1. Prinsip Degradasi COD
COD mengacu pada jumlah total bahan organik yang dapat teroksidasi dan zat anorganik yang dapat direduksi dalam air. Inti dari degradasi adalah memecah bahan organik menjadi molekul kecil yang tidak berbahaya, yang dapat dikategorikan menjadi dua jenis
1. Degradasi Biokimia: Mikroorganisme aerobik (seperti bakteri flokulen dalam lumpur aktif) memetabolisme bahan organik, memecahnya menjadi CO₂ dan H₂O sambil mensintesis sel mereka sendiri; mikroorganisme anaerobik menguraikan bahan organik makromolekuler menjadi metana, CO₂, dan zat lain dalam kondisi bebas oksigen. Ini berlaku untuk COD yang mudah terdegradasi (misalnya, karbohidrat dan protein dalam air limbah domestik).
2. Degradasi Fisik dan Kimia: Untuk COD yang sulit terdegradasi (seperti hidrokarbon aromatik dan senyawa heterosiklik dalam air limbah industri), oksidasi lanjutan (Fenton, ozonasi) digunakan untuk memecah ikatan kimia bahan organik, atau adsorpsi (karbon aktif) digunakan untuk memisahkan polutan secara langsung, sehingga mengurangi nilai COD dalam badan air.
Komposisi Chemical Oxygen Demand (COD) terutama terdiri dari () dalam badan air
A. Semua materi organik
B. Materi organik yang dapat dioksidasi oleh agen pengoksidasi kuat + materi anorganik yang dapat direduksi sebagian
C. Semua zat anorganik
D. Degradasi Materi Organik yang Sulit Terurai II. Prinsip Degradasi Nitrogen Amonia
Degradasi amonia nitrogen (NH₃-N) terutama melibatkan transformasi unsur nitrogen, dengan jalur biokimia menjadi metode dominan, sementara pendekatan fisikokimia kadang-kadang digunakan dalam kasus-kasus tertentu
Biokimia nitrifikasi-denitrifikasi
Nitrifikasi: Dalam kondisi aerobik dengan pH (7,5-8,5) dan suhu (15-30°C) yang sesuai, bakteri nitrifikasi autotrofik (bakteri pengoksidasi nitrit + bakteri pengoksidasi nitrat) pertama-tama mengubah NH₃-N menjadi nitrogen nitrit (NO₂⁻-N), kemudian mengubahnya lebih lanjut menjadi nitrogen nitrat (NO₃⁻-N).
Reaksi denitrifikasi: Bakteri denitrifikasi heterotrofik, dalam kondisi anoksik, menggunakan nitrogen nitrat sebagai akseptor elektron, mereduksinya menjadi N₂, yang dilepaskan ke atmosfer, sehingga menyelesaikan penghilangan nitrogen.
2. Metode Fisikalisasi
◦ Metode stripping: Sesuaikan pH air limbah menjadi 10,5-11,5, mengubah ion amonium (NH₄⁺) menjadi amonia bebas (NH₃), dan mengeluarkan amonia ke atmosfer melalui aerasi.
Metode klorinasi breakpoint: Menambahkan oksidan seperti klorin untuk mengoksidasi amonia nitrogen menjadi N₂, cocok untuk pengolahan darurat air limbah amonia nitrogen konsentrasi rendah.
III. Faktor Inti yang Mempengaruhi Degradasi COD
Karakteristik Kualitas Air: COD yang mudah terdegradasi (karbohidrat, protein) sangat dipengaruhi oleh aktivitas mikroba; COD yang sulit terdegradasi (hidrokarbon aromatik, senyawa heterosiklik) bergantung pada intensitas oksidasi proses oksidasi lanjutan, yang tidak dapat diuraikan secara efektif oleh metode biokimia konvensional.
2. Kondisi Mikroba: Proses aerobik memerlukan oksigen terlarut (DO 2-4mg/L) yang cukup dan konsentrasi lumpur yang sesuai (MLSS 2000-4000mg/L); proses anaerobik memerlukan lingkungan bebas oksigen yang ketat dan waktu retensi lumpur (SRT) yang sesuai. Populasi mikroba yang tidak seimbang akan secara langsung mengurangi efisiensi degradasi.
3. Parameter Lingkungan: Suhu air (rentang optimal: 20-35°C), pH (6,5-8,5). Suhu rendah atau asam/basa kuat dapat menghambat metabolisme mikroba; zat beracun (logam berat, fenol) dapat merusak populasi bakteri, menyebabkan penurunan tajam dalam efisiensi penghilangan COD.
4. Operasi Proses: Waktu retensi hidrolik (HRT) dan rasio refluks dalam metode biokimia, serta dosis reagen kimia (misalnya, rasio Fe²⁺ terhadap H₂O₂ dalam reagen Fenton) dan waktu reaksi dalam metode fisikokimia, semuanya mempengaruhi efisiensi degradasi COD.
4. Faktor Inti yang Mempengaruhi Degradasi Nitrogen Amonia
Aktivitas bakteri nitrifikasi: Bakteri nitrifikasi bersifat autotrofik, tumbuh lambat, dan sensitif terhadap kondisi lingkungan. Mereka memerlukan oksigen terlarut (DO ≥2mg/L) yang cukup dan waktu retensi lumpur (SRT) yang lebih lama (10-20d). Kondisi anoksik atau waktu retensi lumpur yang terlalu singkat dapat menyebabkan stagnasi dalam reaksi nitrifikasi.
2. Parameter Lingkungan: Suhu air (15-30°C), di bawah 10°C secara signifikan mengurangi laju nitrifikasi; pH (7,5-8,5), kondisi asam menghambat aktivitas bakteri nitrifikasi; zat beracun (seperti logam berat, sianida) secara langsung membunuh bakteri nitrifikasi.
3. Kondisi Denitrifikasi: Bakteri denitrifikasi memerlukan lingkungan yang kekurangan oksigen dan sumber karbon yang cukup (rasio C/N ≥ 5:1). Sumber karbon yang tidak memadai mencegah denitrifikasi lengkap, menyebabkan sisa nitrogen nitrat dari konversi amonia nitrogen dan kesulitan dalam memenuhi standar nitrogen total.
4. Parameter Proses: Waktu retensi hidrolik dan intensitas aerasi pada tahap nitrifikasi, serta akurasi penyesuaian pH (10,5-11,5) dan volume udara aerasi dalam metode fisikokimia (metode stripping), semuanya mempengaruhi efisiensi penghilangan amonia nitrogen.
V. Faktor Umum yang Mempengaruhi
• Beban Masuk: Fluktuasi konsentrasi COD dan amonia nitrogen yang berlebihan, melebihi kapasitas proses pengolahan, akan mengakibatkan kualitas air buangan yang melebihi standar.
• Efek Pra-pengolahan: Jika proses pra-pengolahan seperti saringan dan bak pasir gagal menghilangkan padatan tersuspensi dan kotoran partikulat besar secara efektif, mereka dapat menyumbat reaktor, mengganggu efisiensi perpindahan massa, dan secara tidak langsung mengurangi kinerja degradasi.
