Latar Belakang Proyek
- Lokasi:Pabrik pengolahan air limbah di bawah grup kimia di Zhejiang
- Kesulitan:Ini menggunakan proses A2O untuk menghilangkan nitrogen Kjeldahl tinggi dari air limbah sebelumnya. Namun pengaruhnya terdiri dari berbagai air limbah produksi yang mengandung sejumlah besar ion Ca²⁺ dan S²⁻ dalam supernatan terak karbida dari air limbah asetilena. Ion-ion ini sangat mempengaruhi proses nitrifikasi mikroba dan pengoperasian pabrik.
- Langkah-langkah kami:1. Tambahkan fasilitas pretreatment pada tahap awal. 2. Ubah tahap aerobik sekunder menjadi proses MBBR.
Bahan dan Metode Percobaan
Kualitas Air Baku
Influen untuk pabrik percontohan berasal dari limbah tangki homogenisasi instalasi pengolahan air limbah. Tabel 1 menyajikan indikator kualitas air yang berpengaruh. Sesuai dengan persyaratan percobaan, konsentrasi nitrogen amonia influen ditingkatkan, dengan amonium sulfat digunakan sebagai suplemen nitrogen untuk mempertahankan konsentrasi TKN pada 120-220 mg/L.
Alur Proses dan Peralatan Utama
Proses treatment plant yang ada saat ini adalah proses A2O (Gambar 1), dengan tahapan AO menggunakan metode lumpur aktif dan tangki aerobik akhir menambahkan bahan pengisi elastis. Laju aliran desain adalah 14.400 m³/hari. Proses unit percontohan ditunjukkan pada Gambar 2, dengan laju aliran 100 L/jam dan operasi terus menerus 24 jam.
Karakteristik utama unit percontohan meliputi penambahan fasilitas pretreatment dan konversi tahap aerobik sekunder menjadi proses MBBR. Desain keadaan terpasang tersuspensi-hibrida ini menghilangkan kebutuhan akan tangki sedimentasi sekunder. Tabel 2 mencantumkan spesifikasi dan dimensi peralatan utama.
Hasil dan Pembahasan
1. Kondisi Startup dan Pengoperasian
Unit percontohan dimulai pada bulan April 2007, dimulai dengan inokulasi mikroba. Lumpur yang ditambahkan bersumber dari tangki aerobik awal pabrik. Bakteri nitrifikasi MBBR dibiakkan dengan limbah rumah tangga dan air keran yang diolah dengan amonium sulfat, dengan tambahan NaHCO₃ untuk mengatur alkalinitas dan secara bertahap meningkatkan kandungan nitrogen amonia. Volume air influen dalam tangki aerobik primer kemudian ditingkatkan, mencapai kondisi yang diinginkan setelah kurang lebih satu bulan, sehingga memungkinkan dilakukannya pengujian influen secara terus menerus. Selama pengoperasian, MLSS pada tangki anoksik dan aerobik sebesar 4,832 mg/L, sedangkan pada tangki MBBR, MLSS tersuspensi sebesar 5,091 mg/L. Kadar DO dalam tangki anoksik adalah 3 mg/L, dan dalam tangki MBBR antara 3-4 mg/L, dengan pH 7,4-7,5, sehingga mendukung kondisi yang menguntungkan bagi pertumbuhan bakteri nitrifikasi.
2. Efektivitas Pra-perawatan
FeSO₄ dan NaHCO₃ ditambahkan ke tangki pra-aerasi, menyesuaikan pH menjadi sekitar 7,7, dengan pemantauan konsentrasi limbah Ca²⁺ dan S²⁻. Konsentrasi Ca²⁺ limbah cair adalah sekitar 300 mg/L, sedangkan S²⁻ diturunkan ke tingkat yang tidak akan menghambat aktivitas mikroba pada tahap pengolahan biologis. Namun, perlakuan awal tersebut kurang efektif dalam menghilangkan Ca²⁺ sehingga menghasilkan konsentrasi yang relatif tinggi.
3. Efisiensi Penghapusan COD
Konsentrasi COD influen dinaikkan menjadi 1.000 mg/L sesuai persyaratan pengujian. Karena pengaturan aerobik dua-tahap dengan pra-denitrifikasi, konsumsi COD sangat tinggi selama denitrifikasi. Menurut laporan, rasio COD:TKN di atas 6,6:1 diperlukan untuk denitrifikasi lengkap; namun, rasio eksperimennya antara 4,5-8,3, menghasilkan rata-rata tingkat denitrifikasi sebesar 69%. Meskipun COD influen relatif tinggi, konsentrasi COD limbah cair masih di bawah 100 mg/L. Gambar 3 mengilustrasikan konsentrasi COD limbah selama periode pengujian dari Agustus hingga September 2007, menunjukkan konsentrasi antara 40-80 mg/L dan tingkat pembuangan rata-rata sebesar 93,3%, memenuhi standar pembuangan Kelas I "Standar Pembuangan Air Limbah Komprehensif" Tiongkok (GB 8978-1996).
4. Efisiensi Penghapusan Nitrogen Amonia
Selama periode pengujian Agustus hingga September 2007, konsentrasi TKN influen berkisar antara 120-220 mg/L, dengan tingkat penyisihan melebihi 95%. Proses ini secara efektif menghilangkan nitrogen Kjeldahl karena proses MBBR yang digunakan pada tahap terakhir, yang mencakup bentuk lumpur tersuspensi dan melekat, sehingga meningkatkan konsentrasi lumpur dan meningkatkan ketahanan sistem terhadap beban kejut. Beban nitrogen amonia adalah 0,018 kg/(kg·d). Namun, karena suhu malam hari di bulan September mulai bervariasi secara signifikan dibandingkan bulan Agustus, terdapat sedikit penurunan dalam efisiensi penyisihan TKN secara keseluruhan.
5. Analisis Ion Kalsium pada Pengisi Tangki MBBR
Laporan menunjukkan bahwa pengendapan Ca²⁺ menghambat nitrifikasi. Dalam pengoperasian instalasi pengolahan, pengendapan ion kalsium pada pengisi fleksibel di tangki aerobik menghambat pertumbuhan mikroba, sehingga mengurangi efisiensi nitrifikasi di tangki aerobik akhir. Karena perlakuan awal tidak efektif untuk menghilangkan Ca²⁺, pemantauan Ca²⁺ dalam proses MBBR perlu dilakukan. Pengukuran kandungan kalsium sebesar 2,13% pada bulan Mei, 1,89% pada bulan Juli, dan 1,04% pada bulan September, menunjukkan pengendapan Ca²⁺ pada bahan pengisi. Namun, karena sifat pengisi MBBR yang dapat dipindahkan, Ca²⁺ yang diendapkan secara otomatis akan terlepas akibat pengaruh aerasi, sehingga mencegah dampak buruk pada nitrifikasi.
Kesimpulan
Studi percontohan yang dilakukan oleh AquaSust ini melakukan retrofit pada pabrik dengan menambahkan fasilitas pra{0}}perawatan pada tahap awal dan mengkhususkan diri pada proses MBBR pada tahap aerobik. Data akhir menunjukkan hasil positif sebagai berikut:
1. Setelah pengolahan awal yang efektif, konsentrasi S²⁻ limbah menjadi rendah, meskipun efisiensi penyisihan Ca²⁺ tetap rendah. Stabilitas proses secara keseluruhan tetap terjaga, sehingga menguntungkan pengolahan biologis hilir.
2. Ketika konsentrasi COD influen mencapai 1.000 mg/L, COD limbah cair tetap berada di bawah 80 mg/L, dengan rata-rata tingkat penyisihan COD sebesar 93,3%, memenuhi persyaratan.
3. Proses MBBR secara konsisten mencapai tingkat penghilangan nitrogen Kjeldahl yang tinggi, rata-rata lebih dari 95% dengan kandungan nitrogen amonia sebesar 0,018 kg/(kg·d).
4. Pemantauan ion kalsium dalam pengisi tangki MBBR menunjukkan bahwa pengendapan yang signifikan dapat dicegah, sehingga menghindari efek buruk pada nitrifikasi.