Rancang bangun proses penyisihan nitrogen dalam limbah cair dengan kombinasi nitrifikasi kimiawi dan denitrifikasi biologis menggunakan zeolit sebagai partikel penunjang

Abstract

NH/ dan N03- merupakan komponen yang mengganggu lingkungan karena sifat eutrophication pada badan manusia dan menyebabkan pertumbuhan algae di perairan. Berbagai studi melaporkan bahwa kedua komponen nitrogen tersebut dapat diolah melalui proses nitrifikasi dan denitrifikasi. Tujuan utama penelitian ini adalah untuk memperoleh dasar rancangan pengolahan limbah cair untuk menyisihkan kandungan NH/ and N03- pada limbah cair dengan zeolit sebagai material penunjang. . Nitrifikasi kimiawi dilakukan terhadap amonium dengan 2 alternatif yaitu pertukaran kation dan oksidasi kimiawi. Zeolit dengan ukuran yang lebih kecil diterapkan untuk mendapatkan kapasitas tukar kation (KTK) sedangkan oksidasi kimiawi dilakukan dengan zeolit yang dilapisi permanganat. KTK tertinggi untuk proses sinambung diperoleh pada zeolit dengan ukuran mesh -70+80, memberikan KTK sebesar 8.31 mg N-NH/ mrl zeolit, sedangkan untuk proses curah dengan ukuran mesh -45+50, memberikan KTK sebesar 10.6 mg N-NH/ mrl zeolit. Zeolit dengan ukuran mesh -45+50 yang diaktivasi menggunakan larutan 50 g H2S04 L-l denganpermanganat dan dilakukan kalsinasi pada 200°C selama 4 jam memberikan kinerja terbaik pada proses oksidasi kimiawi, memberikan kapasitas oksidasi amonium (KOA) sebesar 8,35 mg N-NH/ mrl zeolit dan 9,66 mg N-NH/ mrl zeolit masing-masing untuk proses sinambung dan curah. Kinetika nitrifikasi kimiawi dihitung untuk memperoleh parameter kinetika: waktu tembus (80), waktu rata-rata kurva titik tembus (8M) and faktor bentuk kurva titik tembus (~), dimana mekanisme perpindahan massa: amonium ke zeolit dapat dijelaskan. Faktor bentuk (~) yang dihitung menunjukkan bahwa langkah yang mengendalikan perpindahan pada zeolit teraktivasi adalah difusi film, sesuai dengan fenomena pelapisan yang dilakukan pada percobaan. Kapasitas penyisihan amonium yang dihitung melalui uji kinetik memberikan kesesuaian yang cukup baik dengan yang dihitung melalui kurva titile tembus. Reaktor unggun diam 5 liter, diisi zeolit dengan ukuran 2-3 em, digunalean untuk proses denitrifikasi secara biologis. Denitrifikasi komplit terhadap larutan masukan 100 mg N-N03- L-l dan 400 mg COD L-l dicapai dalam 15 jam. Simulasi kinetika denitrifikasi dilakukan dengan menggunakan 2 substrat, N-N03- dan COD, sebagai pembatas pertumbuhan biomassa. Pada waktu tinggal hidrolik (t) rendah, langkah yang mengendalikan denitrifikasi biologis adalah difusi, sedangkan pada 't: tinggi langkah yang mengendalikan adalah reaksi biomassa. Pada 't: sebesar 6 dan 7 jam kedua pengaruh berada pada posisi seimbang. Stabilitas biomassa pada denitrifikasi sinambung menunjukkan bahwa pertumbuhan biomassa setimbang pada selang 't: sebesar 22 jam sampai 45 jam. Wash out biomassa berlangsung pada 't: < 22 jam sedangkan akumulasi biomassa teljadi't: > 45 jam.