Pengolahan air limbah industri mencakup mekanisme dan proses yang digunakan untuk mengolah air yang telah terkontaminasi dalam beberapa cara oleh kegiatan industri atau komersial antropogenik sebelum dilepaskan ke lingkungan atau digunakan kembali.
Sebagian besar industri menghasilkan beberapa limbah basah meskipun tren terbaru di negara maju telah meminimalkan produksi tersebut atau mendaur ulang limbah tersebut dalam proses produksi. Namun, banyak industri tetap bergantung pada proses yang menghasilkan air limbah.
Sumber air limbah industriBir adalah minuman fermentasi dengan kadar alkohol rendah yang terbuat dari berbagai jenis biji-bijian. Jelai mendominasi, tetapi gandum, jagung, dan biji-bijian lainnya dapat digunakan. Langkah-langkah produksi meliputi:
• Produksi dan penanganan malt: pengiriman dan pembersihan biji-bijian; seduhan biji-bijian dalam air untuk memulai perkecambahan; pertumbuhan akar kecil dan pengembangan enzim (yang mengubah pati menjadi maltosa); pembakaran dan pemolesan malt untuk menghilangkan akar kecil; penyimpanan malt yang sudah dibersihkan
• Produksi wort: menggiling malt menjadi gandum; mencampur gandum dengan air untuk menghasilkan mash di mash tun; pemanasan mash untuk mengaktifkan enzim; pemisahan residu gandum di lauter tun untuk meninggalkan wort cair; merebus wort dengan hop; pemisahan wort dari
trub/hot break (residu yang diendapkan), dengan bagian cair dari trub dikembalikan
ke bak lauter dan hop yang terbuang ke bejana pengumpul; dan pendinginan wort
• Produksi bir: penambahan ragi ke wort yang didinginkan; fermentasi; pemisahan ragi bekas
dengan penyaringan, sentrifugasi atau pengendapan; pembotolan atau kegging.
Konsumsi air untuk brewery umumnya berkisar 4–8 meter kubik per meter kubik (m3/m3) bir yang dihasilkan.
Pabrik bir dapat mencapai pembuangan limbah sebesar 3-5 m3/m3 dari bir yang dijual (tidak termasuk air pendingin). Limbah yang tidak diolah biasanya mengandung padatan tersuspensi dalam kisaran 10–60 miligram per liter (mg/l), kebutuhan oksigen biokimia (BOD) dalam kisaran 1.000–1.500 mg/l, kebutuhan oksigen kimia (COD) dalam kisaran 1.800– 3.000 mg/l,
dan nitrogen dalam kisaran 30–100 mg/l. Fosfor juga dapat hadir pada konsentrasi urutan 10-30 mg/l. Efluen dari langkah-langkah proses individu adalah variabel. Misalnya, pencucian botol menghasilkan limbah dalam jumlah besar yang, bagaimanapun, hanya mengandung sebagian kecil dari total bahan organik yang dikeluarkan dari tempat pembuatan bir. Limbah dari fermentasi
dan penyaringan mengandung bahan organik dan BOD yang tinggi tetapi volumenya rendah, terhitung sekitar 3% dari total volume air limbah tetapi 97% dari BOD. PH efluen rata-rata sekitar 7 untuk efluen gabungan tetapi dapat berfluktuasi dari 3 hingga 12 tergantung pada penggunaan bahan pembersih asam dan basa. Temperatur limbah rata-rata sekitar 30°C.
Industri susu
Industri susu melibatkan pengolahan susu mentah menjadi produk seperti susu konsumen, mentega, keju, yogurt, susu kental, susu kering (susu bubuk), dan es krim, menggunakan proses seperti pendinginan, pasteurisasi, dan homogenisasi. Produk sampingan yang khas termasuk buttermilk, whey, dan turunannya.
Karakteristik Limbah
Limbah susu mengandung gula terlarut dan protein, lemak, dan kemungkinan residu aditif. Parameter kuncinya adalah kebutuhan oksigen biokimia (BOD), dengan rata-rata berkisar antara 0,8 hingga 2,5 kilogram per metrik ton (kg/t) susu dalam limbah yang tidak diolah; kebutuhan oksigen kimia (COD), yang biasanya sekitar 1,5 kali tingkat BOD; total padatan tersuspensi, pada 100–1.000 miligram per liter (mg/l); total padatan terlarut: fosfor (10–100 mg/l), dan nitrogen (sekitar 6% dari tingkat BOD). Produksi krim, mentega, keju, dan whey merupakan sumber utama BOD dalam air limbah. Setara beban limbah dari konstituen susu spesifik adalah: 1 kg lemak susu = 3 kg COD; 1 kg laktosa = 1,13 kg COD; dan 1 kg protein = 1,36 kg COD. Air limbah mungkin mengandung patogen dari bahan yang terkontaminasi atau proses produksi. Produk susu sering menimbulkan bau dan, dalam beberapa kasus, debu, yang perlu dikendalikan. Sebagian besar limbah padat dapat diolah menjadi produk dan produk sampingan lainnya.
Industri pulp dan kertas
Industri pulp dan kertas merupakan salah satu sektor industri tertua dan inti di dunia. Pentingnya sosial ekonomi kertas memiliki nilai tersendiri bagi pembangunan negara karena berkaitan langsung dengan pertumbuhan industri dan ekonomi negara. Manufaktur kertas adalah industri yang sangat padat modal, energi dan air. Ini juga merupakan proses yang sangat berpolusi dan membutuhkan investasi besar dalam peralatan pengendalian polusi.
Pabrik pulp dan kertas adalah sektor industri utama yang menggunakan sejumlah besar bahan lignoselulosa dan air selama proses manufaktur, dan melepaskan asam lignosulfonat terklorinasi, asam resin terklorinasi, fenol terklorinasi dan hidrokarbon terklorinasi dalam limbah. Sekitar 500 senyawa organik terklorinasi yang berbeda telah diidentifikasi termasuk kloroform, klorat, asam resin, hidrokarbon terklorinasi, fenol, katekol, guaiakol, furan, dioksin, siringol, vanilin, dll. Senyawa ini terbentuk sebagai hasil reaksi antara sisa lignin dari kayu serat dan senyawa klorin/klorin yang digunakan untuk pemutihan. Senyawa berwarna dan Halogen Organik yang Dapat Diserap (AOX) yang dilepaskan dari pabrik pulp dan kertas ke lingkungan menimbulkan banyak masalah. Pembuatan pulp kayu dan produksi produk kertas menghasilkan sejumlah besar polutan yang dicirikan oleh Biochemical Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), Suspended Solids (SS), toksisitas, dan warna ketika limbah yang tidak diolah atau diolah dengan buruk dibuang ke perairan penerima. Efluen beracun bagi organisme akuatik dan menunjukkan efek mutagenik yang kuat dan gangguan fisiologis.
Industri besi dan baja
Produksi besi dari bijihnya melibatkan reaksi reduksi yang kuat dalam tanur tinggi. Air pendingin pasti terkontaminasi dengan produk terutama amonia dan sianida. Produksi kokas dari batubara di pabrik kokas juga membutuhkan pendinginan air dan penggunaan air dalam pemisahan produk sampingan. Kontaminasi aliran limbah termasuk produk gasifikasi seperti benzena, naftalena, antrasena, sianida, amonia, fenol, kresol bersama dengan berbagai senyawa organik yang lebih kompleks yang secara kolektif dikenal sebagai hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH).
Konversi besi atau baja menjadi lembaran, kawat atau batang membutuhkan tahap transformasi mekanik panas dan dingin yang sering menggunakan air sebagai pelumas dan pendingin. Kontaminan termasuk minyak hidrolik, lemak dan padatan partikulat. Perlakuan akhir dari produk besi dan baja sebelum penjualan selanjutnya ke manufaktur termasuk pengawetan dalam asam mineral kuat untuk menghilangkan karat dan mempersiapkan permukaan untuk pelapisan timah atau krom atau untuk perawatan permukaan lainnya seperti galvanisasi atau pengecatan. Dua asam yang biasa digunakan adalah asam klorida dan asam sulfat. Air limbah termasuk air bilasan asam bersama-sama dengan asam limbah. Meskipun banyak pabrik mengoperasikan pabrik pemulihan asam, (terutama yang menggunakan asam klorida), di mana asam mineral direbus jauh dari garam besi, masih ada sejumlah besar asam besi sulfat atau besi klorida yang harus dibuang. Banyak air limbah industri baja yang terkontaminasi oleh minyak hidrolik juga dikenal sebagai minyak larut.
Tambang dan tambang
Air limbah utama yang terkait dengan tambang dan penggalian adalah bubur partikel batuan dalam air. Ini timbul dari hujan yang mencuci permukaan yang terbuka dan jalan angkut dan juga dari pencucian batu dan proses perataan. Volume air bisa sangat tinggi, terutama yang berhubungan dengan curah hujan di lokasi yang besar. Beberapa operasi pemisahan khusus, seperti pencucian batubara untuk memisahkan batubara dari batuan asli menggunakan gradien densitas, dapat menghasilkan air limbah yang terkontaminasi oleh hematit dan surfaktan partikulat halus. Oli dan oli hidrolik juga merupakan kontaminan umum. Air limbah dari tambang logam dan pabrik pemulihan bijih pasti terkontaminasi oleh mineral yang ada dalam formasi batuan asli. Setelah penghancuran dan ekstraksi bahan yang diinginkan, bahan yang tidak diinginkan dapat terkontaminasi dalam air limbah. Untuk tambang logam, ini dapat mencakup logam yang tidak diinginkan seperti seng dan bahan lain seperti arsenik. Ekstraksi logam bernilai tinggi seperti emas dan perak dapat menghasilkan slime yang mengandung partikel yang sangat halus di mana penghilangan kontaminan secara fisik menjadi sangat sulit.
Industri makanan
Air limbah yang dihasilkan dari operasi pertanian dan makanan memiliki karakteristik khas yang membedakannya dari air limbah kota biasa yang dikelola oleh pabrik pengolahan air limbah publik atau swasta di seluruh dunia: dapat terurai secara hayati dan tidak beracun, tetapi memiliki konsentrasi permintaan oksigen biokimia (BOD) yang tinggi dan tersuspensi padatan (SS).[1] Konstituen air limbah pertanian dan makanan seringkali rumit untuk diprediksi karena perbedaan BOD dan pH dalam limbah dari sayuran, buah, dan produk daging dan karena sifat musiman dari pemrosesan makanan dan pascapanen.
Pengolahan makanan dari bahan mentah membutuhkan volume besar air bermutu tinggi. Pencucian sayuran menghasilkan air dengan muatan partikel yang tinggi dan beberapa bahan organik terlarut. Mungkin juga mengandung surfaktan.
Penyembelihan dan pengolahan hewan menghasilkan limbah organik yang sangat kuat dari cairan tubuh, seperti darah, dan isi usus. Air limbah ini sering terkontaminasi oleh antibiotik dan hormon pertumbuhan yang signifikan dari hewan dan oleh berbagai pestisida yang digunakan untuk mengendalikan parasit eksternal. Residu insektisida dalam bulu domba adalah masalah khusus dalam mengolah air yang dihasilkan dalam pengolahan wol.
Pengolahan makanan untuk dijual menghasilkan limbah yang dihasilkan dari memasak yang seringkali kaya akan bahan organik tumbuhan dan mungkin juga mengandung garam, perasa, bahan pewarna dan asam atau alkali. Jumlah minyak atau lemak yang sangat signifikan juga mungkin ada.
Industri kimia organik kompleks
Berbagai industri memproduksi atau menggunakan bahan kimia organik kompleks. Ini termasuk pestisida, obat-obatan, cat dan pewarna, petro-kimia, deterjen, plastik, polusi kertas, dll. Air limbah dapat terkontaminasi oleh bahan baku, produk sampingan, bahan produk dalam bentuk larut atau partikulat, bahan pencuci dan pembersih , pelarut dan produk bernilai tambah seperti plasticizer.
Industri nuklir
Produksi limbah dari industri nuklir dan radio-kimia diperlakukan sebagai limbah Radioaktif.
Pengolahan air
Pengolahan air untuk produksi air minum ditangani di tempat lain. (Lihat pemurnian air.) Banyak industri memiliki kebutuhan untuk mengolah air untuk mendapatkan air berkualitas sangat tinggi untuk tujuan yang menuntut. Pengolahan air menghasilkan lumpur organik dan mineral dari filtrasi dan sedimentasi. Pertukaran ion menggunakan resin alami atau sintetis menghilangkan ion kalsium, magnesium, dan karbonat dari air, menggantikannya dengan ion hidrogen dan hidroksil. Regenerasi kolom penukar ion dengan asam kuat dan basa menghasilkan air limbah yang kaya akan ion kesadahan yang mudah diendapkan, terutama bila bercampur dengan air limbah lainnya.
Pengolahan air limbah industri
Berbagai jenis kontaminasi air limbah memerlukan berbagai strategi untuk menghilangkan kontaminasi.[2][3]
Penghapusan padatan
Sebagian besar padatan dapat dihilangkan dengan menggunakan teknik sedimentasi sederhana dengan padatan yang diperoleh kembali sebagai bubur atau lumpur. Padatan yang sangat halus dan padatan dengan densitas mendekati densitas air menimbulkan masalah khusus. Dalam kasus seperti itu, filtrasi atau ultrafiltrasi mungkin diperlukan. Meskipun, flokulasi dapat digunakan, menggunakan garam tawas atau penambahan polielektrolit.
Penghapusan minyak dan lemak
Pemisah minyak-air API khas yang digunakan di banyak industri
Banyak minyak dapat diperoleh kembali dari permukaan air terbuka dengan alat skimming. Dianggap sebagai cara yang dapat diandalkan dan murah untuk menghilangkan minyak, gemuk, dan hidrokarbon lainnya dari air, skimmer minyak terkadang dapat mencapai tingkat kemurnian air yang diinginkan. Di lain waktu, skimming juga merupakan metode hemat biaya untuk menghilangkan sebagian besar minyak sebelum menggunakan filter membran dan proses kimia. Skimmer akan mencegah penyaring menjadi buta sebelum waktunya dan menekan biaya bahan kimia karena minyak yang diproses lebih sedikit.
Karena skimming gemuk melibatkan hidrokarbon dengan viskositas yang lebih tinggi, skimmer harus dilengkapi dengan pemanas yang cukup kuat untuk menjaga agar cairan gemuk tetap keluar. Jika lemak mengambang terbentuk menjadi gumpalan padat atau tikar, batang semprot, aerator, atau peralatan mekanis dapat digunakan untuk memudahkan pembuangan.[4]
Namun, oli hidrolik dan sebagian besar oli yang telah terdegradasi sampai batas tertentu juga akan memiliki komponen yang dapat larut atau teremulsi yang memerlukan perawatan lebih lanjut untuk dihilangkan. Melarutkan atau mengemulsi minyak menggunakan surfaktan atau pelarut biasanya memperburuk masalah daripada menyelesaikannya, menghasilkan air limbah yang lebih sulit untuk diolah.
Air limbah dari industri skala besar seperti kilang minyak, pabrik petrokimia, pabrik kimia, dan pabrik pengolahan gas alam umumnya mengandung minyak dan padatan tersuspensi dalam jumlah kotor. Industri tersebut menggunakan perangkat yang dikenal sebagai pemisah minyak-air API yang dirancang untuk memisahkan minyak dan padatan tersuspensi dari limbah air limbahnya. Nama ini berasal dari fakta bahwa pemisah tersebut dirancang sesuai dengan standar yang diterbitkan oleh American Petroleum Institute (API).[3][5]
Pemisah API adalah perangkat pemisahan gravitasi yang dirancang dengan menggunakan Hukum Stokes untuk menentukan kecepatan naik tetesan minyak berdasarkan kepadatan dan ukurannya. Desain didasarkan pada perbedaan berat jenis antara minyak dan air limbah karena perbedaan itu jauh lebih kecil daripada perbedaan berat jenis antara padatan tersuspensi dan air. Padatan tersuspensi mengendap di dasar separator sebagai lapisan sedimen, minyak naik ke atas separator dan air limbah yang telah dibersihkan berada di lapisan tengah antara lapisan minyak dan padatan.[3]
Biasanya, lapisan minyak dihilangkan dan selanjutnya diproses ulang atau dibuang, dan lapisan sedimen bawah dihilangkan dengan rantai dan pengikis terbang (atau perangkat serupa) dan pompa lumpur. Lapisan air dikirim ke pengolahan lebih lanjut yang biasanya terdiri dari modul Elektroflotasi untuk menghilangkan sisa minyak tambahan dan kemudian ke beberapa jenis unit pengolahan biologis untuk menghilangkan senyawa kimia terlarut yang tidak diinginkan.
Pemisah pelat paralel yang khas
Pemisah pelat paralel[6] mirip dengan pemisah API tetapi termasuk rakitan pelat paralel yang dimiringkan (juga dikenal sebagai paket paralel). Pelat paralel menyediakan lebih banyak permukaan untuk tetesan minyak tersuspensi untuk bergabung menjadi butiran yang lebih besar. Pemisah seperti itu masih bergantung pada berat jenis antara minyak tersuspensi dan air. Namun, pelat paralel meningkatkan tingkat pemisahan minyak-air. Hasilnya adalah pemisah pelat paralel membutuhkan ruang yang jauh lebih sedikit daripada pemisah API konvensional untuk mencapai tingkat pemisahan yang sama.
Penghapusan bahan organik yang dapat terurai
Bahan organik biodegradable yang berasal dari tumbuhan atau hewan biasanya dapat diolah dengan menggunakan proses pengolahan air limbah konvensional yang diperluas seperti lumpur aktif atau trickling filter.[2][3] Masalah dapat muncul jika air limbah diencerkan secara berlebihan dengan air cucian atau sangat pekat seperti darah murni atau susu. Kehadiran bahan pembersih, desinfektan, pestisida, atau antibiotik dapat berdampak buruk pada proses perawatan.
Proses lumpur aktif
Diagram skematik umum dari proses lumpur aktif.
Lumpur aktif adalah proses biokimia untuk mengolah limbah dan air limbah industri yang menggunakan udara (atau oksigen) dan mikroorganisme untuk mengoksidasi polutan organik secara biologis, menghasilkan lumpur limbah (atau flok) yang mengandung bahan teroksidasi. Secara umum, proses lumpur aktif meliputi:
Tangki aerasi di mana udara (atau oksigen) disuntikkan dan dicampur secara menyeluruh ke dalam air limbah.
Sebuah tangki pengendapan (biasanya disebut sebagai "clarifier" atau "settler") untuk memungkinkan lumpur limbah mengendap. Sebagian dari lumpur limbah didaur ulang ke tangki aerasi dan lumpur limbah yang tersisa dibuang untuk pengolahan lebih lanjut dan pembuangan akhir.
Proses filter menetes
Penampang skematis dari permukaan kontak media unggun dalam filter tetesan
Sebuah filter menetes terdiri dari lapisan batu, kerikil, terak, lumut gambut, atau media plastik di mana air limbah mengalir ke bawah dan kontak lapisan (atau film) lendir mikroba yang menutupi media tempat tidur. Kondisi aerobik dipertahankan dengan aliran udara paksa melalui tempat tidur atau dengan konveksi alami udara. Prosesnya melibatkan adsorpsi senyawa organik dalam air limbah oleh lapisan lendir mikroba, difusi udara ke dalam lapisan lendir untuk menyediakan oksigen yang dibutuhkan untuk oksidasi biokimia senyawa organik. Produk akhir termasuk gas karbon dioksida, air dan produk oksidasi lainnya. Saat lapisan lendir mengental, menjadi sulit bagi udara untuk menembus lapisan dan lapisan anaerobik bagian dalam terbentuk.
Komponen dari sistem trickling filter yang lengkap adalah: komponen fundamental:
- Sebuah tempat tidur media filter di mana lapisan lendir mikroba dipromosikan dan dikembangkan.
- Sebuah selungkup atau wadah yang menampung tempat tidur media filter.
- Sebuah sistem untuk mendistribusikan aliran air limbah melalui media filter.
- Sebuah sistem untuk menghilangkan dan membuang lumpur dari limbah yang diolah.
Pengolahan limbah atau air limbah lainnya dengan filter menetes adalah salah satu teknologi pengolahan tertua dan paling baik dicirikan.
Trikling filter juga sering disebut sebagai trickle filter, trickling biofilter, biofilter, biologis filter atau biologis trickling filter.
Perawatan organik lainnya
Bahan organik sintetis termasuk pelarut, cat, obat-obatan, pestisida, produk kokas dan sebagainya bisa sangat sulit untuk diolah. Metode perawatan seringkali khusus untuk bahan yang dirawat. Metode meliputi Pemrosesan Oksidasi Tingkat Lanjut, distilasi, adsorpsi, vitrifikasi, insinerasi, imobilisasi kimia, atau pembuangan TPA. Beberapa bahan seperti beberapa deterjen mungkin dapat mengalami degradasi biologis dan dalam kasus seperti itu, bentuk pengolahan air limbah yang dimodifikasi dapat digunakan.
Pengobatan asam dan basa
Asam dan basa biasanya dapat dinetralkan dalam kondisi yang terkendali. Netralisasi sering menghasilkan endapan yang memerlukan perlakuan sebagai residu padat yang mungkin juga beracun. Dalam beberapa kasus, gas dapat berkembang membutuhkan perawatan untuk aliran gas. Beberapa bentuk perawatan lain biasanya diperlukan setelah netralisasi.
Aliran limbah yang kaya akan ion kesadahan seperti dari proses de-ionisasi dapat dengan mudah kehilangan ion kesadahan dalam penumpukan garam kalsium dan magnesium yang diendapkan. Proses presipitasi ini dapat menyebabkan bulu-bulu yang parah pada pipa dan dapat, dalam kasus yang ekstrim, menyebabkan penyumbatan pipa pembuangan. Pipa pembuangan laut industri berdiameter 1 meter yang melayani kompleks bahan kimia utama diblokir oleh garam semacam itu pada tahun 1970-an. Pengolahannya adalah dengan konsentrasi air limbah de-ionisasi dan pembuangan ke tempat pembuangan akhir atau dengan pengelolaan pH yang hati-hati dari air limbah yang dilepaskan.
Perawatan bahan beracun
Bahan beracun termasuk banyak bahan organik, logam (seperti seng, perak, kadmium, talium, dll.) asam, alkali, elemen non-logam (seperti arsenik atau selenium) umumnya tahan terhadap proses biologis kecuali sangat encer. Logam sering dapat diendapkan dengan mengubah pH atau dengan perlakuan dengan bahan kimia lainnya. Namun, banyak yang resisten terhadap pengobatan atau mitigasi dan mungkin memerlukan konsentrasi yang diikuti dengan penimbunan atau daur ulang. Organik terlarut dapat dibakar di dalam air limbah dengan Proses Oksidasi Lanjut.
Referensi
^ Badan Lingkungan Eropa. Kopenhagen, Denmark. "Indikator: Permintaan oksigen biokimia di sungai (2001."
^ a b Tchobanoglous, G., Burton, FL, dan Stensel, HD (2003). Rekayasa Air Limbah (Penggunaan Kembali Pembuangan Pengolahan) / Metcalf & Eddy, Inc. (edisi ke-4). Perusahaan Buku McGraw-Hill. ISBN 07-041878-0.
^ a b c d Beychok, Milton R. (1967). Limbah Berair dari Pabrik Minyak dan Petrokimia (edisi ke-1). John Wiley & Sons. LCCN 67019834.
^ Berita Air dan Air Limbah, Mei 2004 ( http://wwn-online.com/articles/50898/ )
^ American Petroleum Institute (API) (Februari 1990). Pengelolaan Debit Air: Desain dan Pengoperasian Pemisah Minyak-Air (Edisi ke-1). Institut Perminyakan Amerika.
^ a b Beychok, Milton R. (Desember 1971). "Pengolahan air limbah". Pengolahan Hidrokarbon: 109-112. ISSN 0818-8190.
Sumber daya
Artikel ini dibuat menggunakan bahan-bahan dari Wikipedia - Klik di sini untuk membaca artikel Wikipedia terkait tentang Pengolahan Air Limbah Industri.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar