Desain Reaktor SBR: Volume, Siklus, F/M, dan Kebutuhan Oksigen

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

Prinsip

Sequencing Batch Reactor (SBR) beroperasi seluruhnya dalam satu tangki yang berisi isi (fill), aerasi (react), mengendap (settle), dan mengalirkan (decant) secara berurutan. Volume ditentukan oleh batas yang lebih besar antara beban organik (F/M) dan hidrolik (waktu dekant). Artikel ini menghitung volume total, HRT, F/M, SRT, dan kebutuhan oksigen (AOR) beserta daya blower.

Rumus dasar

T_c = 24/N (jam/siklus) · beban_BOD = Q×BOD/1000 (kg/hari) · V_F/M = beban_BOD/(F/M×MLSS) · V_hid = Q/(N×fd) (fd = fraksi dekant) · V_t = max(V_F/M, V_hid) · HRT = V_t/Q×24 (jam) · F/M = beban_BOD/(V_t×MLSS) (kg/kg·hari) · SRT = 100/wast (hari) · beban_O₂ = Q×(BOD−20)/1000; N_nit = Q×(TKN−5)/1000; VSS = 0,3×beban_O₂; AOR = 0,9×beban_O₂ + 4,57×N_nit − 1,42×VSS (kg O₂/hari) · tar = max(0,1; t_r)×N (jam aerasi/hari) · O₂h = AOR/tar (kg O₂/jam) · kW = O₂h/SAE; udara = O₂h/0,28/60 (m³/menit)

N = siklus/hari, nb = jumlah tangki, fd = fraksi dekant (0,25 khas), MLSS (g/L), wast = laju buangan lumpur (%), SAE = efisiensi aerasi (2 kg O₂/kWh). Kecepatan jatuh lumpur v_s = 3,6/(SVI/100); kecepatan dekant izin = 0,5×v_s.

Contoh

Q = 4800 m³/hari, BOD = 250, TKN = 45, N = 4, nb = 2, fd = 0,25, MLSS = 3,5, F/M = 0,1, h_max = 5, SVI = 120, wast = 5, SAE = 2, t_r = 2,25: T_c = 6 jam; beban_BOD = 1200; V_F/M = 1200/(0,1×3,5) = 3429; V_hid = 4800/(4×0,25) = 4800; V_t = 4800 m³ (diikat hidrolik); V_b = 2400; A_b = 480; sisi = 21,9 m; HRT = 24 jam; F/M = 1200/(4800×3,5) = 0,071 (0,05–0,30 OK); SRT = 20 hari; dH = 1,25; beban_O₂ = 1104; N_nit = 192; VSS = 331; AOR = 0,9×1104+4,57×192−1,42×331 = 1401 kg O₂/hari; tar = 2,25×4 = 9; O₂h = 155,6; kW = 77,8; udara = 9,26 m³/menit; v_s = 3,0, v_iz = 1,5 (dekant 1,25 ≤ 1,5 OK).

5 kesalahan desain

1. F/M < 0,05: biomassa berlebih → turunkan fraksi dekant atau tambah siklus
2. F/M > 0,30: terlalu sedikit biomassa → naikkan MLSS atau volume
3. SRT < 10 hari: nitrifikasi gagal → turunkan buangan lumpur
4. fd > 0,40: blanket kehilangan bebas → kekeruhan efluen naik saat puncak
5. Dekant lebih cepat dari v_s: lumpur terbawa → perpanjang fase decant atau perbaiki SVI

Tips operasi

Gunakan kalkulator SBR dari debit, BOD, TKN, dan siklus untuk dapat volume, HRT, F/M, SRT, dan daya blower. Cocokkan dengan lumpur aktif konvensional bila lahan memadai; bandingkan dengan regulasi lokal (PermenLHK, QCVN). Pasangkan level ultrasonik, DO optik, MLSS, dan turbiditas efluen.

Kesimpulan

SBR: V_t = max(V_F/M, V_hid), HRT = V_t/Q×24, F/M = beban/(V_t×MLSS), dan AOR = 0,9×BOD_rem+4,57×N_nit−1,42×VSS. Volume sering diikat hidrolik (waktu dekant), bukan F/M.