MBR | Membrane Bioreactor

Apa Itu Membrane Bioreactor (MBR)?

Bioreaktor membrane (MBR) merupakan teknologi pengolahan limbah yang mengkombinasikan proses biologis untuk mendegradasi limbah dan proses membran untuk pemisahan biomassa. Membran menggantikan peran proses sedimentasi untuk memisahkan padatan dan cairan pada teknologi konvensional (lumpur aktif). Dengan membran, kinerja pemisahan menjadi lebih baik karena pemisahan tidak lagi dibatasi oleh kondisi hidrodinamik lumpur seperti waktu tinggal lumpur (SRT, sludge retention time), waktu tinggal cairan (HRT, hydraulic retention time) serta laju pembuangan lumpur.
Bioreaktor Membrane (MBR) adalah teknologi pengolahan air limbah sekunder yang menggabungkan filtrasi membran dengan pengolahan biologis. MBR teknologi yang terbaru, pada umumnya membutuhkan anggaran biaya yang lebih mahal daripada pilihan pengolahan biologis konvensional, MBR secara tradisional telah disediakan untuk aplikasi pengolahan air limbah skala kecil. Namun, sejak akhir 1990-an, penggunaan MBR meningkat di berbagai Instalasi Pengolahan Air Limbah.

Apa Manfaat Membrane Bioreactor?

MBR dapat digunakan sebagai langkah pengolahan sekunder, yang tujuannya adalah untuk mendegradasi kandungan organik dan memisahkan padatan tersuspensi. Pendekatan konvensional membutuhkan beberapa langkah untuk menyelesaikan limbah padat dari larutan, sementara MBR mencapai pemisahan padatan lebih cepat dan lengkap dengan menggunakan pendekatan hibrida yang menggabungkan pengolahan biologis dengan filtrasi membran. Maka, keunggulan utama MBR adalah aliran limbah berkualitas tinggi yang konsisten, dan efisien. 
MBR sangat efektif untuk menghilangkan konstituen aliran air limbah umum seperti kebutuhan oksigen biokimia (BOD), bakteri, total padatan tersuspensi (TSS), dan bahkan nutrisi seperti nitrogen dan fosfor. Bahwa MBR menghasilkan aliran limbah berkualitas tinggi adalah salah satu aset terbesarnya, karena memungkinkan industri pengolahan air limbah untuk dibuang dengan aman ke saluran air umum, memenuhi peraturan pembuangan yang ketat, atau bahkan menggunakan kembali air limbah yang diolah untuk aplikasi lain.
Kesesuaian teknologi MBR untuk aplikasi reklamasi air kemungkinan merupakan salah satu faktor terbesar yang mendorong pertumbuhan penggunaan MBR di industri pengolahan air limbah di seluruh dunia.
Manfaat lain adalah bahwa sistem MBR  hanya membutuhkan sekitar 25-50% dari ruang yang dibutuhkan oleh rangkaian pengolahan air limbah konvensional, karena menggabungkan lumpur aktif, klarifikasi, dan filtrasi media menjadi satu langkah. Sebagian alasan mengapa MBR dapat mencapai tingkat efisiensi ini adalah karena komponen bioreaktor dan media filter dirancang untuk memaksimalkan luas permukaan. Hasilnya, sistem MBR mampu mempertahankan populasi biomassa yang lebih besar di area yang lebih kecil dibandingkan dengan sistem lumpur aktif konvensional, fitur desain yang menghemat ruang dan meningkatkan efisiensi biodegradasi. Dengan demikian, MBR dapat menjadi cocok untuk lahan yang terbatas.

Kualitas dari Sistem Membrane Bioreactor?

MBR dan sistem lumpur aktif konvensional sama-sama merupakan metode pengolahan biologis yang mengandalkan biomassa hidup untuk melakukan pekerjaan mendegradasi konstituen organik berbahaya di sungai. Sistem lumpur aktif konvensional mengandalkan pembentukan flok untuk tujuan pemisahan. Singkatnya, ketika biomassa memecah bahan organik, ia membentuk padatan biologis yang berflokulasi menjadi gumpalan yang lebih besar, atau flok, yang kemudian dapat diselesaikan dan dibuang sebagai limbah padat. Ketika aktivitas biomassa terganggu karena perubahan susunan aliran air limbah, pembentukan flok mungkin tidak terjadi sebagaimana dimaksud, dan limbah yang dihasilkan akan berkualitas lebih rendah.
Sebaliknya, MBR tidak bergantung pada pembentukan flok. Sebaliknya, MBR menggunakan membran filtrasi untuk tujuan pemisahan. Untuk alasan ini, MBR menawarkan keuntungan seperti stabilitas yang lebih besar dalam kualitas efluen dan ketahanan yang lebih besar terhadap gangguan sistem dibandingkan dengan sistem lumpur aktif konvensional. Dengan demikian, MBR dapat cocok untuk fasilitas yang aliran air limbahnya bervariasi atau tidak dapat terdegradasi dengan baik.

Kekurangan Membrane Bioreactor?

Sementara MBR menawarkan beberapa manfaat luar biasa, akan tetapi juga memiliki beberapa kelemahan. Biaya yang lebih tinggi dan kompleksitas operasional yang lebih besar dibandingkan dengan sistem lumpur aktif konvensional, seperti yang dijelaskan di bawah ini.

Biaya Membrane Bioreactor?

Mungkin kelemahan terbesar dari MBR adalah biaya modal yang tinggi dan biaya operasional yang tinggi dibandingkan dengan teknologi pengolahan air limbah konvensional. Biaya ini sebagian besar dapat dikaitkan dengan biaya membran, energi untuk pemompaan dan aerasi, dan tenaga kerja terampil untuk operasi dan pemeliharaan sistem.

Tetapi biaya teknologi MBR yang tampaknya tinggi hanyalah sebagian dari cerita. Untuk beberapa fasilitas, analisis biaya menunjukkan bahwa investasi dalam MBR sebenarnya dapat lebih hemat biaya dalam jangka panjang, dibandingkan dengan pengolahan air limbah konvensional. Alasan untuk ini banyak, dan dapat mencakup pengurangan konsumsi energi dan air, lahan yang minim, serta keuntungan biaya yang terkait dengan daur ulang air, seperti kemampuan untuk menjual atau menggunakan kembali limbah yang diolah untuk irigasi, air proses industri, atau tujuan lain.

Cara Pengoperasian dan Pemeliharaan Membrane Bioreactor?

Salah satu biaya paling signifikan yang terkait dengan MBR adalah elemen membran. Sementara semua membran akan terdegradasi dari waktu ke waktu dan pada akhirnya membutuhkan penggantian, perawatan dan pemeliharaan yang tepat dari sistem MBR sangat penting sebagai sarana untuk mencegah pengotoran dan memaksimalkan efektivitas biaya untuk sistem MBR secara keseluruhan dengan memperpanjang umur elemen membran.
Oleh karena itu, salah satu kelemahan unit MBR adalah membutuhkan tingkat usaha yang cukup tinggi untuk operasi dan pemeliharaan. Unit MBR memerlukan rejimen pembersihan rutin, yang dapat mencakup pembersihan fisik (misalnya penggosokan udara, pencucian balik) dan/atau pembersihan kimia (misalnya penerapan oksidan, basa, atau asam untuk menghilangkan pengotor dari membran). Jadwal pembersihan dan perawatan yang tepat khusus untuk setiap instalasi, tetapi umumnya akan mencakup pembersihan mingguan rutin minimal, serta siklus pembersihan yang lebih dalam beberapa kali per tahun. Fasilitas yang mempertimbangkan teknologi MBR harus yakin untuk mempertimbangkan bagaimana biaya yang terkait dengan penggunaan dan pembuangan bahan kimia pembersihan, waktu henti sistem, dan tenaga kerja terampil akan memengaruhi kelangsungan MBR secara keseluruhan sebagai solusi pengolahan air limbah.