Kata pengantar:
Mereka yang pernah bekerja pada tahap commissioning sistem biokimia mungkin mengalami masalah ini: penurunan pH dalam tangki anaerobik dan aerobik. Jelas bahwa penurunan pH ini terutama disebabkan oleh kualitas air baku. Zat tertentu dalam air baku menghasilkan zat asam atau mengonsumsi alkalinitas selama reaksi anaerobik (seperti hidrolisis dan pengasaman) atau reaksi aerobik (seperti nitrifikasi), yang menyebabkan penurunan pH.
Di satu sisi, penurunan pH ini dapat diperkirakan. Mengingat pemahaman yang jelas tentang kualitas air baku, penurunan pH ini dipertimbangkan pada awal desain proyek pengolahan air limbah, dan dosis alkali biasanya ditetapkan. Saya pernah bekerja pada proyek air limbah di area layanan jalan raya, dan saya mengetahui bahwa air limbah dari area ini mengandung nitrogen amonia dan nitrogen total dalam jumlah yang sangat tinggi. Proses nitrifikasi nitrogen amonia pasti akan menghabiskan sejumlah besar alkalinitas, sehingga perangkat takar alkali telah dipasang sebelumnya-. Pada saat itu, kami menghadapi situasi di mana kami tidak mengisi ulang bahan kimia pada waktu yang tepat, yang pada dasarnya kehabisan serpihan soda kaustik. Akibatnya pH turun dari 7,5 menjadi 6,5 pada hari pertama, dan dari 6,5 menjadi 5,5 pada hari kedua. Pada titik ini, sistem biokimia pada dasarnya runtuh, menghasilkan busa yang signifikan dan melebihi standar limbah.
Di sisi lain, penurunan pH yang tidak terduga sering terjadi di instalasi pengolahan air limbah di kawasan industri. Penghuni taman-taman ini terus berubah, dan air limbah yang mereka buang pun beragam. Instalasi pengolahan air limbah tidak mempertimbangkan penghuni masa depan selama desain awal. Tahun lalu, kami mengalami penurunan pH yang tidak dapat dijelaskan pada tangki aerobik. Langkah pertama, tentu saja, adalah menyelidiki kualitas pengaruhnya. Kami mengamati bahwa air baku mudah berbusa saat memasuki tangki pengatur, hal ini menunjukkan adanya surfaktan. Selain pengujian pH air baku, pengujian alkalinitas juga perlu dilakukan.
Artikel berikut akan menganalisis secara sistematis penyebab penurunan pH pada tangki anaerobik dan aerobik dari tiga perspektif: mekanisme reaksi, metabolisme mikroba, dan faktor lingkungan.
I. Mekanisme Penurunan pH pada Tangki Anaerobik
1. Akumulasi Asam Organik
Pencernaan anaerobik terdiri dari empat tahap: hidrolisis, pengasaman, produksi asam asetat, dan produksi metana. Selama fase pengasaman, bakteri fakultatif (seperti Clostridium) memecah bahan organik makromolekul (karbohidrat dan protein) menjadi asam lemak volatil (VFA, seperti asam asetat dan asam propionat), alkohol, dan CO₂. Jika beban sistem berlebihan atau aktivitas metanogen terhambat (misalnya karena fluktuasi suhu atau zat beracun), VFA tidak dapat segera diubah menjadi CH₄ dan CO₂, yang menyebabkan akumulasi zat antara yang bersifat asam dan penurunan pH yang signifikan (mungkin di bawah 5,5).
2. Penghancuran Sistem Penyangga Karbonat
Pasangan buffer HCO₃⁻/CO₂ asli dalam air limbah dikonsumsi dalam kondisi anaerobik:
CO₂ larut dalam air membentuk H₂CO₃, yang terdisosiasi menjadi H⁺ dan HCO₃⁻;
Metanogen menggunakan HCO₃⁻ sebagai sumber karbon, sehingga mengakibatkan penurunan kapasitas buffering.
Ketika konsentrasi VFA melebihi 2000 mg/L, kapasitas netralisasi alkalinitas sistem terlampaui, menyebabkan penurunan pH yang tajam.
Pembentukan sulfida;
Dalam sulfat-yang mengandung air limbah (seperti air limbah farmasi dan pembuatan kertas), bakteri pereduksi sulfat (SRB) mereduksi SO₄²⁻ menjadi H₂S, sehingga mengonsumsi alkalinitas dan melepaskan H⁺.
Meskipun OH⁻ dihasilkan secara lokal, setelah H₂S bergabung dengan ion logam seperti Fe²⁺ di dalam air, OH⁻ tidak cukup untuk mengimbangi keasaman VFA.
II. Pendorong Penurunan pH di Tangki Aerobik
1. Pengasaman Kuat dari Nitrifikasi
Nitrogen amonia (NH₄⁺) dioksidasi menjadi NO₃⁻ oleh bakteri nitrosasi (seperti Nitrosomonas) dan bakteri nitrifikasi (seperti Nitrobacter). Untuk setiap mg NH₄⁺-N yang teroksidasi, 7,14 mg alkalinitas (diukur sebagai CaCO₃) dikonsumsi dan 2 unit H⁺ dilepaskan.
Dalam air limbah dengan nitrogen amonia tinggi (seperti air limbah budidaya perikanan), pH dapat turun 1,5–2,0 unit selama nitrifikasi.
2. Produksi Asam oleh Bakteri Heterotrofik
Ketika bakteri heterotrofik dalam tangki aerobik menguraikan sisa bahan organik, jika oksigen terlarut (DO) tidak mencukupi (<2 mg/L), incomplete oxidation will occur, producing intermediates such as pyruvate and lactate. In addition, some phosphate-accumulating bacteria (such as Accumulibacter) also secrete short-chain fatty acids during the phosphate release phase.
3. Kesetimbangan Pelarutan CO₂
CO₂ yang dihasilkan oleh respirasi mikroba larut dalam air membentuk H₂CO₃. Ketika intensitas aerasi tidak mencukupi, CO₂ tidak dapat dihilangkan secara efektif, sehingga mengakibatkan peningkatan konsentrasi H⁺ dalam fase cair.
AKU AKU AKU. Efek Sinergis dan Rekomendasi Pengendalian
1. Pengaruh Kopling Sistem Anaerobik-Aerobik
VFA dalam limbah tangki anaerobik langsung masuk ke tangki aerobik, sehingga meningkatkan beban pengasaman.
Ketika larutan nitrifikasi dikembalikan ke tangki anaerobik, denitrifikasi NO₃⁻ mengonsumsi bahan organik tetapi menghasilkan alkalinitas (pH meningkat 0,3-0,5). Oleh karena itu, rasio resirkulasi perlu dioptimalkan (biasanya 30-70%).
2. Strategi Pengendalian
Tangki anaerobik: Tambahkan NaHCO₃ (100-500 mg/L) untuk menjaga alkalinitas; mengontrol muatan organik (COD < 5000 mg/L); pantau ORP (-300-100 mV) untuk menghindari pengasaman berlebih.
Tangki aerobik: Pertahankan DO > 2 mg/L; gunakan aliran air bertahap untuk mengencerkan VFA; dan menambahkan kapur (Ca(OH)₂) untuk menetralkan asam nitrifikasi.