Rute prosesnya adalah MBR + DTRO. Cara ini menggabungkan pengolahan biologis dan fisik, memanfaatkan sepenuhnya kelebihan masing-masing sekaligus mengatasi kelemahan masing-masing. Hal ini memastikan pengolahan yang stabil dan andal yang memenuhi standar pembuangan, sekaligus menghemat lahan, investasi, dan biaya pengoperasian, serta memfasilitasi pengoperasian dan pengelolaan.
Bagian Satu: Deskripsi Aliran Sistem Biologis
Sistem biologis mencakup tangki homogenisasi dan pemerataan, tangki homogenisasi, tangki denitrifikasi, tangki nitrifikasi, sistem pengolahan lumpur, dan sistem tambahan (pompa umpan, sistem penyimpanan bahan kimia, sistem pendingin, dan semua peralatan individual yang tidak tercantum dalam sistem lain).
Lindi dari tangki pemerataan terlebih dahulu diangkat ke dalam bag filter yang dipasang di atas tangki homogenisasi. Filter bag dapat mencegat partikel yang lebih besar dari 0,5 mm. Kantong filter perlu diganti ketika kehilangan tekanan mencapai nilai tertentu. Kantong filter dapat digunakan kembali setelah dibersihkan.
Lindi yang disaring mengalir secara gravitasi ke dalam tangki homogenisasi. Sebuah mixer di dalam tangki mengaduk dan mencampurkan lindi dari sumber yang berbeda dan pada waktu yang berbeda, mencapai homogenisasi dan menstabilkan influen ke fasilitas pengolahan selanjutnya. Sistem biologis terutama terdiri dari tangki denitrifikasi, tangki nitrifikasi, sistem penghilang busa, dan sistem pendingin. Peralatan bantu dari sistem lain juga termasuk dalam sistem biologis. Ada satu set tangki denitrifikasi dan satu set tangki nitrifikasi. Limbah dari tangki pemerataan memasuki jalur produksi sistem biologis. Sistem biologisnya adalah reaktor biologis tipe AO-. Mikroorganisme aerobik di dalam reaktor menguraikan dan memanfaatkan bahan organik di dalam air, mensintesis jaringan sel dan melepaskan air dan karbon dioksida. Sebagian nitrogen amonia dalam air digunakan untuk sintesis sel dalam reaksi penghilangan karbon, dan sisanya digunakan oleh bakteri nitrifikasi untuk menghasilkan nitrat dan nitrit. Nitrat dan nitrit dikembalikan ke tangki denitrifikasi bersama cairan nitrifikasi, dimana denitrifikasi terjadi dalam lingkungan anaerobik. Nitrat dan nitrit direduksi, menghasilkan gas nitrogen yang keluar, sehingga mencapai penghilangan nitrogen.
Sistem aerasi terdiri dari jet aerator, jet pump, dan blower. Pompa jet menyediakan air bertekanan-kecepatan aliran-tinggi, sedangkan blower menyediakan udara bertekanan. Kedua komponen ini bercampur dan dilepaskan melalui tabung venturi jet aerator, membentuk gelembung mikro seragam yang berdifusi merata ke seluruh air, mencapai efisiensi oksigenasi melebihi 25%. Hal ini sekaligus mencapai pengadukan volume air secara keseluruhan. Tangki pengolahan biologis adalah reaktor yang tercampur sempurna; lindi dengan konsentrasi tinggi-yang memasuki sistem segera diencerkan dan disebarkan, mencegah kerusakan oleh mikroorganisme.
Karena konsentrasi lumpur yang tinggi dalam tangki pengolahan biologis, disarankan untuk menggunakan aerator jet impor-oksigenasi-efisiensi tinggi-Eropa untuk memastikan kelancaran reaksi biologis.
Karena karakteristik khusus dari lindi TPA, sejumlah besar busa dapat dihasilkan selama tahap budidaya dan pengoperasian biologis. Sistem ini menggabungkan penghilangan busa kimia dan penghilang busa hidrolik. Penghilang busa kimiawi menekan pembentukan busa dengan menambahkan bahan penghilang busa, sedangkan penghilang busa hidrolik menghilangkan busa dengan menyemprotkan air di lokasi-lokasi penting seperti lubang got dan lubang instalasi.
Proses biokimia menghasilkan panas dalam jumlah besar, meningkatkan suhu reaktor dan menghambat pengoperasian sistem. Oleh karena itu, sistem pendingin diterapkan, menggunakan menara pendingin untuk memasok air pendingin ke tangki biokimia melalui penukar panas. Sistem pendingin tunggal ini mendinginkan kedua tangki nitrifikasi. Sistem kendali otomatis sistem biokimia terutama terdiri dari berbagai sensor, modul input/output, dan PLC. Sistem pemantauan air influen terutama memantau laju aliran, konduktivitas, dan pH. Tangki biokimia terutama memantau pH, oksigen terlarut, suhu, dan ketinggian cairan. Analisis parameter ini mengontrol laju aerasi, laju pembuangan lumpur, dan waktu pengoperasian ultrafiltrasi (UF) untuk menciptakan lingkungan yang sesuai bagi mikroorganisme.
Sistem UF mengambil air dari tangki nitrifikasi untuk pemisahan air lumpur-. Campuran lumpur-air pekat kemudian dikembalikan ke bagian denitrifikasi sebagai refluks internal.
Sistem biokimia mengeluarkan sekitar 12 ton lumpur setiap hari, dengan kadar air yang dirancang sebesar 98,5%. Karena konsentrasi lumpur yang rendah, tangki pengental lumpur disertakan dalam sistem untuk pengentalan gravitasi dari lumpur yang dibuang. Lumpur yang mengental kemudian dipompa ke mesin dewatering sentrifugal. Setelah sentrifugasi, filtrat yang telah dikeringkan dipompa kembali ke sistem biokimia untuk pengolahan lebih lanjut. Kue lumpur, dengan kadar air di bawah 80%, dikirim ke tempat pembuangan sampah untuk dibuang.
Bagian Kedua: Deskripsi Alur Proses Sistem Ultrafiltrasi
Sistem ultrafiltrasi ini menggunakan sistem ultrafiltrasi tubular eksternal. Air diambil dari tangki nitrifikasi. Pompa saluran masuk UF mendistribusikan cairan campuran dari tangki biokimia ke loop UF. Tekanan ultrafiltrasi maksimum adalah 6 bar. Campuran lumpur-air dipompa ke modul membran tubular melalui pompa sirkulasi. Di bawah perbedaan tekanan melintasi membran, fase cair menembus membran, membentuk permeat, menghasilkan pemisahan lumpur-air. Lumpur dikembalikan ke tangki biokimia untuk meningkatkan konsentrasi lumpur di sana, sekaligus mencapai resirkulasi internal cairan nitrifikasi. Sebagian lumpur dibuang sebagai kelebihan lumpur ke dalam tangki pengental lumpur. Rembesan dibuang ke tangki air jernih ultrafiltrasi dan memasuki proses pengolahan selanjutnya.
Dibandingkan dengan proses pengolahan biologis tradisional, sel mikroba dipisahkan dari limbah melalui sistem ultrafiltrasi-efisiensi tinggi, memastikan bahwa partikel yang lebih besar dari 0,02 µm, mikroorganisme, dan padatan tersuspensi terkait COD-tertahan dengan aman di dalam sistem. Hal ini mencapai pemisahan yang sebenarnya antara waktu retensi hidrolik dan waktu retensi lumpur. Dengan mengendalikan umur lumpur, tujuan budidaya sejumlah besar bakteri nitrifikasi tercapai, sehingga secara signifikan meningkatkan laju penghilangan nitrogen amonia. Limbah ultrafiltrasi bersifat steril, bebas zat padat, dan bebas zat aktif biologis. Konsentrasi lumpur dipertahankan melalui refluks terus menerus dalam ultrafiltrasi aliran silang.
Sistem ultrafiltrasi memiliki satu loop, dengan empat tabung membran di setiap loop. Pompa sirkulasi terpisah menyediakan laju aliran yang diperlukan di sepanjang dinding bagian dalam tabung membran, menciptakan turbulensi, menghasilkan fluks filtrasi yang besar, dan mencegah penyumbatan.
Tabung membran juga memerlukan pembilasan dan pembersihan setelah jangka waktu pengoperasian tertentu, yang dilakukan dengan pompa pembersih menggunakan tangki pembersih yang berisi air jernih atau cairan bening. Setiap loop dapat dibilas, dibersihkan, atau dipelihara saat loop lainnya beroperasi. Katup kontrol udara bertekanan otomatis dapat memutus pasokan secara bersamaan, dan lumpur yang tersisa di dalam pipa dibawa ke tangki pengolahan biologis melalui air pembilasan.
CIP adalah proses-frekuensi genap. Selama tahap pembersihan selanjutnya, katup terbuka sesuai program, memungkinkan air pembersih bersirkulasi di loop membran dan kembali ke tangki pembersih hingga pembersihan menyeluruh tercapai. Jika perlu, sejumlah kecil bahan pembersih membran dapat ditambahkan ke tangki pembersih pada tahap pembersihan selanjutnya.
Bagian Ketiga: Deskripsi Alur Proses DTRO (Sistem Membran Reverse Osmosis Tabung Cakram).
Meskipun sebagian besar bahan organik dan polutan nitrogen dalam limbah MBR telah dihilangkan, namun kadarnya masih jauh dari memenuhi standar pembuangan. Air masih mengandung sejumlah besar bahan organik, ion kerak, dan polutan lainnya, yang menimbulkan risiko signifikan terhadap kestabilan pengoperasian peralatan pemisahan membran berikutnya. Karena standar pembuangan yang ketat, dan persyaratan standar baru untuk nitrogen total, sistem membran harus memiliki tingkat penolakan yang tinggi terhadap nitrat, dll. Desain ini menggunakan DTRO (Sistem Membran Osmosis Tabung Cakram) dengan kemampuan anti-pengotoran yang kuat dan tingkat pemulihan yang tinggi. Lindi TPA memiliki komposisi yang kompleks, mengandung berbagai garam yang sedikit larut seperti kalsium, magnesium, barium, dan silikon. Garam anorganik yang sedikit larut ini sangat pekat setelah memasuki sistem osmosis balik. Ketika konsentrasinya melebihi kelarutannya dalam kondisi tertentu, akan terjadi kerak pada permukaan membran. Menyesuaikan pH air mentah secara efektif mencegah kerak akibat garam anorganik karbonat; Oleh karena itu, pH air baku harus diatur sebelum masuk ke sistem reverse osmosis.
Efluen MBR dipompa ke kolom membran DTRO melalui pompa umpan DTRO. Secara bersamaan, asam ditambahkan dari tangki penyimpanan asam untuk mengatur pH dan direfluks untuk pencampuran, mencapai keseimbangan pH. Jalur umpan sistem DTRO dilengkapi dengan sensor pH. PLC menentukan pH air baku dan secara otomatis menyesuaikan frekuensi pompa pengukur untuk mengatur penambahan asam, yang pada akhirnya memastikan pH larutan mentah sebelum memasuki sistem osmosis balik mencapai 6,1–6,5. Air mentah yang pH-disesuaikan dipompa ke kolom membran DTRO. Sistem DTRO terdiri dari satu set yang masing-masing dilengkapi dengan dua bag filter keamanan. Sensor tekanan pada saluran masuk dan keluar setiap bag filter keamanan secara otomatis mendeteksi perbedaan tekanan. Ketika tekanan diferensial melebihi ambang batas tertentu, sistem akan meminta penggantian kantong filter. Kedua filter kantong keamanan beroperasi secara paralel, memungkinkan penggantian kantong filter secara online. Filter keamanan memiliki akurasi filtrasi 50μm, memberikan penghalang pelindung akhir untuk membran. Air mentah yang melewati filter bag keamanan langsung masuk ke pompa pendorong bertekanan tinggi. Efluen, yang diberi tekanan oleh pompa bertekanan tinggi, memasuki kolom membran DTRO. Tahap membran pertama disuplai langsung dengan air melalui pompa bertekanan tinggi. Setiap tahap membran dilengkapi dengan pompa sirkulasi online, yang mengembalikan sebagian konsentrat dari saluran keluar membran ke saluran masuk pompa online untuk memastikan laju dan kecepatan aliran yang cukup pada permukaan membran, sehingga mencegah pengotoran membran.
Efluen membran dibagi menjadi konsentrat dan meresap. Katup pengatur tekanan di ujung konsentrat mengontrol tekanan di dalam modul membran untuk mencapai tingkat perolehan air murni yang diperlukan. Konsentrat dibuang ke tangki konsentrat untuk pengolahan lebih lanjut. Rembesan memasuki tangki penyimpanan air jernih untuk memenuhi kebutuhan pembersihannya sendiri. Kelebihan air dibuang ke tangki pemerataan limbah dan kemudian dipompa ke badan air penerima. Tingkat pemulihan sistem adalah 80%.
Sistem osmosis balik adalah sistem osmosis balik bertekanan-sedang yang menggunakan membran osmosis balik tabung cakram. Tekanan operasi rata-rata membran osmosis balik tabung cakram adalah 30–70 bar, dengan batas tekanan maksimum 70 bar untuk osmosis balik tekanan-sedang. Karena air umpan adalah cairan yang diklarifikasi ultrafiltrasi, hasil cairan yang diklarifikasi dapat mencapai 80%. Sistem DTRO memiliki satu unit, dengan total 70 kolom membran reverse osmosis tabung cakram dan total luas membran 658,3 m².
Unit DTRO dilengkapi dengan fasilitas tambahan sebagai berikut:
⑴ Sistem CIP (Bersihkan-Di-Tempat): Sistem CIP digunakan untuk pembilasan, pembersihan air, dan pembersihan kimia pada unit osmosis balik.
⑵ Sistem takaran asam: Untuk mencegah kerak anorganik selama operasi osmosis balik, sistem takaran asam dipasang untuk menyesuaikan nilai pH air umpan sistem osmosis balik.
⑶ Sistem takaran antiscalant: Sistem takaran antiscalant juga digunakan untuk mencegah pembentukan kerak anorganik selama operasi osmosis balik.
Karena lindi diolah terlebih dahulu menggunakan bioreaktor membran denitrifikasi biologis sepenuhnya, limbah ultrafiltrasi bebas dari padatan tersuspensi dan bahan organik yang dapat terbiodegradasi. Hal ini sebagian besar menghindari pembentukan pengotoran anorganik dan organik pada membran osmosis balik, sehingga mengurangi frekuensi pembersihan membran osmosis balik dan memungkinkan sistem osmosis balik beroperasi pada tekanan yang relatif rendah, sehingga memperpanjang masa pakai membran osmosis balik.