HYDRAULIC RETENTION TIME EFFECT OF STABILIZATION UNIT IN TREATING LEACHATE USING CONTACT STABILIZATION PROCESS

Abstract

Konsentrasi bahan organik pada lindi TPA Galuga lebih tinggi dari baku mutu air limbah yang dikeluarkan oleh Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan. Pertumbuhan penduduk yang tinggi di Indonesia menjadi permasalahan sosial yang berdampak pada produksi lindi dan ketersediaan lahan pengolahan lindi. Penelitian ini dilakukan untuk membuktikan potensi stabilisasi kontak untuk menurunkan konsentrasi COD yang tinggi di daerah yang terbatas. Penelitian difokuskan untuk menentukan nilai parameter biokinetik dan mempelajari hubungan antara parameter biokinetik dan termodinamika untuk memahami performa biologis. Parameter biokinetik ditentukan dengan menggabungkan persamaan kesetimbangan massa dan kesetimbangan substrat dengan persamaan Jerusalimski dan Hinshelwood. Penentuan parameter biokinetika dilakukan dengan VBA Solver Microsoft Excel. Penentuan model terbaik dilakukan dengan beberapa analisis statistik, seperti RMSE, A_f, B_f, dan Korelasi Pearson. Analisis sensitivitas dengan Simulasi Monte Carlo juga digunakan untuk mengetahui kontribusi masing-masing parameter biokinetik terhadap varians. Model Hinshelwood dapat diterima sedangkan Jerusalimski tidak dapat diterima untuk estimasi kualitas efluen proses stabilisasi di unit stabilisasi. Efek kombinasi terbaik dalam model Hinshelwood ditunjukkan oleh efek kombinasi amonia, nitrit, pH, dan suhu. Model terbaik memberikan informasi kinerja biologis dengan nilai parameter biokinetik, seperti laju pertumbuhan maksimum (μmax) sekitar 4,28 hari-1, setengah konsentrasi sekitar (K_s) 18,25 mg/L, koefisien produksi sintesis sel (Y) sekitar 25,28 mgVss/mgCOD, dan angka kematian sekitar (K_e) 5,52 hari-1. Kinerja biologis berkaitan dengan analisis termodinamika, terutama untuk mengetahui pengaruh perpindahan panas terhadap pertumbuhan mikroba di unit stabilisasi. Salah satu reaksi katabolik di unit stabilisasi adalah oksidasi amonia dalam proses pembentukan mikroorganisme baru. Perhitungan entalpi reaksi menunjukkan bahwa reaksi oksidasi amonia dapat melepaskan panas ke luar sistem dan mempengaruhi pembentukan mikroorganisme baru di unit stabilisasi.

Concentration of organic material in the Galuga landfill leachate is higher than the quality standard for wastewater issued by the Ministry of Environment and Forestry. High population growth in Indonesia has become a social issue that gives an impact to leachate production and the availability of leachate treatment areas. The research is carried out to prove the potential of contact stabilization for degrading high COD concentration in limited areas. The research is focused on determining the biokinetic parameters value and learning the relationship between biokinetic parameters and thermodynamic studies for understanding the biological performance. Biokinetic parameters are determined by combining the mass balance and substrate balance in the stabilization unit with the Jerusalimski and Hinshelwood equations. Determination of biokinetic parameters is carried out by VBA Solver in Microsoft Excel. Determination of best model is carried out by some statistical analysis, such as RMSE, A_f, B_f, and Pearson Correlation. Sensitivity analysis with Monte Carlo Simulation is also used to know the contribution of each biokinetic parameter to variance. The Hinshelwood model could be acceptable while Jerusalimski is likely unacceptable to estimate the effluent quality of the stabilization process in the stabilization unit. The best combination effects in the Hinshelwood model are shown by the combination effect of ammonia, nitrite, pH, and temperature. The best model provides the biological performances information by the value of biokinetic parameters, such as maximum growth rate (μmax) is around 4.28 day-1, half concentration is around (Ks) 18.25 mg/L, cell synthesis production coefficient (Y) is around 25.28 mgVss/mgCOD, and death rate is around (Ke) 5.52 day-1. Biological performance is related to thermodynamic analysis, especially for knowing the effect of heat transfer to the microbial growth in the stabilization unit. One of the catabolic reactions in the stabilization unit is ammonia oxidation in the process of forming new microorganisms. The reaction enthalpy calculation shows that the ammonia oxidation reaction can release heat to the outside of the system and affect the formation of new microorganisms in the stabilization unit.