Penghilangan Fosfor Kimia: Dosis Fe/Al, Lumpur, dan Kebutuhan Alkali

Target: insinyur desain stasiun pengolahan air limbah (municipal & industri) di Vietnam, Indonesia, Malaysia, dan Thailand Waktu baca: ~8 menit Alat terkait: Dosis P kimia · Panduan desain

Prinsip

Penghilangan fosfor (TP) hingga <0,5 mg/L hampir selalu butuh koagulan logam: alum (Al), ferrik klorida (FeCl₃), atau ferus sulfat (FeSO₄). Logam membentuk presipitat hidroksida yang mengikat P. Dua angka mengikat desain: rasio mol logam/P (MeP) dan fraksi logam aktif dalam produk komersial (frac). Artikel ini menghitung dosis produk, lumpur kering, dan kebutuhan alkali (NaOH) bila alkalinitas terkuras.

Rumus dasar

molP = Q×(TP_in−TP_out)/M_P (M_P=30,97 g/mol; mol/d) · logam_mol = molP×MeP×ferCorr (ferCorr=1,0 Al; 1,5 bila Fe²⁺ harus dioksidasi ke Fe³⁺) · massa_logam = logam_mol×AW/1000 (kg/d; AW Al=26,98, Fe=55,85) · produk = massa_logam/1000/frac (kg produk/d; frac = fraksi logam aktif) · dosis = produk×1000/Q (mg/L) · lumpur = massa_logam/1000×(hyd/AW) (kg DS/d; hyd = berat molekul hidroksida) · alkali_terpakai = alkFac×logam_mol/1000 (kg CaCO₃/d; alkFac≈50 Al) · NaOH = max(0; alkalinitas_net)×NAOH_FAC (bila negatif) · Karbon (denit): nDen=Q×(TKN−nAssim−TN_out)/1000 (kg N/d); nAssim=0,05×(BOD_in−BOD_out) s.d. 0,124×yObs; COD=nDen×2,86 (kg/d); massa_karbon=COD/ceq (ceq metanol≈1,5); pompa=massa_karbon/cden/24 (L/h)

MeP khas: 1,0–1,5 mol/mol untuk Al, 1,0 untuk Fe (stoikiometri + kelebihan). frac alum komersial ≈0,09 (≈17 % Al₂O₃), ferrik klorida ≈0,34 (≈34 % Fe). hyd Al(OH)₃≈78, Fe(OH)₃≈107. Presipitasi mengonsumsi alkalinitas ~0,4–0,6 mol CaCO₃ per mol logam.

Contoh

Q = 20000 m³/d, TP_in = 8, TP_out = 0,5 mg/L, MeP = 1,5, alum (AW=27, frac=0,09, hyd=78, alkFac=50), ferCorr=1: molP = 20000×7,5/30,97 = 4843; logam_mol = 4843×1,5 = 7265; massa_logam = 7265×27/1000 = 196 kg Al/d; produk = 196/0,09 = 2178 kg alum/d; dosis = 2178×1000/20000 = 108,9 mg/L; lumpur = 196×(78/27) = 566 kg DS/d; alkali_terpakai = 50×7265/1000 = 363 kg CaCO₃/d. Bila alkalinitas masuk 100 mg/L (=2000 kg CaCO₃/d), net positif → tak perlu NaOH. Bila alkalinitas masuk <18 mg/L, net negatif → tambah NaOH.

5 kesalahan desain

1. MeP terlalu rendah: P lolos → naikkan ke 1,2–1,5 (Al) atau pastikan Fe²⁺ teroksidasi (ferCorr 1,5)
2. Lupa alkalinitas: presipitasi menguras basa → pH jatuh, flok hancur; sediakan NaOH bila alkalinitas <30 mg/L
3. frac produk salah: dosis meleset 3× bila pakai %Al₂O₃ vs %Al → pakai frac logam aktif
4. Lumpur tak dihitung: 500+ kg DS/d butuh pengeringan lumpur → cek kapasitas thickener
5. FeSO₄ tanpa oksidasi: Fe²⁺ lambat mengendap → ferCorr 1,5 atau klorinasi pra

Tips operasi

Gunakan kalkulator dosis P dari debit, TP masuk/keluar, dan jenis koagulan untuk dapat dosis, lumpur, dan NaOH. Cocokkan dengan desain A²/O (bio-P murah dulu) dan clarifier sekunder (pengendapan flok). Pasangkan doimeter online, pH/ORP, dan flow meter pompa dosing.

Kesimpulan

Dosis P kimia: produk = Q×(TP_in−TP_out)×AW/(30,97×1000×frac), lalu cek alkalinitas (tambah NaOH bila negatif) dan lumpur kering. Fe²⁺ butuh ferCorr 1,5; Al butuh alkFac≈50. Bio-P di A²/O lebih murah — pakai kimia hanya untuk sisa.