Thermal Evaluation and MultiObjective Optimization of Moving Bed Biofilm Reactor Post-Treatment for Palm Oil Mill Effluent Based on Activated Sludge Model No. 1

Abstract

Sistem AnRBC termodifikasi sebelumnya belum mampu menurunkan senyawa organik terlarut pada POME secara memadai, sehingga diperlukan unit pasca-pengolahan aerobik untuk meningkatkan kualitas efluen akhir. Penelitian ini mengevaluasi MBBR sebagai unit pasca-pengolahan POME menggunakan Activated Sludge Model No. 1 (ASM1). HRT pada unit AnRBC dan MBBR divariasikan dalam tiga kondisi operasional, yaitu 1, 2, dan 3 hari. Efisiensi penyisihan TCOD tertinggi mencapai 91,76% pada HRT 3 hari, dengan penurunan TCOD dari 3052,90 mg/L menjadi 251,63 mg/L. Model ASM1 menunjukkan kemampuan prediksi yang baik dengan data pengamatan, dengan R² = 0,997 dan MAPE = 3,07%. Evaluasi termal berbasis TCOD juga menunjukkan kemampuan prediksi baik dengan MAPE = 4,40%. Optimasi multi-objektif mengidentifikasi kondisi terbaik pada HRT 3,25 hari, suhu 33 °C, pH 7,5, dan luas permukaan spesifik media 1200 m²/m³, menghasilkan prediksi COD efluen sebesar 322,6 mg/L, OUR sebesar 31,19 mg O2/(L.d), dan SEC sebesar 60,57 kWh/kgCODtersisihkan.

The modified AnRBC system was previously unable to sufficiently reduce soluble organic compounds in POME, indicating the need for an aerobic posttreatment unit to improve final effluent quality. This research evaluated a MBBR as a post-treatment unit for POME treatment using Activated Sludge Model No. 1 (ASM1). The HRT in the AnRBC and MBBR units was varied under three operational conditions of 1, 2, and 3 d. The highest TCOD removal efficiency reached 91.76% at HRT of 3 d, reducing TCOD from 3052.90 mg/L to 251.63 mg/L. The ASM1 model showed good predictive with observed data, with R² = 0.997, MAPE = 3.07%. The TCOD-based thermal evaluation also described good predictive with MAPE = 4.40%. Multi-objective optimization identified the best condition at HRT of 3.25 days, temperature of 33 °C, pH 7.5, and carrier-specific surface area of 1200 m²/m³, producing predicted effluent COD of 322.6 mg/L, OUR of 31.19 mg O2/(L.d), and SEC of 60.57 kWh/kgCODremoved.