COD dan BOD: apa arti rasionya bagi keterolahan air limbah

COD vs BOD: dua uji, dua pertanyaan berbeda

COD (chemical oxygen demand, kebutuhan oksigen kimiawi) adalah ekuivalen oksigen dari bahan dalam sampel yang dapat dioksidasi oleh oksidator kimia kuat dalam kondisi asam. Uji konvensionalnya mendigesti sampel dengan dikromat dalam asam sulfat pada suhu tinggi, biasanya selama dua jam, lalu mengubah dikromat yang terpakai menjadi ekuivalen oksigen. Uji ini cepat, dapat diulang, dan hampir lengkap, dan kelengkapan itulah intinya: ia menghitung apa yang tidak dapat disentuh bakteri sekaligus apa yang dapat disentuh.

BOD (biochemical oxygen demand, kebutuhan oksigen biokimiawi) adalah oksigen yang dikonsumsi mikroorganisme saat mengoksidasi sampel selama masa inkubasi yang tetap. Uji konvensionalnya berjalan lima hari pada 20 derajat Celsius, dalam gelap, dengan seed. Ia mengukur apa yang benar-benar dapat dipakai organisme yang hadir di dalam jendela waktu itu, dan itulah sekaligus nilainya dan keterbatasannya.

Jadi kedua angka itu menjawab pertanyaan yang berbeda. COD menanyakan berapa banyak bahan yang dapat teroksidasi di dalam air. BOD menanyakan berapa banyak di antaranya yang dapat dikonsumsi populasi biologis dalam lima hari. Bila populasinya sudah beradaptasi baik dan airnya tidak menghambat, angka kedua mengikuti angka pertama dengan rapat, dan rasio antara keduanya tinggi. Bila tidak, besarnya selisih itu adalah jawaban atas pertanyaan yang tidak dapat dijawab salah satu angkanya sendirian.

Apa yang dilihat dan tidak dilihat masing-masing uji

COD melihat sebagian besar senyawa organik, termasuk yang menolak serangan biologis, dan ia juga melihat senyawa anorganik tertentu yang dioksidasi dikromat: sulfida, sulfit, besi ferro, nitrit, dan klorida bila tidak ditutupi. Angka COD karena itu dapat dinaikkan oleh bahan yang tidak akan disisihkan proses biologis apa pun, dan air limbah bergaram akan terbaca tinggi pada COD karena alasan yang tidak ada hubungannya dengan beban organiknya.

BOD melihat fraksi yang dapat terurai secara biologis, dan hanya bagiannya yang dikonsumsi dalam lima hari. Kebutuhan karbonan adalah alasan angka ini biasanya dikutip, meskipun organisme nitrifikasi yang terbawa bersama seed juga mengonsumsi oksigen di dalam jendela waktu itu dan membengkakkan hasilnya. Sisi lain dari koin yang sama adalah penghambatan: apa pun yang menghentikan organisme, entah zat racun, pH ekstrem, atau residu disinfeksi, menekan hasil ujinya. Air limbah beracun karena itu dapat menghasilkan BOD rendah bukan karena bahannya refrakter, melainkan karena organismenya dihentikan sebelum dapat bekerja.

Rasio BOD terhadap COD dalam air limbah sebagai bacaan pertama

Membagi BOD dengan COD pada sampel yang sama menghasilkan fraksi bahan yang dapat teroksidasi yang dapat diserap populasi biologis dalam lima hari, dan rasio BOD terhadap COD dalam air limbah dibaca sebagai perkiraan pertama biodegradabilitas. Rentang yang lazim dikutip berasal dari praktik perkotaan dan industri campuran: di atas sekitar 0.5 airnya biasanya digambarkan mudah terurai secara biologis dan tahap biologis menjadi pilihan yang nyaman; antara sekitar 0.3 dan 0.5 jalur biologis masih realistis tetapi menuntut kultur yang sudah teraklimatisasi dan penahanan biomassa yang lebih lama; di bawah sekitar 0.3 jalur biologis akan kesulitan sendirian. Bacalah rentang itu sebagai metode awal, bukan sebagai spesifikasi, karena semuanya konvensi dari pengalaman dan bukan ambang batas yang harus dipatuhi suatu air limbah tertentu.

Dan rasio pada dasarnya adalah alat yang kasar. Ia satu angka yang merangkum suatu campuran, dan dua air limbah dengan rasio yang sama bisa jadi masalah yang sama sekali berbeda. Membaca keterolahan air limbah industri darinya adalah titik awal, bukan kesimpulan.

Ketika rasio menyesatkan

• Rasio rendah tidak berarti bahannya refrakter. COD mencakup padatan yang dapat mengendap dan padatan partikulat, dan fraksi tersuspensi yang besar menekan rasio padahal dapat disisihkan dengan pengendapan atau penyaringan, bukan dengan biologi. Mengukur kedua uji pada sampel yang disaring memisahkan kedua pertanyaan itu.
• Rasio rendah dapat merupakan hasil penghambatan, bukan hasil biodegradabilitas. Zat racun, lonjakan pH, atau oksidator residu menghentikan organisme di dalam botol dan BOD turun karena alasan yang tidak akan terulang di IPAL begitu buangannya diencerkan atau dinetralkan.
• Rasio rendah dapat merupakan hasil seed. Seed yang belum teraklimatisasi tidak dapat mendegradasi senyawa industri dalam lima hari, sementara kultur di IPAL yang sudah menerima buangan itu selama berbulan-bulan dapat. Uji bangku meremehkan kemampuan IPAL.
• Nitrifikasi di dalam botol membengkakkan BOD dan karenanya juga rasionya, sehingga sampel dengan seed nitrifikasi dan beban amonia tinggi terbaca lebih baik daripada yang pantas diperoleh kebutuhan karbonannya.
• Klorida dan reduktor anorganik lain membengkakkan COD, sehingga air limbah bersalinitas tinggi terbaca dengan rasio yang terlalu rendah sampai gangguannya ditutupi.
• Dua metode COD yang berbeda, atau pergantian laboratorium, menghasilkan dua rasio yang berbeda untuk air yang sama. Membandingkan rasio lintas metode berarti membandingkan metodenya.
• Jendela lima hari adalah sebuah konvensi. Senyawa yang terurai lambat mungkin sama sekali tidak muncul di dalamnya, sehingga rasio rendah dapat berarti lambat, bukan mustahil.

COD terlarut dalam air limbah menjawab lebih banyak

Mengukur kedua uji pada sampel yang disaring, secara konvensional melalui filter 0.45 mikrometer, menghasilkan pasangan terlarut, dan COD terlarut dalam air limbah adalah hal yang sebenarnya ditanyakan kepada tahap biologis. Bagian yang dapat mengendap adalah tugas fisik yang berada di hulu, pada penyaringan, penyisihan pasir, dan pengendapan primer; bagian terlarut adalah pekerjaan yang mencapai biologinya. Bila rasio totalnya rendah dan rasio terlarutnya tinggi, IPAL membutuhkan penyisihan padatan yang lebih baik, bukan biologi yang berbeda.

Dua angka dan sebuah rasio tetap bukan studi keterolahan. pH, suhu, salinitas, keberadaan inhibitor tertentu, serta ketersediaan nitrogen dan fosfor semuanya menentukan apakah biologinya dapat bekerja, dan tidak satu pun muncul di dalam rasio. Semuanya termasuk dalam laporan sampel yang sama.

Dari rasio menuju keputusan proses

Cara menentukannya, bila rasionya ambigu: jalankan seri BOD selama lima, sepuluh, dan dua puluh hari, atau gunakan respirometer pada seed yang sebenarnya, lalu baca bentuk kurva konsumsi oksigennya, bukan satu titik di atasnya. Kurva yang terus menanjak menunjukkan bahannya dapat terurai secara biologis tetapi lambat; kurva yang mendatar lebih awal menunjukkan bahan itu tidak akan dikonsumsi populasi tersebut dalam waktu yang berguna.

Bila rasionya tinggi, keputusannya lugas: tahap biologis, yang ukurannya ditetapkan berdasarkan beban organik dan nitrogen. Bila rasionya sedang, keputusannya menyangkut waktu dan adaptasi, yang biasanya berarti penahanan biomassa yang lebih lama dan volume ekualisasi, bukan proses yang berbeda. Bila rasio terlarutnya benar-benar rendah pada air yang telah diuji dengan seed yang teradaptasi, pilihannya adalah antara memecah fraksi refrakter sebelum tahap biologis, dengan langkah oksidasi kimia seperti Fenton atau mikro-elektrolisis, dan menyisihkan residunya secara fisikokimia di ujung rangkaian. Kedua jalur itu dibahas pada halaman pengolahan kimia dan lanjutan, dan jalur mana yang berlaku ditentukan oleh senyawa di dalam airnya, bukan oleh rasionya semata.

Kesalahan umum

• Menganggap rasio sebagai ambang lulus untuk pengolahan biologis dan berhenti bertanya begitu angkanya di atas suatu ambang.
• Membandingkan BOD dan COD yang diukur pada sampel berbeda, atau pada sampel yang sama dengan pengenceran berbeda, padahal salah satunya berada di luar rentang kerjanya.
• Membaca BOD yang tertekan sebagai bukti adanya bahan refrakter tanpa memeriksa toksisitas, pH, dan oksidator residu.
• Membandingkan angka COD dari dua laboratorium yang memakai metode digesti atau penutupan klorida yang berbeda.
• Mengutip rasio air limbah mentah padahal pertanyaan yang diajukan menyangkut fraksi terlarut yang mencapai biologinya.
• Lupa bahwa angka desainnya adalah beban dan bukan konsentrasi: rasio yang sama pada debit dua kali lipat berarti masalah dua kali lipat.

Pemeriksaan mandiri sebelum rasio menentukan prosesnya

• Apakah uji COD vs BOD dijalankan pada sampel yang sama, pada waktu yang sama, oleh laboratorium yang sama?
• Apakah sampelnya mewakili beban yang akan dijumpai IPAL, termasuk hari produksi puncak dan bukan hari yang sepi?
• Apakah rasionya telah dihitung untuk sampel total maupun sampel yang disaring?
• Apakah sampelnya diperiksa terhadap inhibitor, dan apakah BOD dijalankan dengan seed yang teraklimatisasi bila menyangkut buangan industri?
• Apakah angka COD dikutip bersama metodenya, agar dapat dibandingkan dengan hasil sebelumnya?
• Apakah uji berdurasi lebih panjang atau uji respirometri telah dijalankan bila rasionya berada di rentang yang ambigu?
• Apakah baku mutu efluen telah dinyatakan, agar penyisihan yang disyaratkan dibaca dari izinnya dan bukan dari rasionya?
• Apakah bebannya, dalam kilogram per hari, dicatat bersama konsentrasinya?

Dari rasio menuju rangkaian pengolahan

Rasio adalah halaman pertama dari pertanyaan keterolahan, bukan halaman terakhirnya. Ia menyatakan apakah biologinya punya peluang sendirian, dan sisa jawabannya berasal dari senyawa spesifik, baku mutu efluen, debit, dan uji yang dijalankan pada air sebenarnya dengan seed yang sebenarnya. Bagan kualitas influen desain dan bagan baku mutu efluen ke rangkaian proses menetapkan kedua ujung perhitungan itu, dan bila fraksi refrakternya harus dipecah sebelum tahap biologis, halaman pengolahan kimia dan lanjutan menjelaskan peralatan dosing dan oksidasi yang melakukannya. Apa yang dapat disisihkan satu unit paket dari air Anda dikonfirmasi dengan pabrik untuk analisis influen dan baku mutu efluen Anda, bukan diasumsikan dari tabel.