I. Ringkasan Sistem Pengolahan Air Limbah Biologis
Pengolahan air limbah biologis modern umumnya dibagi menjadi tiga tahap:
- Pengolahan primer (pengolahan fisik): pencegatan layar bar, tangki sedimentasi primer
- Pengolahan sekunder (pengolahan biologis): Tangki aerasi, tangki sedimentasi akhir
- Pengolahan Tersier (Pengolahan Biologis/Fisikokimia): Penghapusan nitrogen dan fosfor
Limbah dikirim secara terpisah ke sistem pencernaan lumpur.
Berdasarkan permintaan oksigen, perawatan biologis diklasifikasikan menjadi perawatan aerobik (proses lumpur aktif, kolam oksidasi, saluran oksidasi, filter menetes, kontaktor biologis berputar, dll.)) dan pengolahan anaerob (pencernaan lumpur).
II. Komunitas Mikrobial dalam Limbah Aktif
Proses lumpur aktif bergantung pada ekosistem heterotropik yang terdiri dari mikroorganisme yang dikelompokkan termasuk bakteri, jamur, protozoa dan metazoa untuk memurnikan air limbah.Bakteri heterotropik dan jamur heterotropik yang hidup bebas membentuk tingkat trofik terendahMereka didahului oleh protozoa heterotrophic, yang selanjutnya dikonsumsi oleh predator sekunder seperti rotifers dan nematode, akhirnya mewujudkan pemurnian air limbah.
(I) Bakteri Penggerak utama untuk degradasi materi organik
Bakteri adalah kelompok mikroba yang paling penting dalam lumpur aktif, yang menjalankan dua fungsi inti: degradasi materi organik dan pembentukan floc.
Genus Bakteri Pengurai Organik
Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Bacillus
- Pengurai karbohidrat dominan:Pseudomonas
- Pengurai protein dominan:Alkaligen, Flavobacterium, Bacillus
(II) Mekanisme Pembentukan Floc
Floks lumpur aktif terbentuk melalui efek sinergis dari tiga komponen:
- Bakteri pembentuk serbuk (Zooglea ramigeraMereka menginduksi agregasi bakteri melalui polimer ekstraseluler dan zat interseluler.
- Bakteri filamen sedang: Menyediakan kerangka filamen untuk floc, memungkinkan lampiran dan pertumbuhan bakteri pembentuk floc, terutama termasuk:
- Bakteri nitrifying
- Sphaerotilus(bakteri zat besi)
- Beggiatoa(bakteri pengoksidasi belerang)
- Thiothrix(bakteri pengurang belerang)
- Ciliates: Membuat mucoprotein dan polimer polisakarida untuk membentuk struktur jembatan dan memfasilitasi flocculation.
(III) Jamur ️ Pengurai Organik Refraktori
Jamur dapat memecah zat organik yang sulit terurai dengan tingkat degradasi yang relatif rendah.Serat jamur moderat berfungsi sebagai inti floc dan meningkatkan kinerja flocculation dan sedimentasiNamun, proliferasi jamur yang berlebihan mengarah pada bulking lumpur dan sifat menetap yang buruk.
Penyebab pertumbuhan jamur besar yang abnormal:
- Penurunan suhu
- Nilai pH rendah
- Rasio C/N air limbah yang tinggi
- Pengisian zat organik yang berlebihan
- Kehadiran sulfida
(IV) Protozoa ¢ Organisme indikator untuk kualitas air
Protozoa umum dalam lumpur aktif:
- Protozoa amoeboid
- Flagelat (fitoflagelat dan zooflagelat)
- Ciliates: ciliates bebas berenang dan ciliates batang
Pentingnya indikator: Kehadiran ciliates adalah indikator utama pengolahan biologis yang efisien..
(V) Metazoa ️ Predator sekunder
Metazoa memakan bakteri dan protozoa kecil sebagai predator sekunder. Mereka memperpanjang rantai makanan dan sangat mengurangi hasil lumpur. Spesies perwakilan termasuk rotifers dan nematode.
III. Tiga Tahap Pembentukan Limbah
Proses penghapusan zat organik dari lumpur aktif bertepatan dengan pembentukan lumpur, yang terdiri dari tiga langkah berurutan:
Tahap 1: Transfer massa
Limbah yang dikembalikan langsung secara fisik menyerap zat koloid dan BOD yang tidak larut dari air limbah, diikuti dengan penyerapan organik larut secara bertahap ke dalam sel mikroba untuk degradasi metabolisme.
Tahap 2: Transformasi Metabolik
Organik mengalami konversi metabolik termasuk hidrolisis, glikolisis (karbohidrat), dekarboksilasi, deaminasi (protein), dan β-oksidasi (lipid).Substrat yang terurai kemudian memasuki siklus TCA dan rantai transportasi elektron untuk menghasilkan energi, dengan karbon dioksida dan air sebagai produk sampingan metabolisme akhir.
Tahap 3: Flocculation ️ Generasi Flocs yang Baik
Ketika konsentrasi organik menurun, mikroorganisme memasuki fase pembusukan endogen.serbuk yang dapat menetap yang mencapai pemisahan padat-cair di tangki sedimentasi akhir.
IV. Kondisi Lingkungan untuk Degradasi Bahan Organik
- Suhu: 20~30°C, mengatur aktivitas enzim mikroba
- Nutrisi: BOD: N: P = 100: 5: 1; unsur jejak K, Ca, Fe, Mg juga diperlukan
- Oksigen terlarut (DO): 0,5-1 mg/L pada saluran masuk tangki, 2-3 mg/L pada saluran keluar; tingkat metabolisme turun tajam ketika DO di bawah 0,5 mg/L
- Nilai pH: 6,5 ̊7.5, optimal pada sedikit basa 7.2 ∙ 7.4; mikroorganisme tidak dapat bertahan hidup pada pH < 4 atau pH > 10
- Zat beracun: Peringkat toksisitas logam berat: Ag > Hg > Sn > Cu > Cd > Cr
