Tiga cara menahan biologi
Membrane bioreactor (MBR) menjaga biologi tetap tersuspensi dan memisahkannya dengan membran alih-alih clarifier; membran adalah penghalang fisik terhadap padatan dan patogen. Moving-bed biofilm reactor (MBBR) menumbuhkan biologi sebagai biofilm pada media kecil yang terus digerakkan di dalam tangki, sehingga biomassa melekat dan bukan mengendap. Sequencing batch reactor (SBR) melakukan seluruh pengolahan dalam satu tangki secara siklus — isi, reaksi, endapkan, dekantasi — dan bukan dalam aliran kontinu melalui tangki-tangki terpisah.
Pilihan itu menetapkan wujud bagian IPAL lainnya: apakah clarifier sekunder diperlukan, berapa volume tangki yang dibutuhkan, dan apa yang harus dilakukan operator setiap hari.
Jejak dan volume tangki
MBR adalah yang paling ringkas dari ketiganya, karena pengolahan biologis dan pemisahan berbagi satu tangki dan clarifier sekunder dihilangkan. Peralatan MBR dipasok sebagai unit paket dari 0.5–10 m³/h (12–240 m³/hari), dengan jejak dari sekitar 3.5 × 1.5 × 2 m hingga 15 × 2.5 × 2.5 m.
MBBR dan SBR umumnya memerlukan volume tangki lebih besar untuk beban kerja yang sama. Volume tangki mengikuti V = Q × HRT, dan praktik nasional memberi 1–2 h waktu tinggal hidrolik untuk tangki anaerobik dan 0.5–3.0 h untuk tangki anoksik. SBR menambah satu kendala yang mudah terlewat: siklusnya butuh waktu untuk mengendapkan dan mendekantasi, sehingga tangki harus lebih besar daripada yang tersirat dari debit semata, dan bak ekualisasi di bagian hulu sudah lazim.
Kualitas efluen dan apa yang dapat dicapai masing-masing
Baku mutu efluen biasanya menentukan prosesnya sebelum hal lain. Terhadap GB 18918-2002, Grade 1A adalah yang terketat di antara grade yang diterbitkan pada bagan standar: COD 50 mg/L, BOD₅ 10 mg/L, padatan tersuspensi 10 mg/L, amonia-N 5 mg/L dan fosfor total 0.5 mg/L.
MBR mencapai Grade 1A secara langsung, karena membran menahan padatan yang akan lolos dari clarifier. Rangkaian A²/O atau MBBR konvensional mencapai Grade 1A hanya dengan pengolahan lanjutan sesudahnya — sedimentasi koagulasi, filter deep-bed dan disinfeksi. Grade 1B dan Grade 2 tidak terlalu menuntut, pada COD 60 dan 100 mg/L serta BOD₅ 20 dan 30 mg/L, dan rangkaian A/O yang lebih sederhana dengan clarifier sekunder bisa cukup bila hanya bahan organik yang dikendalikan.
Bila air hendak digunakan kembali dan bukan dibuang, prosesnya bergerak lebih jauh lagi: MBR dengan disinfeksi, dan MBR dengan reverse osmosis bila diperlukan tingkat desalinasi yang tinggi.
Penggunaan energi
Energi adalah harga yang dibayar untuk keringkasan MBR. Membran membutuhkan aerasi agar tetap bersih dan pemompaan untuk menarik permeat melewatinya, dan keduanya berjalan terus-menerus pada sebagian besar desain. MBBR menjaga biologi tetap bergerak dengan aerasi dan tidak memiliki membran untuk digerakkan, sehingga penggunaan energinya berada di antara keduanya. SBR hanya mengaerasi pada sebagian siklusnya, tetapi dekantasi dan pengendalian siklus menambah konsumsinya sendiri.
Situs ini tidak menerbitkan bagan energi, karena angka yang tersedia adalah agregat industri tanpa sumber standar, dan perbandingannya sengaja dibiarkan kualitatif. Aturan praktisnya adalah proses dengan kualitas efluen tertinggi cenderung menjadi proses dengan kebutuhan energi tertinggi.
Operasi dan pemeliharaan
Dua dari tiga proses memperkenalkan komponen aus yang tidak dimiliki proses ketiga. MBR memiliki membran yang perlu dibersihkan secara berkala dan akhirnya diganti, serta kinerjanya bergantung pada menjaga biologi dan pra-pengolahan tetap seimbang. MBBR memiliki saringan penahan media, dan media harus tetap berada di dalam tangki; kegagalan saringan menjadi masalah yang terlihat. SBR tidak memiliki membran dan tidak memiliki media, tetapi memiliki dekanter dan katup yang bergerak setiap siklus, serta sistem kendalinya harus andal karena seluruh IPAL berjalan menurut urutan.
Ketersediaan operator sama pentingnya dengan peralatannya. IPAL yang berjalan tanpa pengawasan dengan start dan stop satu tombol cocok untuk lokasi terpencil; IPAL yang memerlukan perhatian harian cocok untuk lokasi dengan staf terlatih. Pilihan harus mengikuti siapa yang benar-benar akan berada di sana.
Ketiga proses berdampingan
Perbandingan di bawah ini bukan penilaian. Setiap baris menjelaskan apa yang dilakukan proses berdasarkan cara menahan biologinya, dan rentang yang dikutip adalah rentang yang umum diberikan dan bukan nilai untuk proyek tertentu.
- Jejak — MBR adalah yang paling ringkas dari ketiganya, karena membran menggantikan clarifier sekunder. MBBR memerlukan clarifier di hilir untuk memisahkan padatan yang terlepas dari biofilm, dan SBR membawa langkah pemisahannya di dalam tangki yang sama, sehingga jejaknya berada di antara keduanya dan biasanya memerlukan bak ekualisasi di depannya.
- Konsentrasi padatan — MBR berjalan pada konsentrasi mixed liquor yang tinggi, umumnya dikutip 8 hingga 12 g/L untuk unit terendam, karena membran menahan semuanya dan tidak ada yang perlu mengendap. MBBR menahan sebagian besar biomassanya melekat pada media, sehingga konsentrasi tersuspensi di dalam tangki menjadi bagian yang jauh lebih kecil dan isian media itulah yang membawa biologi. SBR harus mengendapkan lumpurnya sendiri di dalam tangki tempatnya mengolah, yang menjaga konsentrasi kerjanya di bawah yang dibawa MBR.
- Kualitas efluen — MBR mencapai grade terketat pada bagan standar secara langsung, karena membran menahan padatan yang akan lolos dari clarifier. MBBR mencapai grade itu hanya dengan pengolahan lanjutan setelah tahap biologis, dan SBR mencapai penyisihan nitrogen melalui pengendalian siklusnya; bila grade terketat berlaku, SBR berbagi posisi MBBR yakni memerlukan tahap tersier di belakangnya.
- Operasi — komponen ausnya berbeda pada setiap kasus. MBR memiliki membran untuk dibersihkan berkala dan akhirnya diganti, dan kinerjanya bergantung pada menjaga biologi dan pra-pengolahan tetap seimbang. MBBR memiliki saringan penahan dan media yang harus tetap berada di dalam tangki. SBR memiliki dekanter dan katup yang bergerak pada setiap siklus, serta urutan kendali yang menjadi tumpuan seluruh IPAL.
- Rentang debit — unit MBR paket ditawarkan dari 12 hingga 240 m³/hari dan IPAL kontainer hingga 360 m³/hari. MBBR dan SBR biasanya menjadi pilihan yang lebih baik pada debit yang lebih besar, ketika volume tangki dan biaya sipil lebih menentukan daripada keringkasan, atau ketika baku mutu efluen cukup longgar sehingga membran tidak diperlukan.
Rentang seperti yang dikutip di atas adalah rentang yang umum diberikan dalam literatur dan dalam pengalaman operasi, dan sebaiknya dibaca sebagai metode awal dan bukan sebagai spesifikasi, karena angka yang berlaku untuk suatu IPAL tertentu adalah milik air dan biologinya sendiri.
Proses mana pada debit berapa
Pada debit kecil, perhitungan nilai sering mengarah ke MBR. Bagan baku mutu efluen mencatat bahwa MBR menghilangkan clarifier sekunder dan memakan ruang lebih sedikit, dan bahwa meskipun penggunaan energi dan penggantian membran lebih mahal, pada debit kecil MBR sering menjadi nilai yang lebih baik. Rentang paket yang ditawarkan di sini mencakup 12–240 m³/hari untuk MBR dan 12–360 m³/hari untuk IPAL kontainer, yang merupakan debit tempat sebagian besar IPAL paket dijual.
Pada debit yang lebih besar, argumennya berubah. Bila standarnya bukan yang terketat dan lahan tersedia, MBBR atau rangkaian A/O dengan clarifier dapat memberikan kualitas yang dibutuhkan dengan biaya membran yang lebih rendah. SBR cocok untuk lokasi tempat satu tangki dan jadwal batch lebih disukai daripada rangkaian kontinu, dan tempat operator dapat mengikuti siklusnya.