makalah pal bab 5 kelompok 8

7/22/2019 Makalah Pal Bab 5 Kelompok 8

1/26

5.7 BAK PENGENDAP I (PRIMARY SEDIMENTATION)

Tujuan dari sedimentasi adalah untuk menghilangkan padatan dan material yang ada di

permukaan dengan segera, juga mengurangi kadar padatan tersuspensi. Bak pengendap I

digunakan sebagai tahap awal dalam pengolahan air limbah. Efisiensi pengoprasian bak bak

pengendap I dirancang untuk dapat menghilangkan 50-70% padatan tersuspensi dan 25-40%BOD.

Faktor penentu untuk mendesain Bak Pengendap Pertama adalah:

overflow rate kedalaman tangki waktu detensi

Berikut kriteria dalam mendesain unitprimary sedimentation:

Kriteria Desain untuk Tangki Primary Sedimentation

Bak pengendap I yang mengikuti proses pengolahan biologi dengan desain waktu detensi

pendek dan lebih tingginya beban permukaan daripada sebagai unit pengolahan. Berarti

fungsi bak pengendap ini tidak hanya sebagai unit pengolahan partikel tersuspensi

terendapkan. Kecuali lumpur biologi diresirkulasi ke bak pengendap I untuk mengendapkan

lumpur biologi dan lumpur bak pengendap I.


2/26

Ractangular Primary Sedimentation Tank

Tangki sedimentasi rectangular memiliki ruang pengendapan yang berfungsi untuk

menyalurkan menuju tangki yang lebih besar untuk pengolahan lumpur. Tangki rectangular

dapat dibersihkan menggunakan mekanisme jembatan yang mengantarkan lumpur ke atas dan

ke bawah. Beberapa mekanisme jembatan didisain sehingga pisau dapat membawa endapankeluar dari tangki. Penambahan rantai kurang lebih 3 meter terbuat dari kayu atau fiberglass.

Gambar Tipe Bak Sedimentasi I Persegi

(a). Plan and (b). Section


3/26

Untuk menghitung BOD dan TSS menggunakan rumus :

Tipikal BOD and TSS removal dengan bak pengendap I

Circular Primary Sedimentaton Tank

Dalam tangki melingkar pola aliran radial (kebalikan dari horizontal dalam tangki persegi

panjang). Untuk mencapai pola aliran radial, air limbah harus diteruskan kedalam pusat atau

sekitar pinggiran bak pengendap. Pada bagian tengah bak pengendap, air limbah masuk

sumur berbentuk lingkaran yang dirancang untuk mendistribusikan aliran merata di segala

arah. Bagian tengan sumur biasanya memiliki diameter antara 15% dan 20% dari total

diameter tangki dan kedalaman berkisar dari 1 sampai 2,5 meter juga harus memiliki

tangential energy-dissipating inlet dalam feedwell.

Bak Sedimentasi I bentuk Circular


4/26

(a)Central feed and (b) peripheral feedKombinasi Flokulator-Clarifier

Kombinasi flokulator clarifier sering digunakan dalam pengolahan air bersih dan kadang-

kadang digunakan untuk pengolahan air limbah, khususnya dalam kasus di mana terjadi

pengendapan yang besar, seperti untuk pengolahan limbah industri atau untuk konsentrasi

bisolids, diperlukan bahan kimia anorganik atau polimer yang dapat ditambahkan untukmeningkatkan terjadinya flokulasi. Clarifier berbentuk melingkar secara ideal cocok untuk

penggabungan kompartemen inti folokulasi silinder. Air limbah masuk melalui poros pusat

atau sumur dan mengalir ke dalam kompartemen flokulasi, yang umumnya dilengkapi dengan

pengaduk (paddle) atau mixer kecepatan rendah (low-speed mixer). Adukan yang pelan

menyebabkan partikel fluakulan terbentuk. Dari kompartemen flokulasi, arus kemudian

memasuki zona clarifier dari aliran bawah. Padatan mengendap dan sampah buih (scum)

dikumpulkan dalam cara yang sama seperti dalam clarifier konvensional.

5.8 High Rate Clarification

High rate clarification digunakan pada pengolahan fisik atau kimia dan pada flokulasi dan

sedimentasi untuk mendapatkan pengendapan yang cepat. Elemen yang berhubungan dengan

high rate clarification adalah meningkatkan pengendapan partikel dan penggunaan plate atau

tube settler. Manfaat dari high rate clarification adalah unit-unit pengolahan menjadi tersusun

rapi dan dapat mengurangi lahan yang dibutuhkan, waktu start-up cepat (biasanya kurang dari

30 menit) untuk mendapat efisiensi tertinggi dan dapat menghasilkan effluent dengan

kejernihan yang tinggi.

Meningkatkan flokulasi partikel

Flokulasi partikel diikuti dengan penambahan bahan pemberat (biasanya pasir silica atau

bahan kimia dikondisikan dengan sludgenya) dan polimer untuk terkoagulasi dan suspense


5/26

terflokulasi sebagian. Polimer tersebut melapisi partikel dan membentuk lem yang

menjadikan flok kimia menjadi partikel pemberat. Setelah kontak dengan bahan pemberat,

larutan diaduk sempurna dan menjadikan flok menjadi bertambah besar. Partikel menjadi

bertambah besar, pengendapannya menajdi lebih cepat dan bertumbukan dengan partikel

dengan kecepatan pengendapan yang lebih rendah. Gradient kecepatan (G) untuk flokulasipenting untuk diperhatikan, G yang besar akan menyebabkan kerusakan pada flok partikel

yang telah terbentuk dan dapat menghambat pembentukan flok. Kecepatan gradient untuk

flokulasi berkisar antara 200400 s-1.

Analisis berat partikel flokulasi dan pengendapan

Kecepatan pengendapan dari partikel pemberat akan meningkat, disebabkan oleh peningkatan

densitas partikel, penurunan drag koefisien dan peningkatan bilangan Reynold, dan

penurunan factor bentuk partikel. Flok partikel yang berat akan terlihat lebih bulat

dibandingkan dengan flok partikel tunggal. Akibatnya flok partikel yang berat akan

mengendap dengan kecepatan mendekati kecapatan partikel diskrit daripada flok partikelnyayang memiliki factor bentuk yang tinggi.

Aplikasi Proses

3 tipe proses dasar yang digunakan untuk high rate clarification, antara lain flokulasi

pemberat dengan lamella plate clarification, 3 tahap flokulasi dengan lamella plate

clarification, dan pemadatan padatan flokulasi/klarifikasi dengan lamella plate clarification.

Tiap proses tersebut dapat dioperasikan pada kecepatan aliran yang tinggi.

Flokulasi pemberat

Sistem pengolahan ini terdiri dari 3 kompartemen, yaitu mixing zone, maturation zone, dansettling zone.

Secara tipikal, air limbah yang telah disaring dimasukkan dalam reactor, dimana koagulan

kimia ditambahkan. Kemudian air limbah masuk dalam mixing zone dimana microsand dan

polimer ditambahkan untuk memaksimalkan efisiensi dari flokulasi dan meningkatkan

pengendapan padatan tersuspensi. Dalam mixing zone, polimer bertindak sebagai pengikat

untuk melekatkan padatan ke microsand. Maturation zone digunakan untuk menjaga padatan

tetap tersuspensi ketika flok partikel tumbuh dan berkembang. Flok partikel mengendap

dengan cepat ke bawah clarifier. Pasir dan flok partikel disisihkan dari air hasil penjernihan

dipompakan ke hydrocyclone untuk pemisahan pasir. Pasir yang tah dipisahkan akandimasukkan kembali kedalam tangki injeksi dan padatan dari hydrocyclone akan dibawa ke

proses biosolids. Biasanya ukuran microsand berkisar antara 100150 m untuk pengolahan

air limbah.


6/26

Lamella plate clarification

Pada lamella plate clarification digunakan penambahan bahan kimia diikuti dengan 3 tahapan

flokulasi dan lamella plate clarifier. Koagulan dan polimer dimasukkan dalam influent air

limbah untuk meauk dalam zona flokulasi. Ketika air limbah telah melewati 3 tahapan

flokulasi, gradient pencampuran larutan akan menurun dari satu tahap ke tahap selanjutnya.

Kemudian air limbah akan melewati lamella clarifier untuk pemisahan padatan.

Proses pemadatan sludge

Influent air limbah masuk dalam air-mixing zone dimana pemisahan grit terjadi dan koagulan

dimasukkan (biasanya ferric sulfate). Setalah proses pencampuran, air limbah masuk dalam

tahap pertama dari 2 tahapan tangki flokulasi dimana polimer ditambahkan bersama dengan

resirkulasi padatan. Resirkulasi padatan ini mempercepat proses flokulasi dan menjamin

pembentukan padatan, flok partikel yang homogen. Pada tahap kedua dari flokulasi, lemak

dan buih mulai dipisahkan dan disisihkan. Aliran dari tangki flokulasi masuk dalam

presettling zone dan kemudian melalui lamella plate settler. Sebagian besar dari padatan


7/26

terflokulasi tersuspensi dipisahkan secara langsung dipresettling zone, sisa dari partikel

terflokulasi disisihkan dalam lamella settler. Sebagian dari padatan yang terendapkan

diresirkulasi dan sisahnya akan dibawa ke pemrosesan padatan dan system pembuangan.

5.9 Large Scale Swirl ad Vortex Separators untuk Pengolahan Air

Buangan dan Air Hujan

Di Amerika, Vortex separation ini digunakan untuk pengolahan dari air buangan dengan

sistem combined sewer dan air hujan.


8/26

Operasional dari vortex separator ini adalah didasarkan pada perpindahan/pergerakan partikel

dalam unit. Kecepatan air memindahkan partikel dalam aliran air di sepanjang separator,

kemudian karena adanya gaya gravitasi maka akan mendorong partikel turun, sedangkan

hempasan aliran akan mendorong partikel yang lebih berat melewati lantai yang memiliki

kemiringan menuju saluran pusat/penghubung. Berikut ini adalah contoh unit Vortexseparator.

Kemudian unit ini dikembangkan dalam bentuk continous deflection separator (CDS),

dimana pada perkembangannya unit ini memanfaatkan mekanisme filtrasi untuk pemisahan

zat padat dan tidak bergantung pada aliran sekunder dari kinerja vortex itu sendiri. Pada unit

CDS ini, lebih dari 90% tangkapan zat padatnya dapat berukuran hinggga 900 m.Sedangkan headloss yang terjadi di unit ini bervariasi, tergantung pada kecepatan dan

barscreen. Berikut ini adalah grafik ukuran partikel yang tertangkap oleh CDS.


9/26

5.10 Flotasi

Flotasi adalah unit operasi yang memisahkan partikel berupa padat atau cair dari fase cair.

Pemisahan dilakukan oleh gelembung udara yang ditiupkan kedalam cairan. Gelembung

menempel pada partikel dan gaya apung dari partikel yang terperangkap gelembung

membawa gelembung berserta partikel mengapung ke permukaan. Pada pengolahan air

limbah, flotasi secara prinsip digunakan untuk menyisihkan material tersuspensi dan biosolid.

Kelebihan dari flotasi dibandingkan dengan sedimentasi adalah partikel yang sangat kecil dan

memiliki kecepatan pengendapan yang sangat lambat dapat disisihkan dalam waktu yang

singkat. Partikel-partikel yang telah mengapung di permukaan dapat dikumpulkan dengan

skimming.

Dissolved-air flotation

Pada system dissolved air flotation (DAF), udara dilarutkan dalam air limbah dibawah

tekanan atmosfer. pada unit yang lebih besar, sebagian dari effluent DAF (15-20%) direcycle,

diberi tekanan udara dan dijenuhkan dengan udara. Aliran yang direcycle tersebut

dicampurkan dengan aliran utama yang belum diberi tekanan udara.

Dispersed-air flotation

Dispersed air jarang digunakan dalam pengolahan limbah domestic, tapi digunakan dalam

industry untuk menyisihkan emulsified oil dan suspended solid dari volume yang besar.

Dalam dispersed air flotation, gelembung udara dibentuk oleh cairan yang diputar oleh

impeller. Impeller yang berputar bertindak sebagai pompa. Keuntungan dari dispersed air

flotation adalah ukuran yang padat, biaya yang lebih murah dan kapasitasnya untuk

menyisihkan minyak dan suspended solid.

Bahan kimia tambahan

Bahan kimia biasanya digunakan untuk membantu proses flotasi. Bahan kimia ini berfungsi

untuk membuat permukaan atau struktur dapat dengan mudah menangkap gelembung udara.

Bahan kimia inorganic seperti aluminum dan ferric dan silica dapat digunakan untuk


10/26

mengikat partikulat bersamaan dan membentuk struktur yang mudah untuk menangkap

gelembung udara.

5.11 Transfer Oksigen

Proses dimana oksigen dirubah dari fase gas ke fase cair. Proses ini memiliki peran penting

dalam pengolahan air limbah, khususnya pada proses activated sludge, filtrasi biologi,

aerobic digestion, yang tergantung ketersediaan jumlah oksigen yang mencukupi untuk

proses tersebut.

Bila kelarutan oksigen rendah, maka koefisien transfer oksigen juga rendah, sehingga oksigen

tidak mampu menembus lapisan antara udara-air (larut) untuk proses-proses tersebut.

Oksigen dapat diberikan dengan menggunakan udara atau gelembung oksigen murni ke

dalam air. Dalam pengolahan air limbah, aerasi gelembung udara didispersikan ke dalam air

hingga kedalaman 30 meter.

Koefisien Transfer Oksigen pada Air Limbah

Dalam sistem activated-sludge, nilai KLa (koefisien transfer massa) dapat diketahui dengan

menghitung nilai oksigen yang digunakan oleh mikroorganisme. Biasanya oksigen berada

pada level 1-3 mg/L dan mikroorganisme menggunakan oksigen tersebut sesaat ketika

oksigen tersebut tersedia, dengan persamaan sebagai berikut

Nilai rM bervariasi dari 2-7 g/d per gram MLVSS. Bila oksigen berada pada level yang

konstan, dC/dt bernilai nol, dan

C dalam hal ini juga bernilai konstan. Nilai rM dapat dengan mudah diketahui melalui

laboratorium dengan menggunakan alat respirometer. Sehingga nilai KLa dapat dengan

mudah diketahui dengan persamaan berikut

Nilai transfer oksigen pada air limbah dapat dipengaruhi oleh suhu, intensitas pengadukan

dan karakteristik air limbah.

Efek Temperatur pada Nilai Oksigen Transfer

Efek temperatur pada nilai transfer oksigen dapat diketahui dengan persamaan berikut.


11/26

Efek Intensitas Pengadukan pada Nilai Oksigen Transfer

Nilai faktor koreksi digunakan untuk memperkirakan nilai KLa dalam kondisi

sesungguhnya.

Nilai dari bervariasi tergantung dari tipe perangkat aerasi, ukuran bak, derajat pengadukan,

dan karakteristik air limbah.

Efek Karakteristik Air Limbah pada Nilai Oksigen Transfer

Nilai faktor koreksi digunakan untuk koreksi laju transfer oksigen untuk kelarutan oksigen

yang berbeda disebabkan komponen dalam air seperti garam, partikulat, dan substansi

permukaan.

Nilai bervariasi, sekitar 0.7 hingga 0.98. Bila nilai 0.95 biasanya digunakan untuk air

limbah.

5.12 Sistem Aerasi

Ada beberapa tipe system aerasi yang digunakan untuk pengolahan air limbah.

Penggunaan system berdasarkan pada fungsi yang dapat diterapkan, tipe dan geometri

reaktor, dan biaya untuk pemasangan dan pemeliharaan.

Tabel Tipe Sistem Aerasi

Klasifikasi Deskripsi Penggunaan

Submerged

Diffused Air :

Fine-bubble (fine-pore)

system

Gelembung yang dihasilkan

dari keramik, plastik, dan

membran yang fleksibel

(kubah, tabung, piringan,

atau konfigurasi panel)

Semua jenis proses activated

sludge

Coarse-bubble (nonporous)

system

Gelembung yang dihasilkan

dari Bubbles generated with

lubang, suntikan, dan nozel,

atau pelat geser


sludge, aerasi grit chamber, dan

aerobik digestion

Sparger Turbine Turbin dengan kecepata

rendah dan injeksi kompresi


sludge dan aerobik digestion


12/26

Klasifikasi Deskripsi Penggunaan

udara

Static Tube Mixer Tabung pendek dengan

baffle di bagian dakam yangdirancang untuk

mempertahankan udara,

disuntikkan dari bagian

bawah tabung

Aerated lagoons and proses

activated-sludge

Jet Kompresi udara disuntikkan

dengan dipompa di bawah

tekanan melalui perangkat

jet

Semua jenis proses activated-

sludg, bak ekualisasi

pengadukan dan aerasi, dan

tangki aerasi dalam

Surface :

Low-speed turbine aerator Baling-baling diameter

besar untuk mengekspos

tetesan cairan ke atmosfer

Proses activated sludge

konvensional, aerated lagoons,

and aerobic digestion

High-speed floating aerator Baling-baling dengan

diameter kecil digunakan

untuk mengekspos tetesan

cairan ke atmosfer

Aerated lagoons and aerobic

digestion

Aspirating Baling-baling yang

condong/miring

Aerated lagoons

Rotor-blush or rotating-disk

assembly

Piringan terpasang pada

poros pusat horizontal yang

diputar. Oksigen diinduksi

ke dalam cairan oleh aksi

percikan rotor dan oleh

paparan dari tetesan cairanke atmosfer

Parit oksidasi, channel aeration,

and aerated lagoons

Cascade Air limbah mengalir melalui

serangkaian langkah-

langkah berlapis

Postaeration

Diffused-Air Aeration

Ada 2 metode dasar pada pengolahan aerasi yaitu :


13/26

1. Untuk memasukkan udara atau oksigen murni ke dalam air limbah dengan diffuseryang tenggelam atau perangkat aerasi lainnya

2. Untuk agitasi air limbah secara mekanis sehingga meningkatkan kelarutan udara dariatmosfer.

Diffusers

Variasi perangkat difusi telat diklsifikasikan sebagai fine bubble dan coarse bubble, dengan

anggapan bahwa fine bubbles lebih efisien untuk transfer oksigen. Untuk mengkategorikan

diffused aeration system dengan karakteristik fisik peralatan. Tiga kategori terdiri dari :

1. Porous or fine pore diffusers2. Nonporous diffusers3. Perangkat difusi lain seperti jet aerator, aspirating aerators, and U-tube aerators.

Berikut adalah beberapa variasi perangkat tipe diffused-air.

Porous Diffusers

Porous diffusers dibuat dalam banyak bentuk, umumnya berbentuk kubah, disks, pipa, dan

membran. Bentuk piringan juga paling sering digunakan, namun biayanya sangat mahal dan

pemeliharaannya rumit. Bentuk kubah, disks, dan membrane sudah banyak digantikan

dengan peralatan baru.

Banyak bahan telah digunakan dalam pembuatan diffusers porus. bahan-bahan ini umumnya

jatuh ke dalam kategori bahan keramik dan plastik kaku dan plastik fleksibel, karet, atau

selubung kain. bahan keramik terdiri dari partikel mineral berbentuk bulat atau tidak teratur

terikat bersama untuk menghasilkan jaringan lorong-lorong interkoneksi melalui aliran udara

terkompresi. Plastik berisi sejumlah saluran interkoneksi atau pori-pori melalui dimana udara

terkompresi bisa melewati.


14/26

Dengan semua diffusers, adalah penting bahwa pasokan udara menjadi bersih dan bebas dari

partikel debu yang mungkin menyumbat diffusers. Air filter, sering terdiri dari filter

viscoustrostatic juga telah digunakan.

Non Porous Diffusers

Diffusers keropos menghasilkan gelembung besar dari diffusers berpori dan akibatnya

memiliki efisiensi aerasi rendah, tetapi keuntungan dari biaya yang lebih rendah, kurang

pemeliharaan, dan tidak adanya persyaratan kemurnian udara ketat dapat mengimbangi

rendah transfer efisiensi oksigen dan biaya energi. Sistem layout khas untuk diffusers orifice

erat paralel dengan layout untuk kubah berpori dan diffusers disk; Namun, pola spiral tunggal

dan dual-roll menggunakan pita penempatan diffuser sempit atau lebar adalah yang paling

umum.

Aerator Mekanik

Aaerator mekanik umumnya dibagi menjadi dua kelompok berdasarkan desain besar dan fitur

operasi: aerator dengan sumbu vertikal dan aerator dengan sumbu horiZontal. Kedua

kelompok kemudian dibagi lagi menjadi permukaan dan aerator terendam. di aeratorpermukaan, oksigen terikut dari atmosfer, dalam aerator terendam, oksigen terikut dari

atmosfer dan dan untuk beberapa jenis, dari udara atau oksigen murni diperkenalkan di

bawah tangki. Dalam kedua kasus, memompa atau mengagitasi aksi aerator membantu untuk

menjaga isi dari tangki aerasi atau basin campuran


15/26

Surface Mechanical Aerators with Vertical Axis

Submerged Mechanical Aerators with Vertical Axis


16/26

Mechanical Aeration with Horizontal Axis

Kinerja aerator

Aerator mekanis yang dinilai dalam hal kecepatan transfer oksigen mereka dinyatakansebagai kilogram oksigen per kilowatt jam (pon oksigen per jam tenaga kuda) pada kondisi

standar. Untuk keperluan perencanaan, data kinerja standard harus disesuaikan untuk

mencerminkan kondisi lapangan diantisipasi dengan menggunakan persamaan berikut.


17/26

Kebutuhan energi untuk pencampuran dalam sistem aerasi

Seperti dengan sistem udara tersebar, ukuran dan bentuk dari tangki aerasi sangat penting jika

pencampuran yang baik yang harus dicapai. Tangki aerasi mungkin persegi atau persegi

panjang dan mungkin berisi satu atau lebih aerator. Kedalaman dan lebar tangki aerasi untuk

aerator permukaan mekanik tergantung pada ukuran aerator, dan nilai-nilai yang khas

diberikan dalam tabel. Dalam desain laguna aerasi untuk pengolahan air limbah domestik,

adalah sangat penting bahwa kebutuhan daya pencampuran diperiksa karena, dalam banyakkasus, itu akan menjadi faktor pengendali.

Generator dan pembangkit oksigen tingkat tinggi

Setelah jumlah oksigen yang dibutuhkan ditentukan, maka perlu jenis pembangkit oksigen

yang terbaik akan melayani kebutuhan IPAL. Ada dua desain pembangkit oxygen dasar:

1. tekanan adsorpsi (PSA) sistem Maller dan ukuran tanaman lebih umum.

2. proses pemisahan udara kriogenik tradisional untuk aplikasi besar. Oksigen cair juga dapatdiangkut dengan truk dan disimpan di tempat dalam bentuk cair.


18/26

Tekanan Adsorpsi

Tekanan ayunan sistem adsorpsi menggunakan proses adsorpsi multibed untuk memberikan

aliran kontinu gas oksigen. Prinsip pengoperasian tekanan adsorpsi pada tekanan tinggi, dan

adsorben diregenerasi oleh "blowdown" untuk tekanan rendah. proses beroperasi pada siklus

berulang memiliki dua langkah dasar, adsorpsi dan regenaration. Selama tahap adsorpsi,udara umpan mengalir melalui salah satu adsorber dibuat berulang. Selama regenerasi,

kotoran dibersihkan dari adsorben sehingga bed akan tersedia lagi untuk tahap adsorpsi.

Regenetion dilakukan dengan depressurizing tekanan atmosfer, membersihkan dengan

beberapa oksigen, dan repressurizing kembali ke tekanan udara.

Kriogenik Pemisahan Air

Proses pemisahan udara kriogenik melibatkan pencairan udara, diikuti oleh distilasi

fraksional untuk memisahkan menjadi komponen-komponennya (terutama nitrogen dan

oksigen).

Pertama, udara yang masuk disaring dan dikompresi, dan kemudian diumpankan ke penukar

panas berbalik, yang menjalankan fungsi ganda pendinginan dan mengeluarkan uap air dan

karbon dioksida dengan membekukan campuran ini keluar ke permukaan penukar. Berkala

beralih atau berbalik udara umpan dan aliran limbah nitrogen melalui melewati identik dari

penukar untuk menumbuhkan uap air dan kapasitas penghapusan doixide karbon

menyelesaikan proses ini.

Waktu pelarutan

Kunci yang harus dimasukkan ke dalam sistem pelarutan oksigen komersial waktu tinggal

oksigen. Untuk mengoptimalkan penyerapan oksigen murni siperlukan waktu tinggal sekitar100 detik. Selanjutnya, dua aliran fase harus dijaga untuk menghindari dari penggabungan

gelembung oksigen untuk mempertahankan efisiensi penyerapan. Namun beberapa sistem

pelarutan oksigen murni mengkonsumsi banyak energi untuk melepaskan satu ton oksigen

murni.

U-tube kontraktor

Sistem transfer oksigen lain yang menggabungkan fitur desirables untuk pelarutan oksigen

komersial yang efisien dengan unit yang rendah konsumsi enery adalah U-tube dan melalui

kecepatan 2,5 m / s, waktu tinggal 25 detik. kebutuhan energi yang rendah karena gelembung

/ campuran air dipompa melalui pipa diisi U-tube yang hidrostatik bertekanan dengankonfigurasi vertikal.

Aerasi Tersebar Konvensional

Aerasi atau aeratoer permukaan yang konvensional harus beroperasi dalam headspace

tertutup untuk menyerap oksigen komersial secara efisien. Sebuah penutup beton biasanya

ditempatkan di atas tangki aerasi untuk menyertakan headspace.

Postaeration

kebutuhan untuk sistem postaeration telah berkembang dalam beberapa tahun terakhir dengan

pengenalan standar limbah dan izin yang meliputi kadar oksigen dissolved tinggi (5 sampai 8


19/26

mg / L). untuk memenuhi persyaratan postaeration, tiga metode yang paling umum

digunakan:

1. kaskade aerasi

2. aerasi mekanis

3. udara menyebar

Cascade aerasi

jika kendala dan hidrolik kondisi izin aliran gravitasi, metode paling mahal untuk

meningkatkan kadar oksigen terlarut adalah dengan menggunakan kaskade aerasi. Kaskade

aerasi terdiri dari menggunakan kepala debit yang tersedia untuk menciptakan turbulensi

sebagai air limbah jatuh dalam film tipis melalui serangkaian langkah-langkah konkret.

metode yang paling umum digunakan untuk menentukan tinggi cascade yang diperlukan

didasarkan pada persamaan berikut.

5.13 Removal Of Volatile Organic Compunds (VOC) By Aeration

Pada beberapa fasilitas pengolahan air limbah, senyawa organik volatil (VOS) seperti

trichliroethyene (TCE) dan 1,2-dibromo-3-chloropane (DBCP) telah terdeteksi dalam air

limbah. Pelepasan senyawa yang tidak terkontrol tersebut yang kini terjadi pada limbahsistem pengumpulan air dan pabrik pengolahan air limbah merupakan yang paling


20/26

diperhatikan. Sebuah mekanisme yang mengatur pelepasan senyawa ini, lokasi di mana

pelepasan senyawa itu yang paling umum, dan metode pengendalian pembuangan senyawa

ini ke atmosfer dibahas dalam bagian ini,

Penguapan

Pelepasan VOC dari permukaan air limbah ke atmosfer disebut penguapan.Senyawa organik

yang mudah menguap dilepaskan karena partisi antara gas dan fase air telah mencapai

kesetimbangan konsentrasi. Transfer massa konstituen antara fase kedua adalah fungsi dari

konsentrasi konstituen pada setiap fase relatif terhadap konsentrasi kesetimbangan. Dengan

demikian, transfer konstituen antara fase yang terbesar ketika salah satu konsentrasi fase ini

jauh dari kesetimbangan.Karena konsentrasi VOC di atmosfer sangat rendah, transfer VOC

biasanya terjadi dari air limbah ke atmosfer.

Kecepatan Transfer Massa untuk VOC

Perpindahan massa untuk VOC untuk tujuan particial, dimodelkan menggunakan persamaan

berikut:

Karena penanganan secara kimia dan persyaratan analisis, mengukur KLaVOC untuk KLaO2

tersebut. Oleh karena itu, pendekatan particial adalah untuk menghubungkan KLaVOC ke

KLaO2. Persamaan berikut ini berhubungan dengan koefisien perpindahan massa sebagai

fungsi dari VOC dan koefisien difusi O2dalam air.

Percobaan penelitian KLaVOC versus KLaO2 telah menunjukkan bahwa persamaan di atas

dapat berlaku umum, dan bahwa nilai n bervariasi tergantung pada apakah transfer gas/liquid

dilakukan dengan aerasi permukaan, aerasi tersebar (diffused aeration), atau dikemas pada

kolom stripper udara, dan daya intensitas dari perangkat transfers gas tersebut. Untuk daya

intensitas partikel yang kurang dari 100 w/m3nilai n wajar adalah 0,50 untuk packed column

dan aerasi mekanik dan 1.0 untuk aerasi tersebar (diffused aeration). Untuk daya kekuatan


21/26

intensitas yang lebih tinggi dalam Hsieh et al (1993) harus diperiksa terlebih dahulu(dicari

keterangan lain). KLaVOC juga menjadi faktor esensial sama dalam air limbah seperti di tap

watter (Bielefeldt dan Stensel, 1999).

Tranfer Massa VOC dari Permukaan dan Udara Disebarkan Dalam Proses Aerasi

(Mass Tranfer of VOC from Sur face and Di ff used-Air Aeration Processe)

Jumlah VOC dilepaskan dari Complate-mix reactor yang digunakan untuk proses lumpur

aktif akan tergantung pada metode dari aerasi.

Complete-Mix Reactor with Surface Aeration

Keseimbangan bahan dari pengupasan VOC ditulis sekitar reaktor complate-mix adalah

sebagai berikut, dengan asumsi tidak ada mekanisme penghapusan lain untuk senyawa VOCseperti biodegradasi atau padatan yang terserap.


22/26

Jika sejumlah besar VOC diserap atau terbiodegradasi, hasil yang diperoleh dengan

persamaan di atas akan overestimate. Analisis di atas juga dapat digunakan untuk

memperkirakan pelepasan VOC di bendungan (DAM) dengan mengasumsikan periode waktu

sekitar 30 detik.

Complete Mix Reactor with Diffused-Air Aeration.

Pernyataan yang sesuai dengan persamaan (5-67) untuk reaktor Complete-Mix dengan aerasi

tersebar di udara dikembangkan oleh keseimbangan massa pada senyawa VOC. Pada kondisi

steady VOC yang masuk sama dengan VOC keluar dan pernyataan keseimbangan massa

yang sesuai adalah:


23/26

Strategi Pengontrolan untuk VOC

Penguapan dan gas stripping seperti yang disebutkan sebelumnya, upaya yang utama adalah

disaat dimana VOC dilepaskan dari fasilitas pengolahan air limbah. Secara umum, dapat

ditunjukkan bahwa pelepasan VOC dari permukaan terbuka cukup rendah dibandingkan

dengan melepaskan VOC pada titik-titik turbulensi cair dan dengan gas stripping. Dengan

demikian, strategi utama untuk mengendalikan pelepasan VOC seperti yang dilaporkan

dalam Tabel 5-35, adalah (1) kontrol sumber, (2) penghapusan poin dari turbulensi, dan (3)

convering berbagai fasilitas pengolahan. Tiga masalah serius terkait dengan convering dari

fasilitas pengolahan adalah (1) pengobatan off-gases yang mengandung VOC, (2) korosi

bagian mekanik, dan (3) penyisihan tempat masuk terbatas untuk maintanance perlengkapan

pribadi. Pengolahan off-gases dalam hal ini dipertimbangkan.


24/26

Treatment of Off-Gases

Off-gas yang mengandung VOC yang berasal dari fasilitas pengolahan tertutup akan dirawat

sebelum off-gas tersebut dapat dibuang ke atmosfer. Pilihan untuk pengobatan off-gas

meliputi:

Vapor-Phase Adsorption

Adsorpsi adalah proses dimana hidrokarbon dan senyawa lain yang teradsorpsi secara selektif

pada permukaan bahan seperti karbon aktif, silika gel, atau alumina. Dari adsorben yang

tersedia, karbon aktif dipakai paling sering. Kapasitas adsorpsi adsorben untuk VOC yang

diberikan sering diwakili oleh isoterm adsorpsi yang berhubungan dengan jumlah VOC

teradsorpsi dengan tekanan kesetimbangan di temprature konstan. Biasanya, kapasitas

adsoption meningkat seiring dengan berat molekul VOC yang teradsorpsi. Selain. Senyawa

tak jenuh umumnya teradsopsi lebih lengkap dari senyawa jenuh, dan senyawa siklis lebih

mudah diserap dibandingkan material berstruktur linear. Dan juga, kapasitas adsorpsi

ditingkatkan oleh suhu operasi yang lebih rendah dan konsentrasi tinggi. VOC ditandai

dengan tekanan uap yang rendah dengan lebih mudah diserap dibandingkan dengan tekanan

uap tinggi (US EPA. 1986).

Karbon adsorpsi pengoprasiannya biasanya dilakukan dalam bentuk batch, melibatkan

beberapa bed. Dua langkah utama dalam proses pengoprasiannya meliputi adsorpsi dan

regenerasi, biasanya dilakukan secara berurutan. Untuk mengendalikan aliran emisi kontinu,setidaknya satu bed tetap on-line dalam mode adsorpsi sementara yang lain diregenerasikan.

Dalam pengoprasian batch, off-gas yang mengandung VOC dilewatkan melalui carbon bed

dimana VOC teradsorpsi pada permukaan bed.Jika kapasitas bed adsorpsi sudah mendekati

yang diinginkan, VOC yang muncul di aliran keluar, menunjukkan bahwa breakthrough point

dari bed telah dicapai. Off-gas kemudian diarahkan ke bed paralel yang mengandung

regenerasi adsorben, dan proses berlanjut. Dapat dilihat pada gambar dibawah.


25/26

Regenerasi udara panas digunakan ketika VOC yang tidak mudah terbakar atau memiliki

tempreture pengapian tinggi dan dengan demikian tidak menimbulkan risiko kebakaran

karbon. Sebagian dari gas buang panas di oksidator dicampur dengan udara ambien untuk

mendinginkan gas hingga 180oC (350oF). Gas yang telah diregenarasi didorong sampai

mengalir melalui penyerapan GAC. Seiring dengan suhu karbon bed yang meningkat,

desorbed organik ditransfer ke aliran gas regenerasi. Gas yang telah diregenerasi yang

mengandung desorbed VOC dikirim langsung ke oksidator termal dimana VOC akandihilangkan. Setelah bed dipertahankan pada regenerasi tempreture yang diinginkan untuk

jangka waktu yang cukup, regenerasi berakhir. Carbon bed kemudian didinginkan sampai

suhu ambien sekitar dengan mematikan gas panas pada proses regenerasi dan terus melewati

udara ambien melalui carbon bed . Waktu untuk regenasi dan proses pendinginan sudah

ditentukan berdasarkan jumlah karbon dalam penyerapan dan jumlah carbon yang diharapkan

(US EPA, 1986).

Thermal Incineration

Thermal Incineration (Lihat gambar dibawah) digunakan untuk mengoksidasi VOC pada

suhu tinggi. Variabel yang paling penting untuk dipertimbangkan dalam desain insineratortermal suhu pembakaran dan waktu tinggal, karena variabel desain menentukan efisiensi

penghancuran VOC pada inicinerator tersebut. Selanjutnya, pada suhu pembakaran dan

waktu tinggal (residence time), efisiensi kerusakan juga dipengaruhi oleh tingkat turbulensi,

atau pencampuran aliran emisi dan gas pembakaran panas, pada incinerator. Selain itu,

organic yang terhalogenasi lebih sulit untuk mengoksidasi daripada organik tersubstitusi,

maka, kehadiran senyawa yang terhalogenasi aliran emisi memerlukan suhu lebih tinggi dan

waktu tinggal yang lama untuk proses oksidasi lengkap. Ketika aliran emisi diproses oleh

termal incineration emisi tersebut menjadi encer, bahan bakar tambahan diperlukan untuk

menjaga suhu pembakaran yang diinginkan. Bahan bakar tambahan dapat dikurangi denganmemulihkan energi yang terkandung dalam gas (hot gas) buang dari incenerator.


26/26

(Gambar Scematic diagram of a thermal incinerator system for VOCs in off-gas

realeased from treatment facilities)

(Gambar Scematic diagram of a catalytic incinerator system for VOCs in off gasreleased from treatment facilities)

makalah pal bab 5 kelompok 8

Documents