translate ppu.docx

Amerika Serikat Environmental Protection Agency Air Limbah Teknologi LI anaerobik Lagoons
KETERANGAN
Sebuah laguna anaerobik adalah impoundment dalam, pada dasarnya bebas dari oksigen terlarut, yang mempromosikan kondisi anaerobik. Proses ini biasanya terjadi di cekungan tanah yang dalam, dan kolam tersebut digunakan sebagai sistem pretreatment anaerobik.
Laguna anaerobik tidak diangin-anginkan, dipanaskan, atau dicampur. Kedalaman khas laguna aerasi lebih besar dari delapan kaki, dengan kedalaman yang lebih besar disukai. Kedalaman seperti meminimalkan efek difusi oksigen dari permukaan, sehingga kondisi anaerobik untuk menang. Dalam hal ini, laguna anaerobik berbeda dari laguna aerobik atau fakultatif dangkal, membuat proses analog dengan yang dialami dengan tahap single pemanas anaerobik digester, kecuali bahwa laguna anaerobik berada di cekungan tanah terbuka. Selain itu, digester konvensional biasanya digunakan untuk stabilisasi lumpur dalam proses pengobatan, sedangkan laguna biasanya digunakan untuk pretreat air limbah mentah. Pretreatment meliputi pemisahan padatan settlable, pencernaan padatan, dan pengobatan bagian cair.
Laguna anaerobik biasanya digunakan untuk dua tujuan utama:
1) Pretreatment dari air limbah industri kekuatan tinggi.
2) Pretreatment dari air limbah kota untuk memungkinkan sedimentasi awal padatan tersuspensi sebagai proses pretreatment.
Laguna anaerobik telah sangat efektif untuk pretreatment air limbah organik kekuatan tinggi. Aplikasi termasuk air limbah industri dan masyarakat pedesaan yang memiliki beban organik yang signifikan dari sumber-sumber industri. Biochemical oxygen demand (BOD) kepindahan hingga 60 persen yang mungkin. Limbah tidak dapat dilepaskan karena tingginya tingkat produk sampingan anaerobik yang tersisa. Laguna anaerobik
tidak berlaku untuk banyak situasi karena persyaratan besar tanah, kepekaan terhadap kondisi lingkungan, dan bau diterima. Selain itu, proses anaerobik mungkin memerlukan waktu retensi yang lama, terutama di iklim dingin, seperti bakteri anaerob yang tidak efektif di bawah 15 ° C Akibatnya, laguna anaerob tidak banyak digunakan untuk pengolahan air limbah kota di bagian utara Amerika Serikat.
Proses
Sebuah laguna anaerobik adalah cekungan tanah yang mendalam dengan volume yang cukup untuk memungkinkan sedimentasi padatan settlable, untuk mencerna lumpur dipertahankan, dan anaerobik mengurangi beberapa substrat organik yang larut. Air limbah baku masuk dekat bagian bawah kolam dan bercampur dengan massa mikroba aktif dalam selimut lumpur. Kondisi anaerob berlaku kecuali untuk lapisan permukaan dangkal di mana kelebihan lemak tercerna dan sampah terkonsentrasi. Kadang-kadang aerasi disediakan di permukaan untuk mengontrol bau. Kerak tahan yang mempertahankan panas dan bau akan berkembang jika aerasi permukaan tidak disediakan. Debit ini terletak dekat berlawanan sisi influen. Limbah ini tidak cocok untuk debit untuk menerima perairan. Laguna anaerobik diikuti oleh laguna aerobik atau fakultatif untuk memberikan pengobatan yang diperlukan.
Laguna anaerobik biasanya didahului oleh layar bar dan dapat memiliki flume Parshall dengan perekam aliran untuk menentukan arus masuk ke laguna. Sebuah penutup dapat disediakan untuk menjebak dan mengumpulkan gas metan yang dihasilkan dalam proses untuk digunakan di tempat lain, tapi ini bukan praktek umum.
Mikrobiologi
anaerobik mikroorganisme dalam ketiadaan oksigen terlarut mengkonversi bahan organik menjadi produk yang stabil seperti karbon dioksida dan metana. degradasi
Prosesmelibatkan dua yang terpisah namun saling terkait fase: pembentukan asam dan produksi metana.
Selama fase asam, bakteri mengkonversi senyawa kompleks organik (karbohidrat, lemak, dan protein) untuk senyawa sederhana organik, terutama rantai pendek asam organik yang mudah menguap (asetat, propionat, dan asam laktat). Bakteri anaerob yang terlibat dalam fase ini disebut "pembentuk asam," dan diklasifikasikan sebagai mikroorganisme nonmethanogenic. Selama fase ini, permintaan sedikit kimia oksigen (COD) atau kebutuhan oksigen biologis (BOD) reduksi terjadi, karena asam lemak rantai pendek, alkohol, dll, dapat digunakan oleh banyak mikroorganisme, dan dengan demikian mengerahkan kebutuhan oksigen.
Fase metana-produksi melibatkan langkah menengah. Pertama, bakteri mengubah asam organik rantai pendek untuk asetat, gas hidrogen, dan karbon dioksida. Proses menengah ini disebut sebagai asetogenesis. Selanjutnya, beberapa spesies bakteri anaerob ketat (mikroorganisme metanogen) disebut "methane pembentuk" mengkonversi asetat, hidrogen, dan karbon dioksida menjadi gas metana (CH
4)
melalui salah satu dari dua jalur utama. Proses ini disebut sebagai metanogenesis. Selama fase ini, stabilisasi limbah terjadi, diwakili oleh pembentukan gas metana. Dua jalur utama dari pembentukan metana adalah:
1) Rincian asam asetat untuk membentuk metana dan karbon dioksida:
CH
3
COOH CH
4
+ CO
2
2) reduksi karbon dioksida oleh gas hidrogen untuk membentuk metana:
CO
2
+ 4H
2
CH
4
+ 2 H
2
0
equilibrium
Ketika sistem bekerja dengan benar, dua fase degradasi terjadi secara bersamaan dalam keseimbangan yang dinamis. Artinya, asam organik yang mudah menguap dikonversi ke metana pada tingkat yang sama bahwa mereka terbentuk dari molekul organik yang lebih kompleks. Tingkat pertumbuhan dan metabolisme metanogen
bakteridapat terpengaruh oleh fluktuasi kecil dalam konsentrasi substrat pH, dan suhu, tetapi kinerja bakteri pembentuk asam lebih toleran atas berbagai kondisi. Ketika proses ini ditekankan oleh beban kejut atau fluktuasi suhu, aktivitas bakteri metan terjadi lebih lambat dari pembentuk asam dan ketidakseimbangan terjadi. Asam organik yang mudah menguap menengah menumpuk dan pH turun. Akibatnya, bakteri metanogen yang lebih terhambat dan proses akhirnya gagal tanpa tindakan korektif. Untuk alasan ini, fase pembentukan methane- adalah langkah tingkat-membatasi dan tidak harus dihambat. Untuk desain sebuah laguna anaerobik untuk bekerja, itu harus didasarkan pada karakteristik membatasi mikroorganisme tersebut.
Membangun dan mempertahankan keseimbangan
sistem harus beroperasi pada kondisi yang menguntungkan bagi kinerja bakteri metanogen. Idealnya, suhu harus dipertahankan dalam kisaran 25 sampai 40 aktivitas C. anaerobik menurun dengan cepat pada suhu di bawah 15 C, saat suhu air turun di bawah titik beku, dan aktivitas biologis hampir berhenti. Nilai pH harus berkisar 6,6-7,6, tetapi tidak harus turun di bawah 6,2 karena bakteri metan tidak dapat berfungsi di bawah tingkat ini. Fluktuasi mendadak pH akan menghambat kinerja laguna. Alkalinitas harus berkisar dari 1.000 sampai 5.000 mg / L.
Konsentrasi asam volatil merupakan indikator kinerja proses karena asam dikonversi ke metana pada tingkat yang sama bahwa mereka terbentuk jika keseimbangan dipertahankan. Konsentrasi asam volatil akan rendah jika sistem laguna bekerja dengan benar. Sebagai aturan umum, konsentrasi asam volatil harus kurang dari 250 mg / L. Penghambatan terjadi pada konsentrasi asam volatil lebih dari 2.000 mg / L. Tabel 1 menyajikan rentang operasi yang optimal dan ekstrim untuk pembentukan metana. Laju pembentukan metana menurun secara dramatis di luar ini rentang ekstrim. Selain berpegang pada pedoman di atas, nutrisi yang cukup seperti nitrogen dan fosfor harus tersedia. Konsentrasi zat hambat, termasuk amonia dan hidrogen bila konsentrasi tinggi ion sulfat yang hadir, dan
TABEL 1 IDEAL Ranges OPERASI UNTUK METANA FERMENTASI Parameter Optimum Ekstrim
Temp. (C) 30-35 25-40
pH 6,6-7,6 6,2-8,0
Alkalinitas (mg / L sebagai
CaCO3
2.000-3.000 1,000-5,000)
asam Volatile (mg / L asam asetat)
50-500 2000
Sumber: Andrews dan Graef 1970.
konsentrasi seperti kalsium, harus disimpan ke minimum. Konsentrasi yang berlebihan dari inhibitor ini menghasilkan efek toksik. Tergantung pada bentuk, amonia dapat menjadi racun bagi bakteri serta mempengaruhi konsentrasi. Konsentrasi amonia bebas lebih dari 1.540 mg / L akan menghasilkan toksisitas berat, tetapi konsentrasi ion amonium harus lebih besar dari 3.000 mg / L untuk menghasilkan efek yang sama. Mempertahankan pH 7,2 atau di bawah akan memastikan bahwa sebagian besar ammonia akan dalam bentuk ion amonium, sehingga konsentrasi yang lebih tinggi dapat ditoleransi dengan sedikit efek. Tabel 2 memberikan pedoman untuk rentang diterima zat penghambat lainnya.
TABEL 2 KONSENTRASI OF HAMBAT ZAT Zat Cukup
Hambat (mg / L)
PENERAPAN
Jenis limbah
laguna anaerobik digunakan untuk pengobatan air limbah industri, campuran dari industri / domestik air limbah dengan beban organik tinggi, dan sebagai tahap pertama di laguna kota. Industri khas termasuk pemotongan hewan, perusahaan susu, daging / tanaman unggas pengolahan, tanaman rendering, dan fasilitas pengolahan sayuran.
Sangat Hambat mg / L)
Sodium 3,500-5,500 8000
Kalium 2,500-4,500 12.000
Kalsium 2,500-4,500 8.000
Magnesium 1.000-1.500 3.000
Sulfida 100-200> 200 Sumber: WEF dan ASCE (1992), dicetak ulang dari Parkin, GF dan Owen, WF (1986).
Biasanya, laguna anaerobik digunakan dalam seri dengan laguna aerobik atau fakultatif, meningkatkan operasi kedua jenis laguna sebagai laguna aerobik atau fakultatif menyediakan perawatan lebih lanjut dari limbah. Pengobatan awal dalam laguna anaerob sering menjadikan sampah lebih setuju untuk perawatan lebih lanjut dan mengurangi kebutuhan oksigen.
Laguna anaerobik sering digunakan dalam masyarakat kecil atau pedesaan di mana ruang berlimpah tetapi biaya yang perhatian. Konstruksi dan operasional yang rendah biaya membuat laguna anaerobik alternatif menarik secara finansial untuk sistem perawatan lainnya, meskipun lumpur harus sesekali dihapus.
KEUNGGULAN DAN KERUGIAN
Beberapa keuntungan dan kerugian dari laguna anaerob tercantum di bawah ini:
Keuntungan
Lebih efektif untuk stabilisasi cepat dari limbah organik yang kuat, membuat influent tinggi beban organik mungkin.
Menghasilkan metana, yang dapat digunakan untuk memanaskan bangunan, menjalankan mesin, atau menghasilkan listrik, tapi koleksi metana meningkatkan masalah operasional.
Menghasilkan lebih sedikit biomassa per unit bahan organik yang diproses. Kurang biomassa yang dihasilkan setara dengan penghematan dalam penanganan lumpur dan pembuangan biaya.
Tidak memerlukan energi tambahan, karena mereka tidak diangin-anginkan, dipanaskan, atau dicampur.
Lebih murah untuk membangun dan mengoperasikan.
Ponds dapat dioperasikan dalam seri.
Kekurangan
Membutuhkan daerah yang relatif besar tanah.
Menghasilkan bau yang tidak diinginkan kecuali ketentuan dibuat untuk mengoksidasi gas melarikan diri. Produksi gas harus diminimalkan (konsentrasi sulfat harus dikurangi menjadi kurang dari 100 mg / L) atau aerasi mekanis pada permukaan kolam untuk mengoksidasi gas melarikan diri diperlukan. Aerator harus berada untuk memastikan bahwa aktivitas anaerobik tidak dihambat dengan memperkenalkan oksigen terlarut ke kedalaman di bawah bagian atas 0,6-0,9 m (2 sampai 3 kaki) dari laguna anaerobik. Pilihan lain adalah untuk menemukan laguna di daerah terpencil.
Membutuhkan waktu penahanan yang relatif lama untuk stabilisasi organik karena tingkat pertumbuhan yang lambat dari pembentuk metana dan lumpur pencernaan.
Air limbah rembesan ke air tanah mungkin menjadi masalah. Menyediakan kapal untuk laguna dapat mencegah masalah ini.
Kondisi lingkungan berdampak langsung terhadap operasi sehingga variasinya membatasi kemampuan untuk mengendalikan proses, (misalnya laguna sensitif terhadap fluktuasi suhu).
KRITERIA DESAIN
Desain laguna aerobik tidak didefinisikan dengan baik dan persamaan desain keseluruhan yang diterima secara luas tidak ada. Banyak metode telah diusulkan, tetapi hasilnya bervariasi. Desain sering didasarkan pada tingkat beban organik dan kali penahanan hidrolik berasal dari studi pilot plant dan pengamatan dari sistem operasi yang ada. Negara di mana laguna biasa digunakan sering memiliki peraturan yang mengatur desain mereka, instalasi, dan manajemen. Misalnya, peraturan negara mungkin memerlukan tingkat tertentu organik pemuatan, kali penahanan, lereng tanggul (1: 3 sampai 1: 4), dan rembesan maksimum yang diijinkan (1 sampai 6 mm / d).
Kinerja optimal didasarkan pada banyak faktor, termasuk suhu dan pH. Faktor penting lainnya untuk dipertimbangkan termasuk:
memuat tingkat Organik
Khas tarif bongkar diterima berkisar antara 0,04 dan 0,30 kg / m3 / d (2,5-18,7 lb BOD
5/103
ft3 / d), bervariasi dengan suhu air.
Waktu penahanan
kali penahanan Khas berkisar dari 1 sampai 50 hari, tergantung pada suhu air limbah.
Lagoon dimensi
Karena laguna anaerobik membutuhkan luas permukaan kurang dari laguna fakultatif karena transfer rate oksigen bukan merupakan faktor, desain mereka harus meminimalkan permukaan rasio daerah-to-volume. Daerah permukaan khas berkisar 0,2-0,8 hektar (0,5-2 acres). Laguna harus sedalam praktis, karena lebih mendalam memberikan peningkatan retensi panas. Sebuah kedalaman 2,4-6,0 m (8 sampai 20 kaki) dapat digunakan; Namun, kedalaman mendekati 6,0 m (20 kaki) dianjurkan untuk mengurangi luas permukaan dan untuk melestarikan panas di reaktor (laguna). Laguna harus dirancang untuk mengurangi arus pendek dan harus menggabungkan freeboard minimal 0,9 m (3 kaki).
Pembangunan Lagunabawah
Tanah rembesanmungkin menjadi perhatian. Laguna harus dilapisi dengan bahan kedap air seperti plastik, karet, tanah liat, atau semen.
Pengendalianlimpasan permukaan
Lagoonsseharusnya tidak menerima jumlah yang signifikan dari limpasan permukaan. Jika perlu, ketentuan harus dibuat untuk mengalihkan air permukaan di sekitar laguna. Tabel 3 merangkum kriteria desain umum untuk laguna anaerobik.
KINERJA
KinerjaSistem tergantung pada kondisi pembebanan, kondisi suhu, dan apakah pH dipertahankan dalam kisaran optimal. Tabel 4 menunjukkan efisiensi removal diharapkan untuk air limbah kota. Dalam iklim dingin, kali penahanan sebagaimanabesar
TABLE3DESIGN KRITERIA
KriteriaRentang
suhu optimum air (C):
30 - 35 derajat (dasarnya tak terjangkau di sistem kota)
pH 6,6-7,6
memuat Organik: 0,04-0,30 kg / m 3 / d (2,5 - 18,7
lbs / 103 ft3 / d ((tergantung suhu)
Waktu Penahanan: 1 sampai 50 hari
(tergantung suhu)
Permukaan area: 0,2-0,8 hektar (0,5-2 acres)
kedalaman 2,4-6,0 meter (8 sampai 20 kaki)
(kedalaman mendekati 6,0 meter [20 kaki] disukai)
Sumber: Metcalf & Eddy, Inc., 1991.
50 hari dan volumetrik memuat tarif serendah 0,04 kg BOD
5
/ m3 / d (2,5 lbs / 103 ft3 / d) mungkin diperlukan untuk mencapai pengurangan 50 persen di BOD
5.
Tabel 4 menunjukkan hubungan suhu, waktu penahanan, dan pengurangan BOD. limbah TSS akan berkisar antara 80 dan 160 mg / L.
limbah ini tidak cocok untuk debit langsung untuk menerima perairan. isi Lagoon yang hitam menunjukkan bahwa laguna berfungsi dengan baik.
OPERASI dAN pEMELIHARAAN
Operasi dan pemeliharaan requir ements laguna yang minimal. Sampel ambil harian influen dan efluen harus diambil dan dianalisis untuk memastikanyang tepat
TABLE 4 LIMA HARI BOD PENGURANGANSEBAGAI FUNGSI PENAHANAN WAKTU DAN SUHU
Suhu (deg. C)
Penahanan
waktu BOD(d)
reduksi (%)
10 5 50
10-15 4-5 30-40
15-20 2-3 40-50
20-25 1-2 40-60
25-30 1-2 60-80 Sumber: Organisasi Kesehatan Dunia, 1987.
operasi. Selain sampling, analisis, dan pemeliharaan umum, sistem ini hampir bebas perawatan. Padatan menumpuk di bagian bawah laguna dan memerlukan penghapusan secara jarang (5-10 tahun), tergantung pada jumlah bahan inert dalam influen dan suhu. Kedalaman lumpur harus ditentukan setiap tahun. Tabel 1 menggambarkan rentang operasi yang optimal dan ekstrim untuk pembentukan metana. Tarif di luar ini berkisar ekstrim akan menurunkan laju pembentukan metana.
BIAYA
Biaya utama yang terkait dengan membangun sebuah laguna anaerobik adalah biaya tanah, perlengkapannya pekerjaan tanah, fasilitas layanan yang diperlukan, dan penggalian. Biaya untuk membentuk tanggul, pemadatan, lapisan, pelayanan jalan dan pagar, dan pipa dan pompa juga perlu dipertimbangkan. Biaya operasional dan kebutuhan daya yang minimal.
PUSTAKA
lain Lembar Fakta Terkait
Lainnya EPA Lembar Fakta dapat ditemukan di alamat web berikut:
http://www.epa.gov/owm/mtb/mtbfact.htm
1. Andrews, JF, dan SP Graef, 1970. Dinamis Modeling dan simulasi Proses pencernaan anaerobik. Kemajuan dalam Kimia, Vol. 105, 126-162. American Chemical Society, Washington DC
2. Eckenfelder, WW, 1989. Pengendalian Pencemaran Air Industri, 2nd ed., McGraw-Hill, Inc., New York.
3. Joint Task Force Lingkungan Federasi Air dan American Society of Civil Engineers, 1992. Desain Kota Pengolahan Air Limbah Tanaman Volume II: Bab 13-20. WEF Manual Praktek No. 8. ASCE Manual dan Laporan Teknik Praktek No 76. Alexandria, Virginia.
4. Liu, Liptak, dan Bouis, 1997. Lingkungan Engineers Handbook, 2nd ed., Lewis Publishers, New York.
5. Metcalf & Eddy, Inc., 1991. Air Limbah Teknik. Pengobatan, Pembuangan, Reuse, 3rd ed., McGraw-Hill, New York.
6. Parkin, GF dan Owen, WF, 1986. Dasar-dasar Anaerobic Digestion Air Limbah Sludge. Jurnal Teknik Lingkungan, 112 (5).
7. Peavy, Rowe dan Tchobanoglous, 1985. Teknik Lingkungan. McGraw-Hill, Inc., New York.
8. US EPA, 1980. Inovatif dan Alternatif Teknologi Assessment Manual. EPA / 430 / 9- 78-009. Cincinnati, Ohio.
9. US EPA, 1979. Kota Laboratorium Kantor Penelitian Lingkungan Penelitian dan Pengembangan. Desain Manual Proses Sludge Treatment dan Pembuangan. EPA625 / 1-79-011. Cincinnati, Ohio.
10. Organisasi Kesehatan Dunia, 1987. Air Limbah Stabilisasi Ponds, Prinsip Perencanaan dan Praktek, WHO Technical Publication 10, Kantor Regional untuk Timur Mediterania, Alexandria, Virginia.
INFORMASI TAMBAHAN
Richard H. Bowman,PE
SlopeWest Pengawas Colorado Departemen Kesehatan Masyarakat dan Lingkungan Kualitas Air Divisi Pengendalian 222 South 6th Street, Room 232 Grand Junction, CO 81.502
Mohamed Dahab, Ph.D., PE, DEE University of Nebraska-Lincoln W348 Nebraska Balai Lincoln, NE 6588-0531
E. Joe Middlebrooks, Ph.D., PE, Idee Teknik Lingkungan Konsultan 360 Blackhawk Lane Lafayette, CO 80.026-9.392
Gordon F. Pearson
Wakil Presiden Sistem Ekologi Internasional & Services, IESS PO BOX 21.240
B- Oak Park Plaza
Hilton Head, Carolina Selatan 29.925
Sherwood Reed, Teknik Principal Lingkungan konsultan (EEC) 50 Butternut Jalan
Norwich, VT 05.055
penyebutan nama dagang atau produk komersial tidak merupakan dukungan atau rekomendasi untuk digunakan oleh US Environmental Protection Agency.
Kantor Air EPA 832-F-02-009 September 2002
Untuk informasi lebih lanjut hubungi:
Municipal Teknologi Cabang US EPA 1200 Pennsylvania Ave, NW Mail Kode 4204M Washington, DC 20460
ਲ絮蠶發〕 02囊
'(',
രു
(്
SMTB
Keunggulan dalam kepatuhan melalui optimal solusi teknis MUNCPA TEKNOLOGI సేసావ్రి