1. Pengantar pengolahan air limbah biologis

1.1 Apa itu pengolahan air limbah biologis?

Pengolahan air limbah biologis aDalah teknologi yang memanfaatkan kekuatan Mikroatauganisme - -Kimayia bakteri - untuk mengkonsumsi Dan memecah polutan atauganik, nutrisi (seperti nitrogen dan fosfatau), dan kontaminan lain yang ditemukan di air limbah. Pada dasarnya, ini adalah versi yang dikendalikan dan dipercepat dari proses pemurnian diri Nature sendiri.

Tujuan mendasar adalah untuk mengubah zat berbahaya, terlarut, dan koloid (yang berkontribusi pada BHAID dan BERSAMAD) menjadi produk sampingan yang tidak berbahaya, seperti karbon dioksida, air, dan biomassaa mikroba baru (lumpur). Mekede ini sangat penting karena merupakan cara yang paling efektif dan seringkali paling hemat biaya untuk menghilangkan sebagian besar beban atauganik sebelum air dikembalikan ke lingkungan.

---

1.2 Pentingnya Pengobatan Biologis dalam Manajemen Air Limbah

Pembuangan air limbah yang tidak terkendali menimbulkan risiko parah terhadap kesehatan masyarakat dan ekosistem air. Konsentrasi tinggi bahan atauganik menipis oksigen terlarut dalam menerima perairan, yang menyebabkan kematian ikan dan kehidupan akuatik lainnya. Selain itu, kelebihan nutrisi dapat menyebabkan masif mekar alga (Eutrofikasi), dan patogen dapat menyebarkan penyakit.

Perawatan biologis adalah kunci dari manajemen air limbah modern karena beberapa alasan:

• Penghapusan polutan yang efektif: Itu secara efisien menghapus Permintaan oksigen biokimia (Tubuh) , yang merupakan ukuran bahan atauganik Biodegradable.

• Kontrol Nutrisi: Itu dapat dirancang khusus untuk dihapus nitrogen (untuk mencegah penipisan oksigen dan toksisitas) dan fosfatau (untuk mengendalikan eutrofikasi).

• Efektivitas Biaya: Umumnya ini kurang intensif energi dan lebih murah daripada opsi perawatan kimia atau fisik yang murni untuk aplikasi skala besar.

1.2.1 Perawatan biologis sebagai tahap sekunder

Pengolahan air limbah biasanya dicapai dalam urutan tahapan:

1. Perawatan Primer: Proses fisik di mana gravitasi digunakan dalam tangki besar untuk menyelesaikan padatan terberat (TSS) dan meluncur dari bahan minyak dan mengambang.

2. Perawatan Sekunder: Ini adalah tahap pengobatan biologis . Air yang mengalir dari klarifikasi primer masih mengDanung tingkat tinggi bahan atauganik koloid yang terlarut dan halus; Mikroorganisme diperkenalkan untuk mengkonsumsi beban ini.

3. Perawatan Tersier/Lanjutan: Tahap pemolesan akhir yang mungkin termasuk penyaringan, desinfeksi, dan penghapusan kontaminan atau nutrisi spesifik sebelum air dibuang atau digunakan kembali dengan aman.

---

1.3 Tinjauan Proses Biologis

Proses pengolahan air limbah biologis secara luas dikategorikan berdasarkan persyaratan oksigen mikroorganisme yang terlibat:

• Proses aerobik: Sistem ini membutuhkan oksigen terlarut (DO) untuk berfungsi. Mikroorganisme menggunakan oksigen untuk memetabolisme polutan organik menjadi karbon dioksida, air, dan sel baru. Ini adalah metode yang paling umum untuk pemindahan BHAID. Contohnya termasuk Lumpur teraktivasi Dan Filter menetes .

• Proses Anaerob: Sistem ini beroperasi di tidak adanya oksigen . Mikroorganisme memecah bahan organik menjadi biogas (Terutama metana dan ${\text{BERSAMA}}_2$ ) dan volume lumpur yang lebih rendah. Ini sering digunakan untuk air limbah industri berkekuatan tinggi atau untuk mengolah lumpur yang dihasilkan dari proses aerobik. Contohnya adalah Upfrendah selimut lumpur anaerob ( $\text{UASB}$ ) .

• Proses Anoksik: Proses ini adalah bebas oksigen , tetapi mikroorganisme menggunakan oksigen yang terikat secara kimia (khususnya dari nitrat or nitrit ion) bukannya molekuler ${\text{HAI}}_2$ . Ini adalah langkah penting untuk denitrifikasi (Menghapus nitrogen) di banyak tanaman pengolahan lanjutan.

2. Prinsip -prinsip pengolahan air limbah biologis

Kemanjuran pengolahan air limbah biologis sepenuhnya bergantung pada pemahaman dan mengendalikan dunia mikroskopis dalam reaktor. Bagian ini merinci aktor biologis utama dan proses biokimia mendasar yang mereka kendarai.

2.1 Peran mikroorganisme

Sistem perawatan biologis yang sehat, sering disebut sebagai minuman keras campuran or biomass , adalah ekosistem yang beragam. Tujuan kolektif dari komunitas mikroba ini adalah untuk mengkonsumsi polutan organik ("makanan") untuk tumbuh, mereproduksi, dan menghasilkan energi.

2.1.1 Bakteri

Bakteri adalah workhorses dari proses perawatan. Mereka bertanggung jawab atas sebagian besar $\text{Tubuh}$ pemindahan Dan Penghapusan Nutrisi . Mereka membentuk flok (kelompok kecil) yang sangat penting untuk diselesaikan dalam klarifikasi. Kelompok -kelompok utama termasuk bakteri heterotrofik (mengkonsumsi senyawa karbon) dan bakteri autotrofik (melakukan nitrifikasi).

2.1.2 jamur

Jamur umumnya kurang dominan tetapi menjadi penting dalam kondisi tertentu, terutama dalam sistem yang merawat rendah $\text{ph}$ atau limbah industri berkekuatan tinggi. Sementara mereka berkontribusi pada degradasi organik, pertumbuhan jamur yang berlebihan dapat menyebabkan bulking (Penyelesaian lumpur yang buruk) karena struktur filamennya.

2.1.3 Protozoa

Protozoa dan organisme lebih tinggi lainnya (seperti rotifers) bukan penurunan primer tetapi melayani peran penting dalam pemolesan limbahnya. Mereka mengkonsumsi bakteri yang tersebar dan materi partikulat halus, bertindak sebagai "pembersih" yang berkontribusi pada limbah akhir yang lebih jelas. Kehadiran dan keragaman mereka juga merupakan indikator utama dari kesehatan dan stabilitas sistem biologis.

---

2.2 Reaksi Biokimia

Penghapusan polutan terjadi melalui urutan reaksi biokimia kompleks, dikategorikan oleh akseptor elektron yang digunakan oleh mikroorganisme.

2.2.1 Proses Aerobik

Reaksi ini terjadi di hadapan Oksigen terlarut ( $\text{MELAKUKAN}$ ) . Penggunaan bakteri $\text{MELAKUKAN}$ Sebagai akseptor elektron terakhir untuk mengubah bahan organik menjadi produk yang stabil dan tidak berbahaya.

Bahan organik O2 → Bakteri BERSAMA2 H2 O Sel Baru

Nitrifikasi , proses aerobik dua langkah, adalah kunci untuk menghilangkan nitrogen:

1. Nitritasi: Amonia ( ${\text{NH}}_4^{}$ ) dikonversi menjadi nitrit ( ${\text{TIDAK}}_2^{-}$ ).

2. Nitratasi: Nitrite ( ${\text{TIDAK}}_2^{-}$ ) dikonversi menjadi nitrat ( ${\text{TIDAK}}_3^{-}$ ).

2.2.2 Proses Anaerob

Reaksi ini terjadi tanpa adanya ${\text{O}}_2$ . Proses ini melibatkan beberapa langkah untuk mengubah bahan organik yang kompleks menjadi biogas (terutama metana ( ${\text{Ch}}_4$ ) Dan ${\text{CO}}_2$ ), yang dapat digunakan sebagai sumber energi. Fase utamanya adalah hidrolisis, asidogenesis, asetogenesis, dan akhirnya, metanogenesis .

Bahan Organik → Bakteri Ch4 CO2 Sel Baru Panas

2.2.3 Proses Anoksik

Reaksi ini terjadi saat $\text{MELAKUKAN}$ tidak ada, tapi Nitrat ( ${\text{TIDAK}}_3^{-}$ ) hadir. Bakteri tertentu menggunakan oksigen yang terikat secara kimia dalam molekul nitrat, mengurangi nitrat menjadi tidak berbahaya gas nitrogen ( ${\text{N}}_2$ ) yang dilepaskan ke atmosfer. Proses ini disebut denitrifikasi Dan is essential for preventing nitrogen pollution.

Bahan organik nitrat → bakteri gas nitrogen (N2) CO2 H2 O

---

2.3 Faktor yang mempengaruhi pengobatan biologis

Efisiensi komunitas mikroba sangat sensitif terhadap kondisi dalam reaktor. Kontrol operasional berfokus pada pemeliharaan faktor -faktor ini dalam rentang yang optimal.

2.3.1 Suhu

Aktivitas mikroba meningkat dengan suhu hingga titik optimal (biasanya $20-35^{\circ }\text{C}$ untuk tanaman kota). Suhu yang lebih rendah memperlambat laju reaksi, sementara suhu yang terlalu tinggi dapat mendenaturasi enzim, membunuh mikroba.

2.3.2 $\text{ph}$

Sebagian besar mikroorganisme tumbuh subur dalam netral yang hampir netral $\text{ph}$ kisaran (biasanya $6.5-7.5$ ). Ekstrim $\text{ph}$ (asam atau basa) dapat menghambat pertumbuhan bakteri dan menghentikan proses kritis seperti nitrifikasi.

2.3.3 Ketersediaan Nutrisi

Mikroorganisme membutuhkan diet seimbang untuk tumbuh. Kunci Makronutrien — Nitrogen (n) Dan Fosfor (P) —Setapi tersedia, sering dalam rasio $\text{Tubuh}:\text{N}:\text{P}$ sekitar $100:5:1$ . Kekurangan dapat sangat membatasi pertumbuhan biomassa yang diperlukan untuk mengobati limbah.

2.3.4 oksigen terlarut ( $\text{MELAKUKAN}$ )

$\text{MELAKUKAN}$ Level sangat penting untuk proses aerobik (Biasanya dirawat di $1-3\text{mg/l}$ ), karena oksigen yang tidak mencukupi akan memperlambat proses degradasi. Sebaliknya, $\text{MELAKUKAN}$ harus dikontrol secara ketat atau tidak ada anaerob Dan anoksik zona untuk proses masing -masing terjadi.

Berikut ini adalah rancangan konten untuk bagian ketiga artikel Anda, fokus pada Jenis proses pengolahan air limbah biologis .

---

3. Jenis proses pengolahan air limbah biologis

Sistem perawatan biologis secara fundamental diklasifikasikan oleh bagaimana komunitas mikroba dipertahankan dan apakah oksigen dipasok. Proses -proses ini dapat dikelompokkan ke dalam aerobik (membutuhkan oksigen), anaerob (kekurangan oksigen), dan sistem hibrida.

3.1 Proses Perawatan Aerobik

Proses aerobik adalah jenis perawatan sekunder yang paling umum, mengDanalkan pasokan oksigen terus menerus untuk mempertahankan metabolisme mikroba. Mereka sangat efektif dalam menghilangkan bahan organik (Tubuh).

3.1.1 Proses lumpur teraktivasi

Ini adalah sistem aerobik yang paling luas secara global. Ini melibatkan memperkenalkan air limbah ke dalam tangki aerasi yang berisi suspensi mikroorganisme ( lumpur teraktivasi ). Mikroba mengkonsumsi polutan, membentuk gumpalan mikroba yang padat dan dapat diselesaikan (flok), dan kemudian dipisahkan dari air yang diolah dalam klarifikasi sekunder. Sebagian dari lumpur ini didaur ulang kembali ke tangki aerasi untuk mempertahankan konsentrasi biomassa aktif yang tinggi.

3.1.2 Filter menetes

Filter menetes (atau filter biologis) adalah sistem film tetap di mana air limbah didistribusikan di atas dasar media (mis., Batuan, plastik). A Biofilm (Lapisan mikroorganisme) tumbuh di permukaan media. Ketika air limbah "menetes" turun, mikroba dalam biofilm menyerap dan menurunkan bahan organik. Sirkulasi udara alami menyediakan oksigen yang diperlukan.

3.1.3 Kontaktor Biologis yang Berputar (RBC)

RBC adalah sistem film tetap lain yang terdiri dari cakram besar, spasi dekat, dipasang pada poros horizontal. Disk sebagian terendam di air limbah. Saat cakram berputar, mereka secara bergantian mengambil film air limbah dan kemudian mengekspos biofilm ke atmosfer untuk transfer oksigen.

3.1.4 laguna aerasi

Ini adalah cekungan besar dan dangkal yang menggunakan aerator permukaan atau sistem udara tersebar untuk menyediakan oksigen kepada populasi mikroba di dalam air limbah. Mereka membutuhkan luas lahan yang besar tetapi lebih sederhana untuk beroperasi dan ideal untuk daerah dengan kepadatan populasi yang lebih rendah.

3.1.5 Bioreaktor membran (MbrS)

MBRS menggabungkan proses lumpur aktif konvensional dengan a filtrasi membran unit (mikrofiltrasi atau ultrafiltrasi). Membran memisahkan padatan, menghilangkan kebutuhan untuk klarifikasi sekunder. Ini memungkinkan konsentrasi biomassa yang jauh lebih tinggi (tinggi $\text{Srt}$ ) dan menghasilkan limbah berkualitas tinggi, siap digunakan kembali.

---

3.2 Proses Perawatan Anaerobik

Proses anaerob beroperasi tanpa oksigen dan sangat cocok untuk mengolah air limbah berkekuatan tinggi atau untuk menstabilkan lumpur, karena mereka menghasilkan sumber energi yang berharga-biogas.

3.2.1 Pencernaan Anaerob

Ini terutama digunakan untuk menstabilkan lumpur (Biosolids) yang dihasilkan oleh pengobatan aerobik. Lumpur ditempatkan di tangki yang dipanaskan dan dipanaskan di mana bakteri anaerob mengubah sebagian besar padatan organik menjadi Biogas ( ${\text{Ch}}_4$ ). Ini mengurangi volume dan bau lumpur.

3.2.2 Selimut lumpur anaerob upflow ( $\text{UASB}$ ) Reaktor

Itu $\text{UASB}$ adalah sistem anaerob tingkat tinggi di mana air limbah mengalir ke atas melalui "selimut" yang padat dari butiran mikroba (lumpur). Karena bahan organik terdegradasi, biogas yang diproduksi menyebabkan butiran beredar, menciptakan kontak yang sangat baik antara biomassa dan air limbah.

3.2.3 Filter Anaerob

Ituse fixed-film reactors are packed with media. Wastewater flows through the packed bed, and the anaerobic microbes grow attached to the media, creating a highly efficient system for treating soluble organic waste.

---

3.3 Proses Perawatan Hibrida

Sistem hybrid menggabungkan fitur jenis reaktor konvensional atau berbeda untuk meningkatkan efisiensi, terutama untuk penghilangan nutrisi dan kendala ruang.

3.3.1 Sequencing Batch Reaktor ( $\text{SBRS}$ )

$\text{SBRS}$ unik karena semua tahap pengobatan (mengisi, bereaksi, menetap, menggambar) terjadi secara berurutan di a tangki tunggal . Mereka sangat fleksibel dan mudah diadaptasi untuk penghapusan nutrisi yang tepat dengan mengendalikan durasi fase aerobik, anoksik, dan anaerob dalam siklus.

3.3.2 lumpur teraktivasi film terintegrasi ( $\text{Ifas}$ ) Sistem

$\text{Ifas}$ Sistem adalah hibrida lumpur teraktivasi (pertumbuhan yang ditangguhkan) dan teknologi film tetap. Pembawa biofilm (media plastik) ditambahkan langsung ke cekungan aerasi lumpur yang diaktifkan. Hal ini memungkinkan konsentrasi biomassa yang tinggi, menyediakan lingkungan yang stabil untuk bakteri yang tumbuh lambat (seperti nitrifier) ​​sambil mempertahankan fleksibilitas sistem lumpur yang tersuspensi.

4. Pertimbangan Desain untuk Sistem Perawatan Biologis

Merancang pabrik pengolahan biologis yang efektif dan stabil membutuhkan pemahaman yang mendalam tentang karakteristik air limbah dan kalibrasi parameter reaktor yang cermat. Tujuannya adalah untuk menciptakan lingkungan yang optimal bagi mikroorganisme untuk berkembang dan secara efisien menghilangkan polutan.

4.1 Karakteristik Air Limbah

Itu success of a biological system starts with accurately characterizing the influent (incoming) wastewater.

4.1.1 $\text{Tubuh}$ (Permintaan oksigen biokimia)

$\text{Tubuh}$ adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk menguraikan bahan organik di dalam air selama waktu tertentu (biasanya lima hari, ${\text{Tubuh}}_5$ ). Itu Parameter desain primer Digunakan untuk mengukur reaktor biologis, karena menentukan jumlah beban organik yang harus dikonsumsi oleh populasi mikroba.

4.1.2 $\text{Cod}$ (Permintaan oksigen kimia)

$\text{Cod}$ adalah jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi secara kimia semua bahan organik dan anorganik. Ini mengukur komponen biodegradable dan non-biodegradable. Itu $\text{Tubuh}/\text{Cod}$ Rasio penting: rasio tinggi (mis.,> 0,5) menunjukkan limbahnya sangat tinggi biodegradable Dan well-suited for biological treatment.

4.1.3 $\text{TSS}$ (Total padatan tersuspensi)

$\text{TSS}$ mewakili padatan yang ditahan dalam suspensi. Tinggi $\text{TSS}$ dapat memerlukan pengobatan primer yang lebih luas dan mempengaruhi manajemen lumpur biologis (biosolids). Penyelesaian yang bagus $\text{TSS}$ sangat penting untuk menghasilkan limbah bersih.

4.1.4 Nutrisi (Nitrogen dan Fosfor)

Itu concentration of Nitrogen ( $\text{N}$ ) Dan Fosfor ( $\text{P}$ ) sangat penting karena dua alasan:

1. Kesehatan mikroba: Memadai $\text{N}$ Dan $\text{P}$ diperlukan untuk pertumbuhan biomassa ( $100:\text{Tubuh}:5:\text{N}:1:\text{P}$ perbandingan).

2. Kualitas efluen: Jika nutrisi ini hadir dalam jumlah tinggi, sistem harus dirancang khusus untuk Penghapusan Nutrisi (Nitrifikasi/Denitrifikasi dan Peningkatan Penghapusan Fosfor Biologis, $\text{EBPR}$ ) Untuk mencegah eutrofikasi dalam air menerima.

---

4.2 Kriteria Pemilihan Proses

Memilih proses biologis yang tepat tergantung pada beberapa faktor:

• Kekuatan air limbah: Berkekuatan tinggi (tinggi $\text{Cod}/\text{Tubuh}$ ) limbah industri sering kali nikmat anaerob processes Untuk produksi biogas, diikuti dengan pemolesan. Limbah kota kekuatan rendah hingga menengah biasanya digunakan lumpur teraktivasi aerobik .

• Persyaratan Limbah: Batas pelepasan yang ketat (terutama untuk nutrisi) menuntut sistem yang kompleks seperti $\text{Mbrs}$ atau proses multi-tahap ( $\text{SBRS}$ , lumpur aktif multi-tahap).

• Ketersediaan tanah: Lokasi yang dibatasi ruang seringkali membutuhkan teknologi tinggi dan kompak seperti $\text{Mbrs}$ or $\text{Ifas}$ , sementara laguna cocok di mana tanah murah dan berlimpah.

• Biaya Operasi: Proses aerobik membutuhkan input energi yang tinggi untuk aerasi, sedangkan proses anaerob menghasilkan energi (biogas), yang mempengaruhi biaya jangka panjang.

---

4.3 Parameter Desain Reaktor

Ituse parameters are the operational levers used to control the microbial ecosystem within the reactor.

4.3.1 Waktu retensi hidrolik ( $\text{HRT}$ )

$\text{HRT}$ adalah waktu rata -rata satu unit air tetap di dalam reaktor.

Lebih lama $\text{HRT}$ Memberikan lebih banyak waktu kontak antara mikroorganisme dan polutan, tetapi membutuhkan ukuran tangki yang lebih besar.

4.3.2 Waktu retensi yang solid ( $\text{Srt}$ )

$\text{Srt}$ (Juga dipanggil $\text{Mcrt}$ atau waktu retensi lumpur) adalah waktu rata -rata Mikroatauganisme (solids) tetap aktif dalam sistem.

$\text{Srt}$ adalah parameter kontrol terpenting untuk aktivitas biologis. Bersama $\text{Srt}$ (misalnya., $10-30$ hari) diperlukan untuk menumbuhkan organisme yang tumbuh lambat seperti nitrifier untuk penghapusan nitrogen.

4.3.3 Makanan-ke-mikroorganisme ( $\text{F}/\text{M}$ ) Rasio

Itu $\text{F}/\text{M}$ rasio adalah beban organik harian (makanan, diukur sebagai $\text{Tubuh}$ or $\text{Cod}$ ) disediakan per satuan massa mikroorganisme ( $\text{M}$ , diukur sebagai campuran padatan tersuspensi volatil campuran atau $\text{MLVSS}$ ) dalam reaktor.

• A tinggi $\text{F}/\text{M}$ (misalnya., > 0.5 $\text{kg}\text{Tubuh}/\text{kg}\text{MLVSS}\cdot \text{d}$ ) Berarti mikroba "lapar" dan olah airnya dengan cepat, tetapi lumpur itu meresap dengan buruk.

• A rendah $\text{F}/\text{M}$ (misalnya., < 0.1 $\text{kg}\text{Tubuh}/\text{kg}\text{MLVSS}\cdot \text{d}$ ) menghasilkan lumpur yang lebih tua dan selukuh, tetapi membutuhkan tangki yang lebih besar dan lebih lambat.

---

4.4 Manajemen Lumpur

Semua proses biologis menghasilkan Biomassa berlebih (lumpur) yang harus dihapus dari sistem. Lumpur ini sering $95-99\%$ air tetapi mengandung polutan terkonsentrasi, menjadikannya tantangan pembuangan. Perawatan lumpur (penebalan, pengeringan, dan sering kali anaerob digestion ) adalah komponen penting, berbiaya tinggi dari keseluruhan pengelolaan air limbah, yang bertujuan untuk menstabilkan material dan mengurangi volumenya sebelum pembuangan akhir (mis., Aplikasi lahan atau landfilling).

5. Aplikasi pengolahan air limbah biologis

Perawatan biologis adalah teknologi yang sangat mudah beradaptasi, penting untuk memproses air limbah dari beragam sumber, mulai dari daerah metropolitan besar hingga fasilitas industri khusus.

5.1 pengolahan air limbah kota

Air limbah kota, terutama bersumber dari rumah perumahan, bisnis komersial, dan lembaga, adalah aplikasi klasik untuk perawatan biologis.

• Karakteristik: Biasanya mengandung beban organik kekuatan menengah ( $\text{Tubuh}$ Dan $\text{Cod}$ ), tingkat padatan tersuspensi yang tinggi ( $\text{TSS}$ ), dan sejumlah besar nutrisi (nitrogen dan fosfor).

• Proses yang digunakan: Itu standard treatment train relies heavily on Lumpur teraktivasi Processes (sering dimodifikasi untuk Penghapusan Nutrisi Biologis or $\text{Bnr}$ ) dan terkadang sistem film tetap seperti Filter menetes or $\text{Rbcs}$ . Tujuan utamanya adalah untuk memenuhi standar pelepasan yang ketat untuk melindungi saluran air publik.

---

5.2 pengolahan air limbah industri

Air limbah industri jauh lebih bervariasi dalam komposisi dan konsentrasi daripada limbah kota, seringkali menghadirkan tantangan unik yang membutuhkan solusi biologis khusus.

5.2.1 Industri Makanan dan Minuman

• Karakteristik: Beban organik yang tinggi (gula, lemak, pati) dan suhu tinggi yang seringkali tinggi.

• Proses yang digunakan: Sistem anaerob menyukai $\text{UASB}$ Reaktor sering digunakan terlebih dahulu untuk menangani tinggi $\text{Cod}$ Dan generate valuable biogas ( ${\text{Ch}}_4$ ) . Ini biasanya diikuti oleh sistem aerobik yang ringkas ( $\text{MBR}$ or $\text{Lumpur teraktivasi}$ ) untuk pemolesan akhir.

5.2.2 Industri Pulp dan Kertas

• Karakteristik: Volume tinggi, warna, dan senyawa lignin yang dapat terbiodegradasi perlahan.

• Proses yang digunakan: Sistem skala besar seperti Laguna yang dianginasikan atau lumpur aktif tingkat tinggi adalah umum karena laju aliran besar-besaran. Strain jamur atau bakteri khusus mungkin diperlukan untuk penghilangan warna dan senyawa persisten.

5.2.3 Industri Kimia

• Karakteristik: Berisi polutan toksik atau non-konvensional spesifik (organik bandel, logam berat) yang dapat menghambat aktivitas mikroba standar.

• Proses yang digunakan: Perawatan seringkali membutuhkan bioreaktor khusus dan kuat atau beberapa tahap, kadang -kadang melibatkan Bioaugmentasi (Menambahkan kultur mikroba yang dipilih secara khusus) atau penggabungan dengan metode canggih seperti Proses oksidasi canggih ( $\text{AOPS}$ ) sebelum atau sesudah tahap biologis.

---

5.3 pengolahan air limbah pertanian

Ini termasuk limpasan dari peternakan dan, terutama, air limbah dari operasi pemberian makan hewan terkonsentrasi ( $\text{Kafo}$ ), atau kotoran.

• Karakteristik: Konsentrasi yang sangat tinggi dari $\text{Tubuh}$ , $\text{TSS}$ , patogen, dan terutama nutrisi.

• Proses yang digunakan: Pengobatan melibatkan laguna berjajar, diikuti oleh pencernaan anaerob (untuk mengurangi volume dan menghasilkan energi) dan perawatan aerob selanjutnya untuk penghilangan nutrisi dan patogen sebelum aplikasi lahan atau pelepasan.

---

5.4 pengolahan air limbah di tempat

Metode biologis sangat penting untuk mengobati limbah di daerah tanpa akses ke sistem kota terpusat.

• Tangki septik: Sementara terutama fisik, lapisan lumpur dalam tangki septik mengalami pencernaan anaerob yang lambat.

• Tanaman skala kecil: Sistem seperti Compact $\text{SBRS}$ atau paket $\text{Mbrs}$ digunakan untuk masing-masing sekolah, rumah sakit, pengembangan perumahan, atau situs industri terpencil, menawarkan limbah berkualitas tinggi dalam jejak kecil.

Berikut ini adalah rancangan konten untuk bagian keenam artikel Anda, fokus pada Keuntungan dan Kerugian Perawatan Biologis .

---

6. Keuntungan dan Kekurangan Perawatan Biologis

Sementara proses biologis membentuk tulang punggung manajemen air limbah modern, mereka tunduk pada keterbatasan tertentu yang harus dikelola melalui desain dan operasi yang cermat.

6.1 Keuntungan

Perawatan biologis menawarkan manfaat yang menarik daripada alternatif fisik atau kimia murni.

6.1.1 PENGHAPUSAN POLUTAN EFEKTIF

Sistem biologis sangat efisien untuk menghilangkan organik $\text{Tubuh}$ Dan $\text{Cod}$ dari air limbah, sering mencapai $90\%$ -Plus tingkat penghapusan. Selain itu, mereka adalah cara yang paling praktis dan hemat biaya untuk skala besar Penghapusan Nutrisi Biologis ( $\text{Bnr}$ ) , penting untuk melindungi saluran air yang sensitif dari eutrofikasi yang disebabkan oleh kelebihan nitrogen dan fosfor.

6.1.2 Efektivitas Biaya

Setelah dibangun, biaya operasi untuk proses biologis umumnya lebih rendah daripada untuk perawatan kimia. Sementara sistem aerobik membutuhkan energi yang signifikan untuk aerasi, ini sering diimbangi dengan biaya tinggi dan pasokan kontinu yang dibutuhkan untuk flokulan kimia atau endapan yang diperlukan dalam metode non-biologis. Sistem anaerob bahkan bisa produsen energi bersih melalui generasi dan penggunaan biogas ( ${\text{Ch}}_4$ ).

6.1.3 ramah lingkungan

Perlakuan biologis secara fundamental melibatkan proses alami, mengubah polutan menjadi produk yang stabil dan tidak beracun ( ${\text{CO}}_2$ , ${\text{H}}_2\text{O}$ , dan biomassa). Yang dihasilkan Biosolids (lumpur) Seringkali dapat dirawat dan digunakan kembali dengan aman sebagai amandemen tanah, mempromosikan pendekatan ekonomi melingkar untuk pengelolaan limbah.

---

6.2 Kekurangan

Itu reliance on a living microbial community introduces certain operational vulnerabilities.

6.2.1 Sensitivitas terhadap zat beracun

Mikroorganisme adalah sel hidup dan dapat dengan mudah dihambat atau dibunuh oleh input mendadak Bahan Kimia Industri Beracun , logam berat, tinggi $\text{ph}$ (asam atau basa), atau konsentrasi garam tinggi. "Beban kejut" dapat memusnahkan biomassa sistem, membutuhkan waktu atau minggu bagi populasi untuk pulih dan kualitas perawatan untuk kembali.

6.2.2 Proses ketidakstabilan

Sistem biologis dapat menderita masalah ketidakstabilan yang terkait dengan kesehatan mikroba, seperti lumpur bulking or berbusa .

• Bulking terjadi ketika bakteri filamen tumbuh secara berlebihan, mencegah lumpur flok dari menetap dengan benar di carifier, yang mengarah ke tinggi $\text{TSS}$ dalam limbah akhir.

• Berbusa sering disebabkan oleh jenis bakteri tertentu dan dapat menyebabkan masalah operasional dan bahaya keamanan pada permukaan tangki aerasi.

6.2.3 Produksi lumpur

Itu fundamental goal of biological treatment is to convert dissolved pollutants into solid biomass (sludge). This necessary conversion creates the ongoing challenge and cost of lumpur management (Dewatering, stabilisasi, dan pembuangan). Biaya penanganan lumpur dapat memperhitungkan $30\%\text{to}50\%$ dari total anggaran operasi untuk pabrik pengolahan air limbah.

7. Kemajuan dan Inovasi Terbaru

Itu field of biological wastewater treatment is continually evolving, driven by the need for greater efficiency, smaller footprints, and increased resource recovery. Recent innovations are transforming traditional systems.

7.1 Proses oksidasi lanjutan ( $\text{AOPS}$ )

$\text{AOPS}$ tidak sepenuhnya biologis tetapi semakin banyak digunakan tandem dengan sistem biologis. Mereka melibatkan menghasilkan spesies sementara yang sangat reaktif, seperti radikal hidroksil ( $\cdot \text{OH}$ ) , yang dengan cepat mengoksidasi dan menghancurkan kontaminan organik yang tidak dapat terurai (bandel atau mikropollutan).

• Aplikasi: $\text{AOPS}$ digunakan sebagai a pra-perawatan untuk memecah senyawa beracun, membuatnya dapat diakses oleh mikroorganisme, atau sebagai a pasca perawatan (Tahap Tersier) Untuk memoles limbah dengan menghilangkan jejak obat -obatan dan pestisida.

7.2 Bioaugmentasi dan Biostimulasi

Ituse techniques focus on actively managing the microbial population:

• Bioaugmentasi: Melibatkan Penambahan kultur mikroba non-asli yang dipilih secara khusus ke reaktor. Ini biasanya dilakukan untuk memperkenalkan organisme yang mampu merendahkan polutan industri spesifik dan kompleks yang tidak dapat ditangani oleh biomassa asli.

• BioStimulation: Melibatkan mengoptimalkan lingkungan reaktor (misalnya., adding specific limiting nutrients like trace metals or vitamins) to enhance the growth and activity of the existing, native biomass to improve treatment efficiency.

7.3 Teknologi Lumpur Granular

Inovasi ini menawarkan lompatan besar dalam efisiensi sistem dan pengurangan jejak kaki, terutama digunakan di Lumpur granular aerobik ( $\text{Ags}$ ) sistem.

• Prinsip: Alih -alih membentuk flok lumpur teraktivasi tradisional, biomassa secara spontan diatur menjadi padat, padat, bulat butiran . Butiran -butiran ini mengendap secara signifikan lebih cepat dan memiliki zona yang berbeda (eksterior aerob, interior anoksik/anaerob) yang memungkinkan penghapusan simultan karbon, nitrogen, dan fosfor dalam reaktor tunggal.

• Keuntungan: Memungkinkan konsentrasi biomassa yang jauh lebih tinggi dan menghilangkan kebutuhan untuk klarifikasi yang terpisah, mengurangi jejak tanaman hingga hingga $75\%$ .

7.4 Rekayasa Genetika Mikroorganisme

Meskipun masih terutama dalam fase penelitian dan pilot, rekayasa genetika memiliki janji yang sangat besar. Para ilmuwan sedang menyelidiki cara untuk:

• Tingkatkan degradasi: Memodifikasi mikroba untuk mempercepat kerusakan polutan organik yang persisten ( $\text{Muncul}$ ).

• Tingkatkan Efisiensi: Engineer Organisme untuk melakukan banyak reaksi (mis., Nitrifikasi dan denitrifikasi simultan) secara lebih efektif atau untuk mentolerir kondisi toksik yang jika tidak menghambat populasi alami.