Leachate TPA di Asia Tenggara membawa beban nitrogen tinggi; untuk lolos regulasi Indonesia (total N 60 mg/L), rancangan Biological Nutrient Removal (BNR) wajib menggabungkan nitrifikasi aerobik dan denitrifikasi anoksik—sering dengan karbon eksternal seperti metanol.
Leachate TPA (air lindi) secara tipikal adalah limbah nitrogen berkekuatan tinggi. Laporan menunjukkan COD baku bisa mencapai puluhan g/L dan NH₄‑N sering berada pada rentang 100–2000 mg/L (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Contoh di Asia Tenggara: COD ≈3–6 g/L dan NH₄‑N ≈1–2 g/L (www.researchgate.net) (www.mdpi.com).
Leachate muda (≤5 tahun) lazim memiliki rasio BOD/COD ≈0,5–1,0, sementara leachate tua/stabil sering <0,1–0,2—indikasi minimnya karbon mudah terdegradasi (www.researchgate.net). Regulasi Indonesia (Permen LHK P.59/2016) membatasi total N pada 60 mg/L untuk pembuangan (www.researchgate.net). Artinya, NH₄‑N tipikal ~1000 mg/L harus dipangkas >90–95% agar lulus ambang efluen (www.researchgate.net) (www.mdpi.com). (Dalam praktik, mayoritas TPA tanpa pengendalian di Indonesia melampaui batas ini (www.researchgate.net), menegaskan urgensi penanganan efektif.)
Baca juga:
Nitrifikasi Lindi TPA: MBBR, DO, pH, dan Suhu Penentu Sukses
Rancangan nitrifikasi aerobik
Di zona aerobik, bakteri nitrifier (Nitrosomonas/Nitrobacter) mengoksidasi NH₄⁺ menjadi NO₃⁻. Kunci desain: dissolved oxygen/DO (oksigen terlarut) tinggi ~2–3 mg/L dan solids retention time/SRT (waktu tinggal lumpur) panjang untuk memperkaya autotrof (activatedsludgeguide.com) (activatedsludgeguide.com). SRT ~10–15 hari lazim untuk menjaga pertumbuhan nitrifier yang lambat, konsisten dengan praktik activated sludge di instalasi biologis.
Uji bangku pada 300–900 mgN/L leachate mencapai nitrifikasi lengkap dengan HRT (hydraulic retention time/waktu tinggal hidraulik) ≈5 jam memakai MLSS (mixed liquor suspended solids) ≈10–13 g/L, menghasilkan 90–100% penghilangan NH₄ (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Laju nitrifikasi maksimum tercatat hingga 5,9 gN/L·hari (246 mgN/L·jam) dengan laju spesifik ≈880 mgN/gVSS·hari (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Secara konservatif, perancang dapat mengasumsikan kapasitas ~2–3 gN/L·hari pada ~10–15 gVSS/L di iklim tropis hangat.
Nitrifikasi bersifat mengasamkan: ~4,6 g O₂ dikonsumsi per g NH₄‑N yang dioksidasi. Pada NH₄‑N 1000 mg/L, kebutuhan O₂ ≈4600 mg/L—menuntut aerasi dan penyangga alkalinitas untuk pH ~7,5–8,0. Dalam operasi mantap, >90% NH₄ dapat dihilangkan; konversi NH₄→NO₃ hampir lengkap telah ditunjukkan di skala pilot pada DO 2–3 mg/L dan SRT ≥10 hari (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Efluen zona aerobik umumnya membawa N kira-kira setara sebagai NO₃‑N (dengan kemungkinan sisa NO₂‑N).
Zona anoksik dan kebutuhan karbon
Reaktor BNR membutuhkan zona anoksik khusus (tanpa O₂ bebas; DO ≈0) yang bekerja berpasangan dengan tahap aerobik. Praktiknya sering berupa daur ulang internal efluen ter-nitrifikasi kembali ke ruang anoksik (rasio recycle internal 100%+), atau pengoperasian siklik ala sequencing batch reactor/SBR. Di zona ini, bakteri denitrifikasi memakai karbon organik untuk mereduksi nitrat/nitrit menjadi gas N₂.
Karbon adalah variabel paling kritis. Jika leachate mentah menyediakan COD yang cukup mudah terurai, rasio C:N internal ≥2 dapat memadai. Namun pada leachate tua dengan BOD/COD <0,1, karbon bio‑available praktis nihil (www.researchgate.net), sehingga karbon eksternal wajib ditambahkan. Metanol lazim digunakan: ~2,5–3,0 mg COD (sebagai CH₃OH) per mg NO₃‑N (≈0,8–1,0 g CH₃OH per g N dihilangkan). Pada uji SBR di laboratorium, denitrifikasi lengkap memerlukan ~2,4 mg COD per mg N saat memakai asetat sebagai sumber karbon (www.scielo.br), dan untuk lintasan nitrit (denitritasi) dilaporkan 2,4–3,8 mg COD/mgN (www.scielo.br). Untuk dosis metanol kontinu pada beban tinggi, pengumpan kimia akurat seperti dosing pump lazim dipakai di lapangan.
Dengan dosis karbon yang tepat, laju denitrifikasi tinggi tercapai: 9–15 mg N/gVSS·jam telah dilaporkan dengan sumber karbon murah (www.scielo.br). Capaian 98% removal total N (TN) pada leachate dengan 1200–2000 mg/L NH₄‑N dalam SBR Anoksik–Aerobik–Anoksik (A/A/N) terdokumentasi (www.mdpi.com), dan untuk mendinitrifikasi 1000 mg/L NO₃‑N, kebutuhan ≈2500–3000 mg/L COD (~1700–2000 mg/L CH₃OH) menjadi acuan (www.scielo.br).
Kolam Stormwater di TPA: Dredging Tepat Waktu dan Desain Outlet Anti Banjir
Strategi sumber karbon dan kinerja
Karbon internal: jika leachate masih muda dan kaya BOD, sebagian beban organik bisa diarahkan ke denitrifikasi. Contoh: COD ≈4000 mg/L dan NH₄‑N ≈2000 mg/L (C/N≈2) berpotensi memasok sebagian kebutuhan bakteri denitrifikasi. Namun pada leachate tua, BOD sering <1 g/L (www.researchgate.net) (www.researchgate.net), sehingga <90% penghilangan N harus bergantung pada sumber C eksternal.
Karbon eksternal (metanol): dosis ~2,5 mg COD per mg NO₃‑N umumnya mencapai denitrifikasi penuh; pada beban tinggi dibutuhkan dosing kontinu. Uji leachate via denitrifikasi nitrit menunjukkan penghilangan penuh dengan 2,4–3,8 mg COD (sebagai volatile acids) per mg N (www.scielo.br); metanol diperkirakan serupa. Kelebihan metanol: pengaturan dosis yang mapan (≈1,7 kg CH₃OH per kg N yang dihilangkan) dan yield biomassa rendah; kekurangannya adalah biaya/keamanan. Alternatif seperti etanol atau produk samping fermentasi dapat digunakan bila tersedia.
Target kinerja: desain nitrifikasi/denitrifikasi terpadu lazim mencapai ≥90–98% removal TN. Contoh jangka panjang pada SBR A/A/N mencatat >98% removal TN untuk leachate 1200–2000 mg/L NH₄‑N (www.mdpi.com). Skema partial‑nitritation terintegrasi fermentasi/denitrifikasi (PNIFD) mencapai 95% removal TN pada influen ~2000 mg/L dengan NRR (nitrogen removal rate) ≈0,63 kgN/m³·hari (www.mdpi.com). Hasil ini menunjukkan nitrat/NH₄ efluen dapat ditekan di bawah target regulasi (mis. TN ≪60 mg/L (www.researchgate.net)). Dalam perancangan, asumsi ~90% nitrifikasi dan kemudian 90–99% denitrifikasi atas N tersisa adalah wajar, selaras dengan tujuan nutrient removal modern.
Parameter kunci dan target efluen
- Tahap nitrifikasi: DO ~2–3 mg/L; SRT ~10–20 hari; HRT ~4–8 jam (untuk NH₄ ≈500–2000 mg/L) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Ekspektasi ∼90–95% penghilangan NH₄.
- Zona anoksik: DO ~0; rasio recycle ~100% atau lebih; HRT ~1–2 jam. Sediakan ~2,5 mg COD (sebagai metanol) per mg NO₃‑N untuk mendorong >90% denitrifikasi (www.scielo.br).
- Target efluen: TN <60 mg/L. Jika influen TN ≈1000–2000 mg/L, desain untuk ~95% total N removal (didukung literatur (www.mdpi.com) (www.mdpi.com)).
Catatan desain dan rujukan
Secara keseluruhan, proses BNR konvensional—nitrifikasi aerobik diikuti denitrifikasi anoksik—mampu mencapai penghilangan N yang dibutuhkan, dengan syarat tersedia karbon yang memadai di zona anoksik. Dalam praktik, ini sering berarti suplementasi leachate tua dengan donor eksternal (metanol atau ekuivalennya) untuk mencapai rasio stoikiometri C/N ~6–8 COD/N yang diperlukan untuk denitrifikasi lengkap (www.scielo.br) (www.researchgate.net). Dengan kendali DO, kendali SRT, recycle internal, dan strategi dosing karbon yang rapi, efluen dapat memenuhi batas. Implementasi skema A/A/N mudah dicapai melalui platform sequencing batch reactor, dan keseluruhan skema biologis sejalan dengan biological digestion modern untuk leachate.
Polishing Lindi TPA dengan GAC untuk Turunkan COD dan BOD
Sumber: ringkasan nilai dan hasil merujuk studi leachate TPA dan tinjauan rekayasa (www.researchgate.net) (www.researchgate.net) (www.mdpi.com) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (www.scielo.br) (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Referensi: Emalya dkk. (2020) IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 845; Kulikowska (2012) Braz. J. Chem. Eng. 29(2); Yalmaz & Öztürk (2001) Water Sci. Technol. 43(3); Li dkk. (2021) Sustainability 13(11):6236; Cragg dkk. (2023) Processes 11, 2960.
