Fosfor-Penyebab Dibalik "Obesitas" Air
Jika amonia nitrogen adalah "racun" badan air, maka fosfor adalah "pupuk". Pembuangan fosfor yang berlebihan ke badan air menyebabkan alga tumbuh tidak terkendali, menyebabkan eutrofikasi dan akhirnya mengubah air menjadi “bubur hijau”. Inilah sebabnya mengapa standar lingkungan untuk total fosfor menjadi semakin ketat (standar Kelas A: 0,5 mg/L).
Jadi bagaimana tepatnya fosfor dihilangkan dari sistem pengolahan air limbah?
Ada tiga metode utama: penghilangan fosfor secara kimia, penghilangan fosfor secara biologis, dan beberapa teknologi tambahan.
I. Penghapusan Fosfor Kimiawi-"Metode Sedimentasi" yang Sederhana, Brutal, dan Stabil
1.1 Prinsip Dasar
Inti dari penghilangan fosfor kimia adalah konversi partikel dan penghilangan lumpur adsorpsi. Dengan menambahkan bahan kimia ke dalam air limbah, fosfat terlarut diubah menjadi partikel tidak larut, yang kemudian diserap oleh lumpur aktif dan dibuang melalui pembuangan lumpur.
Proses ini sebenarnya melibatkan dua langkah:
Konversi partikel: Ion fosfat terlarut (PO43-) bereaksi dengan ion logam membentuk partikel fosfat yang tidak larut.
Adsorpsi dan penghilangan lumpur: Partikel-partikel halus saling menempel atau teradsorpsi oleh lumpur aktif, mengurangi total fosfor melalui penghilangan lumpur.
Catatan: Beberapa orang percaya bahwa prinsip penghilangan fosfor adalah dengan menambahkan zat garam logam ke dalam air limbah, menyebabkan fosfat terlarut menjadi partikel tidak larut, yang kemudian mengendap dan dibuang. Hal ini berbeda dengan sudut pandang yang disajikan dalam artikel ini.
1.2 Agen dan Prinsip Reaksi yang Biasa Digunakan
Inti dari penghilangan fosfor garam besi/aluminium adalah reaksi ion logam dengan fosfat untuk membentuk garam yang sedikit larut, cocok untuk kondisi netral dan asam. Penghapusan kapur fosfor, sebaliknya, bergantung pada lingkungan pH tinggi untuk membentuk endapan kalsium fosfat, tetapi memerlukan pH tinggi dan penyesuaian pH selanjutnya, dan juga menghasilkan lumpur dalam jumlah besar.
1.3 Tiga Metode Dosis
Penghapusan fosfor kimia dapat dibagi menjadi tiga kategori berdasarkan lokasi pemberian dosis. Saya pribadi menyarankan penghapusan pasca-fosfor, yang memungkinkan kontrol independen dan penyesuaian mudah.
II. Penghapusan Fosfor Biologis-"Kekuatan Batin" Mikroorganisme
2.1 Pemain Inti: Organisme Akumulasi Polifosfat (PAO)
Pemain utama dalam penghilangan fosfor secara biologis adalah jenis bakteri khusus-organisme pengumpul polifosfat (PAO). Mereka mempunyai kemampuan yang luar biasa: dalam kondisi aerobik, mereka dapat menyerap fosfor dari air limbah dalam jumlah berlebihan, sehingga kadar fosfor dalam sel mereka beberapa kali lebih tinggi dibandingkan bakteri biasa.
2.2 Dua-Siklus Tahap-Pelepasan Fosfor Anaerob, Serapan Fosfor Aerobik
Proses penghilangan fosfor pada PAO memerlukan lingkungan anaerobik dan aerobik yang bergantian:
Tahap 1: Pelepasan Fosfor Anaerobik
Dalam kondisi anaerobik tanpa oksigen terlarut atau oksigen molekuler, PAO menghidrolisis polifosfat di dalam selnya menjadi ortofosfat, melepaskannya ke dalam air.
Energi yang dilepaskan digunakan untuk menyerap asam lemak volatil (VFA) di dalam air, mensintesis senyawa penyimpan sumber karbon intraseluler, PHB.
Pada tahap ini, konsentrasi fosfor dalam air justru meningkat-jangan panik, ini untuk persiapan "dikonsumsi" lebih banyak lagi nanti.
Tahap 2: Penyerapan Fosfor Aerobik
Saat memasuki lingkungan aerobik,-bakteri pengumpul polifosfat (PAB) menguraikan simpanan PHB di dalam selnya untuk memperoleh energi.
Mereka secara berlebihan menyerap ortofosfat larut dari air, menyimpannya sebagai polifosfat di dalam selnya.
Jumlah fosfor yang diserap jauh melebihi jumlah yang dilepaskan selama tahap anaerobik.
Tahap Ketiga: Penghapusan Lumpur dan Penghapusan Fosfor
Lumpur kaya fosfor-yang dihasilkan dibuang sebagai lumpur berlebih, sehingga fosfor sepenuhnya hilang dari air.
Dari sudut pandang energi, PPB melepaskan fosfor untuk memperoleh energi dengan menyerap bahan organik dalam kondisi anaerobik, dan mendegradasi bahan organik untuk memperoleh energi dengan menyerap fosfor dalam kondisi aerobik, sehingga membentuk siklus energi yang lengkap.
2.3 Proses Penghilangan Fosfor Biologis yang Utama
Proses A²/O saat ini merupakan proses penghilangan nitrogen dan fosfor secara simultan yang paling umum. Nitrifikasi terjadi pada tahap aerobik, denitrifikasi pada tahap anoksik, dan pelepasan fosfor pada tahap anaerobik, dengan ketiga jenis bakteri tersebut bekerja secara sinergis. Namun, hal ini memiliki kelemahan yang melekat: nitrat dalam lumpur yang dikembalikan dapat memasuki zona anaerobik, sehingga mempengaruhi efisiensi penghilangan fosfor. Untuk mengatasi hal ini, proses yang dimodifikasi seperti proses UCT dan A²/O terbalik telah dikembangkan.
2.4 Faktor yang Mempengaruhi Penghapusan Fosfor Biologis
Perhatian khusus harus diberikan pada pengaruh pH: Ketika pH tiba-tiba menurun, konsentrasi fosfor akan meningkat tajam baik di zona anaerobik maupun aerobik. Pelepasan fosfor yang disebabkan oleh penurunan pH bersifat "merusak"-tidak hanya tidak efektif, namun juga menyebabkan penurunan kapasitas serapan fosfor aerobik.
2.5 Perbandingan Ekonomi dari Dua Proses Penghilangan Fosfor yang Berbeda
Penghapusan fosfor secara biologis membutuhkan sumber karbon. Untuk beberapa instalasi pengolahan air limbah yang kekurangan sumber karbon, penghilangan fosfor secara kimiawi lebih murah dibandingkan penghilangan fosfor secara biologis dari sudut pandang ekonomi. Namun, keuntungan dari penghilangan fosfor secara biologis adalah menghasilkan lebih sedikit lumpur dan tidak memerlukan bahan kimia eksternal.
AKU AKU AKU. Teknologi Penghapusan Fosfor Lainnya
3.1 Penghapusan Fosfor Lahan Basah Buatan
Metode ini menggunakan berbagai proses seperti penyerapan tanaman lahan basah, adsorpsi substrat, dan transformasi mikroba untuk menghilangkan fosfor secara sinergis. Keunggulannya adalah biaya rendah, efisiensi tinggi, dan-ramah lingkungan; kelemahannya adalah kebutuhan lahan yang luas dan pengaruh musim.
3.2 Metode Elektrolisis Internal Serpihan Besi
Lapisan pengepakan skrap besi dipasang di tangki pengasaman. Potongan besi mengalami elektrolisis internal dalam lingkungan asam, menghasilkan Fe²⁺, yang dioksidasi menjadi Fe³⁺ selama aerasi berikutnya, membentuk endapan dengan ion fosfat. Metode ini berbiaya-rendah dan tidak memerlukan perubahan pada proses yang ada, namun diperlukan pemeliharaan backwashing secara rutin.
IV. Bagaimana Cara Memilih Metode Penghapusan Fosfor?
Limbah yang memerlukan Kelas A (0,5 mg/L): Metode biologis saja tidak mungkin memenuhi standar secara konsisten; penghilangan fosfor kimia direkomendasikan sebagai suplemen. Namun, penghilangan fosfor memerlukan umur lumpur yang rendah, sedangkan denitrifikasi memerlukan umur lumpur yang tinggi, sehingga menimbulkan konflik dan menyulitkan pengendalian (ini merupakan trade-off).
Air limbah-bersumber karbon rendah: Penghilangan fosfor secara biologis memerlukan biaya yang besar; penghilangan fosfor secara kimia direkomendasikan sebagai alternatif.
