(Modelling and Optimization COD Removal in the Wastewater Treatment of Integrated Dissolving Pulp-Kraft Pulp and Paper Mill)
Oleh : Johan Prabowo Hadinoto (22/509604/PTK/14915) – Magister Teknik Kimia
INTISARI
Meningkatnya perhatian global terhadap isu lingkungan dan keberlanjutan, limbah cair harus diproses untuk memenuhi standar baku mutu sebelum dibuang ke lingkungan. Instalasi pengolahan air limbah (IPAL) pada Asia Pacific Resources International Limited (APRIL) dirancang untuk mengolah padatan tersuspensi dan zat organik dalam air limbah dari industri pulp larut, pulp kraft, dan kertas terintegrasi. Di samping banyaknya penelitian mengenai parameter biokinetika pada air limbah pabrik pulp kraft dan kertas, penelitian yang dilakukan mengenai limbah pulp larut secara signifikan lebih sedikit.
Penelitian ini menganalisis kinetika pertumbuhan biomassa dan konsumsi substrat dalam lumpur aktif secara aerob. Koefisien kinetika biodegradasi ditentukan dari data historikal operasional pseudo-steady-state dan divalidasi menggunakan eksperimen batch skala laboratorium menggunakan air limbah yang telah diaklimatisasi dan lumpur aktif kultur campuran. Mixed liquor volatile suspended solid (MLVSS) dan kebutuhan oksigen kimia terlarut (sCOD) dipantau untuk merepresentasikan pertumbuhan biomassa dan profil konsumsi substrat. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi dampak dari dua mode produksi: Kraft Pulp Campaign (KP) dan Dissolving Pulp Campaign (DP).
Model matematis yang representatif diformulasikan sebagai alat simulasi untuk memprediksi kualitas limbah dan menentukan strategi skenario perbaikan. Penelitian ini menyajikan hasil simulasi pemodelan menggunakan MATLAB Simulink. Simulasi model digunakan untuk memprediksi dan menilai pengaruh suhu, peningkatan laju influen dan konsentrasi sCOD, serta rasio daur ulang lumpur terhadap efisiensi penyisihan COD. Berdasarkan prediksi model, suhu optimum berada pada kisaran 30-40°C. Untuk mengatasi konsentrasi COD influen yang lebih tinggi, waktu tinggal lumpur (SRT) yang lebih lama harus diterapkan untuk meningkatkan penyisihan COD lebih lanjut. Untuk mengatasi laju alir influen yang lebih tinggi, konsentrasi biomassa dalam sistem harus ditingkatkan dengan meningkatkan rasio daur ulang hingga 100%. Model ini dapat diperbaiki dengan mempertimbangkan dampak parameter operasional lainnya dan inisiatif optimasi biaya di masa mendatang.
Kata kunci: lumpur aktif, kinetika biodegradasi, pulp dan kertas, instalasi pengolahan air limbah, pemodelan
ABSTRACT
Due to escalating global concerns on sustainability, wastewater must be processed to meet the environmental standards before being discharged from the plant. Asia Pacific Resources International Limited (APRIL) Kerinci Mill wastewater treatment plant (WWTP) is designed to remove the suspended solids and organic substances in the wastewater from integrated prehydrolysis kraft dissolving pulp (DP), bleached hardwood kraft pulp (BHKP), and paper mill. Despite the abundant research in biokinetics parameters on kraft pulp and paper mill wastewater, significantly fewer studies were conducted on dissolving pulp mill wastewater.
This study investigated biomass growth and substrate consumption kinetics in aerobic activated sludge. Biodegradation kinetics coefficients were determined from pseudo-steady-state operational historical data and validated by laboratory-scale batch experiment using acclimatised wastewater and indigenous mixed culture activated sludge. Mixed liquor volatile suspended solid (MLVSS) and soluble chemical oxygen demand (sCOD) were monitored to represent biomass growth and substrate consumption profile. This study aims to evaluate impact of two different production modes: the Kraft Pulp Campaign (KP) and the Dissolving Pulp Campaign (DP).
A representative mathematical model was developed as a simulation tool to predict the effluent quality and to determine the strategies for improvement scenarios. This study presents simulation results for modelling using MATLAB Simulink. Model simulation was used to predict and assess the effects of temperature, higher influent flows and sCOD concentration, also sludge recycle ratio on COD removal efficiency.Based on the model prediction, optimum temperature is in range 30-40°C. To overcome higher influent COD concentration, longer SRT should be applied to increase COD removal further. To overcome higher influent flows, biomass concentration in the system must be increased by increasing the recycle ratio up to 100%. The model could be improved by considering other operational parameters’ effects and cost reduction initiatives in the future.
Keywords: Activated sludge, Biodegradation kinetics, Pulp and Paper, Wastewater Treatment, Modeling.