

Efek Pertumbuhan Filamentous Bakteri

Pengendalian Filamentous Bakteri Group I – Zona Aerobik dengan Konsentrasi DO rendah

Terjadi pada substrat yang mudah termetabolasi, pada substrat dengan konsentrasi DO yang rendah, pada rentang waktu tinggal sludge yang lebar.Organisme yang berpengaruh :

Pengendalian :• Menggunakan aerobik, anoxic, atau anaerobik selektor• Meningkatkan waktu tinggal sludge• Meningkatkan konsentrasi DO pada tangki aerasi

Group II - Zona Mixotropic dan Aerobic Terjadi pada substrat yang mudah termetabolasi, terutama pada substrat dengan asam-asam organik dengan berat molekul yang rendah. Sulfida teroksidasi menjadi butiran-butiran sulfur. Terjadi pada waktu tinggal sludge dari sedang hingga tinggi. Tingkat penyerapan nutrisi yang yang cepat.Organisme yang berpengaruh :

Pengendalian :• Menggunakan aerobik, anoxic, atau anaerobik selektor• Menambahkan jumlah nutrien• Menghilangkan sulfida dengan menggunkan asam organik konsentrasi tinggi

Group III - Zona Aerobik lainnya Terjadi pada substrat yang mudah termetabolasi, pada waktu tinggal sludge dari sedang hingga tinggiOrganisme yang berpengaruh :

Pengendalian :• Menggunakan aerobik, anoxic, atau anaerobik selektor• Mengurangi waktu tinggal sludge

Group IV - Zona Aerobik, Anoxic, dan Anaerobik

Type 1851 N.Limicola Sp.

Type 021 N Thiotrix Sp.

H.hydrossisType 1701Sphaerotilus natans

Terjadi pada sistem yang aerobik, anoxic, atau anaerobic, pada waktu tinggal sludge yang lama, memungkinkan terjadinya pertumbuhan pada partikulat produk hidrolisisOrganisme yang berpengaruh :

Pengendalian :• Menjaga keseragaman konsentrasi DO yang cukup pada zona aerobik

Type 0041 Type 0092 M.Parvicella