Tugas Kelompok
MATA KULIAH : Manajemen Pengolahan Limbah Cair DOSEN : Prof. Dr. Anwar Daud, SKM, M.Kes
CHAPTER 10 “SEDIMENTASI”
O L E H:
AYU ROFIA NURFADILLAH P1801214014
YUSTIANA USMAN P1801214015
KONSENTRASI KESEHATAN LINGKUNGAN PROGRAM STUDI KESEHATAN MASYARAKAT PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN
BAB 10 SEDIMENTASI
10.1 Pendahuluan
Sedimentasi adalah operasi fisik yang memisahkan antara partikel padat dengan kepadatan yang lebih tinggi dengan cairan sekitarnya. Dalam sebuah tangki yang di mana kecepatan aliran air sangat rendah, partikel cenderung mengalir ke bawah yang dipengaruh oleh gravitasi. Akibatnya, cairan supernatan menjadi jernih, sedangkan partikel di bagian bawah membentuk lapisan lumpur, dan kemudian dihilingkan dengan lumpur. Sedimentasi adalah operasi unit yang penting di berbagai sistem pengolahan air limbah.
Aplikasi utama dari sedimentasi dalam pengolahan air limbah adalah:
• Pengolahan awal. Penghapusan grit (sedimentasi partikel anorganik yang berdimensi besar)
• Grit chamber
• Pengolahan primer. Sedimentasi primer (sedimentasi padatan tersuspensi dari limbah mentah)
• Clarifiers primer konvensional, dengan frekuensi penghapusan lumpur • Septic tank
• Pengobatan sekunder. Sedimentasi sekunder (penghapusan padatan biologi) • Bak sedimentasi akhir dalam sistem lumpur aktif
• Bak sedimentasi akhir di trickling sistem filter
• Kompartemen sedimentasi di reaktor selimut lumpur anaerob • Kolam sedimentasi, setelah selesai campuran laguna aerasi
• Pengolahan lumpur. Penebalan (pengendapan dan pengentalan lumpur primer dan lumpur biologis yang berlebihan)
• Pengental gravitasi
• Pengolahan fisik-kimia. Pengendapan setelah presipitasi • Peningkatan kinerja clarifiers primer
• Pengkilap dari limbah dari Pengolahan sekunder • Ppenghapusan nutrisi kimia
Di samping itu, sedimentasi terjadi di berbagai unit pengolahan air limbah lainnya, seperti kolam stabilisasi, bahkan jika hal tersebut belum secara khusus dirancang untuk tujuan ini.
Tujuan utama di sebagian besar aplikasi ini adalah untuk menghasilkan limbah yang jernih (clarified limbah) yaitu, dengan konsentrasi padatan tersuspensi yang rendah. Namun, pada saat yang sama juga mendapatkan penebalan lumpur yang dapat membantu pengolahan selanjutnya.
Gambar 10.1 dan 10.2 menyajikan skema dari dua jenis tangki pengendapan, satu persegi panjang dengan aliran horisontal, dan aliran yang melingkar dan berpusat. Rincian tentang desain tangki pengendapan ini disajikan dalam bab lain dari buku ini, terkait dengan berbagai proses pengolahan air limbah. Dalam bab ini, hanya menyajikan prinsip-prinsip dasar sedimentasi.
Tangki sedimentasi persegi empat dengan aliran horizontal
Denah
Tangki sedimentasi melingkar
Gambar 10.2. Skematik dari tangki pengendapan melingkar dengan saringan pusat
10.2 Jenis Pengendapan
Tabel 10.1. Jenis Pengendapan dalam pengolahan air limbah
Jenis Skema Deskripsi Contoh penerapan
Diskrit Partikel yang menetap,
mempertahankan satu sama lain, yaitu, mereka tidak menyatu. Oleh karena itu, sifat fisik mereka terjaga seperti bentuk, ukuran dan kepadatan
Grit chambers
Flocculent Partikel bergabung
menetap sementara. Karakteristik partikel
berubah, dengan
peningkatan
ukuran (pembentukan flok) dan, sebagai hasilnya, terjadi kecepatan pengendapan.
•Tangki sedimentasi primer
•Bagian atas tangki sedimentasi
sekunder
•flok kimia dalam pengolahan fisik-kimia
Hendered (atau zona)
Apabila ada konsentrasi padatan yang tinggi, akan terbentuk selimut lumpur, yang mengendap sebagai massa tunggal (partikel cenderung untuk tinggal di posisi yang tetap dengan kaitannya dengan partikel sekitarnya). Interface pemisahan yang jelas dapat diamati antara fase padat dan fase cair. Tingkat interface bergerak ke bawah sebagai akibat dari pengendapan selimut lumpur. Dalam hal ini, adalah kecepatan pengendapan interface yang digunakan dalam
desain tangki
pengendapan.
• Tangki sedimentasi sekunder
• Pengental lumpur gravitasi
Compression Jika konsentrasi padatan
bahkan lebih tinggi, pengendapan bisa terjadi hanya dengan kompresi struktur partikel '. Kompresi terjadi karena
berat partikel,
ditambahkan secara
konstan karena
•Dasar tangki sedimentasi
sekunder
Jenis Skema Deskripsi Contoh penerapan sedimentasi dari partikel
terletak pada cairan supernatan. Dengan kompresi, bagian dari air akan dihapus dari matriks flok, untuk mengurangi volume
Sumber: diadaptasi dari Tchobanoglous dan Schroeder (1985), Metcalf dan Eddy (1991)
Gambar 10.3. Kekuatan interaksi partikel dibawah pengendapan diskrit
Gambar 10.4. Pengendapan diskrit, menunjukkan kecepatan pengendapan partikel yang konstan
10.3 Pengendapan Diskrit 10.3.1 Kecepatan Pengendapan
Menurut hukum Stokes, kecepatan pengendapan diskrit dari partikel (v) di aliran berlapis adalah:
= 1 18. .
1 1 . 2 di mana:
vs = kecepatan partikel tetap (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s)
υ = viskositas kinematik dari cairan (m2/s)
Viskositas kinematic ν dan kepadatan air ρ adalah fungsi dari suhu T . Namun,
variasi suhu dalam kepadatan air pada pengolahan air limbah dapat diabaikan (masing-masing 999,8 kg/ml dan 992,2 kg/m3 untuk suhu 0◦C dan 40◦C) dan nilai 1000 kg/m3 dapat diadopsi. Pengaruh viskositas air lebih representatif, seperti yang terlihat pada
Tabel 10.2 (Tchobanoglous dan Schroeder, 1985; Huisman, 1978).
Tabel 10.2. Viskositas kinematik air sebagai fungsi temperature
T(◦C) 0 5 10 15 20
υ(m2/s) 1.79 × 10−6 1.52 × 10−6 1.31 × 10−6 1.15 × 10−6 1.01 × 10−6
T(◦C) 25 30 35 40
υ(m2/s) 0.90 × 10−6 0.80 × 10−6 0.73 × 10−6 0.66 × 10−6
Dalam kisaran T = 10 sampai 30◦ C, von Sperling (1999) mengusulkan persamaan
berikut untuk viskositas sebagai fungsi suhu (R 2 = 0,986):
= 3.76 10 .
Ketika menginterpretasi Persamaan 10.1, pertimbangan berikut adalah penting: • Vs sebanding dengan (Ps-P1)/P1
• Vs sebanding dengan d2
Fakta bahwa vs adalah sebanding dengan kuadrat diameter partikel yang menekankan pentingnya peningkatan ukuran partikel, yang bertujuan untuk penghapusan partikel yang lebih cepat, dan, akibatnya, bak sedimentasi menjadi lebih kecil. Sebagai contoh, ketika diameter partikel ganda, kecepatan penyelesaian meningkat empat kali.
Contoh 10.1
Hitung kecepatan pengendapan sebutir pasir menggunakan data sebagai berikut: Diameter butiran pasir: d = 0.7mm
Kepadatan pasir: ρs = 2650 kg / ml
Kepadatan cairan: ρ1 = 1000 kg / m
Penyelesaian :
Dari Tabel 10.2, untuk suhu 25◦C, viskositas kinematik dari υ air 0,90× 10-6
m2/s. Diameter partikel adalah 0,7 × 10-3 m. Dari Persamaan 10.1, dengan asumsi aliran laminar :
= 1 18. .
1
1 . =
1 18.
9.81 0.90 10 .
2650 1000
1000 . (0.7 10 )
Gambar 10.5. Skema representasi dari zona tangki sedimentasi horizontal (bagian longitudinal)
Gambar 10.6. Dimensi zona sedimentasi
10.3.2 Konsep tangki sedimentasi yang ideal dengan aliran horizontal
Pengendapan partikel diskrit dapat dianalisis dalam kolom pengendapan tanpa aliran yang berbentuk persegi panjang horizontal, aliran tangki dengan kecepatan horisontal konstan (v). Gambar 10.5 menunjukkan zona perwakilan dari tangki yang ideal. Pertimbangan teoritis berlaku untuk zona di mana pengendapan secara efektif terjadi (zona sedimentasi).
Untuk analisis teoritis dari sedimentasi, perlu beranggapan bahwa: a. Partikel didistribusikan secara merata di zona inlet
b. Partikel yang bersentuhan dengan zona lumpur dianggap dihilangkan
Dimensi utama zona sedimentasi disajikan pada Gambar 10.6. Sebuah tangki sedimentasi yang ideal dengan kecepatan horisontal konstan, pengendapan partikel diskrit terjadi seperti dalam kolom sedimentasi (lihat Gambar 10.7). Waktu yang dibutuhkan untuk sebuah partikel dalam mencapai bagian bawah :
Kolom sedimentasi: waktu = jarak / kecepatan
=
tangki aliran horisontal: waktu = volume / aliran
= = .
Menggabungkan Persamaan 10.3 dan 10.4:
=
Persamaan ini sangat penting dalam desain tangki sedimentasi. Jika ingin menghilangkan partikel dengan kecepatan pengendapan sama atau lebih besar dari vs, dan mengetahui aliran air limbah diolah Q, luas permukaan yang dibutuhkan dapat diperoleh dari:
=
Kecepatan pengendapan harus diadopsi untuk desain (vs atau vo), disebut juga laju aliran yang lebih atau tingkat permukaan hidrolik, dan dinyatakan dalam satuan kecepatan (m/h), atau aliran per satuan luas (m3/m2.h).
Dalam penafsiran Persamaan 10,5, perlu dicatat bahwa:
• Vs dapat diperoleh melalui percobaan dengan cairan yang diolah atau dari nilai-nilai kepustakaan (dalam desain, vs adalah parameter desain)
• Penghilangan partikel diskrit hanya bergantung pada luas permukaan (A) dan bukan pada ketinggian (H) dan waktu (t).
Titik terakhir dapat dipahami sebagai berikut. Jika A dan Q adalah konstan, dan jika
H ganda, volume V ganda, dan begitu juga dengan waktu t (lihat Persamaan 10.4). Kecepatan horisontal vh (vh=Q/(BH) dikurangi menjadi setengah. Karena v adalah konstan (rumus dari karakteristik partikel), lintasan baru partikel yang mengarah pada kahir penghapusan dari tangki, identik dengan tangki dengan ketinggian lebih rendah (lihat Gambar 10.8)..
Gambar 10.9. Visualisasi dari pengaruh dari A pada penghilangan partikel diskrit
Namun, jika luas permukaan A ganda, misalnya melalui duplikasi panjang L, vh, dan vs tetap konstan. Lintasan partikel tersebut tidak diubah, namun partikel dihapus setengah dari panjang tangki (lihat Gambar 10.9). Oleh karena itu, tangki baru ini
mampu menerima partikel dengan pengendapan kecepatan lebih rendah dari vs. Singkatnya, untuk pengendapan diskrit yang ideal, luas permukaan A menjadi sangat penting, sementara H dan t tidak memainkan peran apa pun.
Partikel-partikel yang akan dihapus dalam tangki sedimentasi tergantung pada: • Kecepatan pengendapan partikel (dibandingkan dengan desain kecepatan
pengendapan vs)
• Ketinggian di mana partikel memasuki zona sedimentasi
Dalam tangki penghilangan partikel yang berasal dari posisi vertikal yang berbeda dan dengan kecepatan pengendapan yang berbeda ditampilkan pada Tabel 3.2.
10.3.3 Pengujian pengendapan Diskrit (Terpisah)
Keanekaragaman besaran ukuran partikel terjadi pada suspensi khas partikel. Untuk menentukan efisiensi penghapusan dalam waktu tertentu, perlu untuk mempertimbangkan seluruh jajaran dari kecepatan pengendapan yang ditemukan dalam sistem. Hal ini biasanya dilakukan melalui tes di kolom pengendapan, di mana sampel yang diambil dari berbagai kedalaman dan waktu (Metcalf & Eddy, 1991).
Tabel 10.3. Partikel Terpisah untuk dihapus dalam tangki aliran horizontal
Kasus Partikel dihilangkan atau tidak
dihilangkan Partikel yang dihilangkan:
• Partikel dengan kecepatan pengendapan sama dengan v yang masuk tangki pada ketinggian H
• Partikel dengan kecepatan pengendapan v1>vs > yang masuk tangki pada ketinggian H
Partikel yang dihilangkan:
• Partikel dengan kecepatan pengendapan sama dengan vs yang masuk tangki di ketinggian lebih rendah dari H
Partikel yang tidak dihilangkan:
• Partikel dengan kecepatan pengendapan v2<vs yang masuk tangki pada ketinggian H
Partikel yang dapat dihapus:
• Partikel dengan kecepatan pengendapan v2<v yang masuk tanki padaketinggian lebih rendah dari H
Gambar 10.10. Kolom Pengendapan
Evaluasi efisiensi penghilangan dari materi partikulat. Pada awal pengujian, kolom harus penuh dari campuran homogen dan suspensi. Sampel yang diambil pada waktu yang berbeda, di berbagai titik pengambilan sampel sepanjang kolom yang tinggi. Jika konsentrasi awal pada kolom di awal waktu to = 0 adalah Co, dan setelah waktu ti, mengurangi konsentrasi Co sampai kedalaman zi, maka Co - Ci suspensi pengendapan asli dengan kecepatan yang lebih besar maka zi/(ti-to). Mengulangi konsep ini untuk kedalaman dan waktu yang berbeda, proporsi kurva kumulatif partikel dengan kecepatan pengendapan lebih rendah dari nilai X-axis dapat dibentuk (Wilson, 1981).
Contoh 10.2 (diadaptasi dari Wilson, 1981) menyajikan metodologi untuk penentuan efisiensi penghilangan partikel berdasarkan pengujian pengendapan terpisah.
Contoh 10.2
Hasil pengujian pengendapan suspensi dilakukan dengan partikel yang ada dalam pengendapan terpisah menyebabkan nilai-nilai yang disajikan di bawah ini. Plot profil kumulatif dari kecepatan pengendapan dan menghitung fraksi partikel yang dihilangkan untuk aliran tingkat vo = 1,0 m / jam.
Sampel Contoh Kedalaman (m) Contoh Waktu (jam) SS dalam sampel (mg / L) 1 2 3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 222 (Rata-rata) 4 5 6 1.0 1.0 1.0 1.0 3.0 6.0 140 108 80 7 8 9 2.0 2.0 2.0 1.0 3.0 6.0 142 110 106
Sampel Contoh Kedalaman (m) Contoh Waktu (jam) SS dalam sampel (mg / L) 11 12 3.0 3.0 3.0 6.0 130 124 13 14 15 4.0 4.0 4.0 1.0 3.0 6.0 147 126 114 Penyelesaian :
a. Plot kurva dari fraksi partikel × kecepatan pengendapan
Pertimbangkan sampel 9 (kedalaman 2,0 m dan waktu sampel 6,0 jam). Kecepatan pengendapan partikel yang ditemukan dalam sampel kurang dari 2,0 m/6.0 h=0,33 m / jam. Oleh karena itu, (106/222) = 0,48 = 48% dari partikel yang memiliki kecepatan
pengendapan lebih rendah dari 0,33 m / jam. Efisiensi pengendapan dalam sampel ini adalah 1-0,48 = 0,52 = 52%. Dengan alasan ini, tabel di bawah ini :
Contoh 10.2 (Lanjutan)
Sampel Kecepatan (m/jam) Fraksi dari SS tersisa
4 5 6 1.00 0.33 0.17 0.63 0.49 0.36 7 8 9 2.00 0.67 0.33 0.64 0.50 0.48 10 11 12 3.00 1.00 0.50 0.64 0.59 0.56 13 14 15 4.00 1.33 0.67 0.66 0.57 0.51
b. Penentuan fraksi partikel yang dihilangkan
Dari gambar di atas, 0.57 (57%) dari partikel memiliki kecepatan pengendapan lebih rendah dari 1,0 m / jam. Dengan demikian, fraksi yang dihilangkan dari partikel-partikel ini, jika di mulai pengendapan dari atas kolom, menjadi 1-0,57 = 0,43 (43%). Masih ada sebagian kecil yang dihilangkan, yang sesuai dengan partikel dengan kecepatan pengendapan lebih rendah dari vo, yang tidak memulai pengendapan dari atas kolom (atau bagian atas tangki horisontal). Fraksi penghilangan partikel ini diberikan oleh daerah yang diduduki antara Y-axis dan sampai kurva x = 3,0 m / jam. Dapat diperoleh dari tabel di bawah ini, perhitungan daerah berdasarkan pembagian menjadi strip, dengan lebar (dx) dan kecepatan rata-rata di strip (vxi) :
Strip dxi (Y axis)
Lebar strip (dxi) (Y axis)
Rata-rata kecepatan dalam strip (vxi)
(m/h) (sumbu X)
dxi. vxi 0.50–0.57
0.40–0.50 0.30–0.40 0.20–0.30 0.10–0.20 0.00–0.10
0.07 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
0.80 (y = 0.54) 0.36 (y = 0.45) 0.14 (y = 0.35) 0.05 (y = 0.25) 0 (y = 0.15) 0 (y = 0.05)
0.056 0.036 0.014 0.005
– –
Fraksi yang dihilangkan cara kedua ini adalah: .
0 =
0.111
1.0 = 0.11
Total fraksi yang dihilangkan adalah 0.43 + 0.11 = 0.54 (54%).
Oleh karena itu, untuk laju aliran yang lebih dari 1,0 m3/m2.h, 54% dari partikel dalam suspensi sampel yang dihilangkan.
Jika diinginkan, kurva yang menunjukkan efisiensi removal sebagai fungsi rata-rata aliran (v) dapat dibentuk, didasarkan pada pengulangan perhitungan untuk nilai yang berbeda dari vo.
10.4 Pengendapan Flokulasi
Dalam pengendapan flokulasi, partikel menggumpal sendiri dan membentuk gumpalan yang cenderung bertambah ukurannya. Dengan peningkatan ukuran partikel (gumpalan), ada peningkatan kecepatan pengendapan. Oleh karena itu, pada pengendapan flokulasi kecepatan tidak konstan seperti dalam pengendapan terpisah, tetapi cenderung meningkat. Gambar 10.11 dan 10.12 menunjukkan proses pembentukan flok dan peningkatan kecepatan pengendapan di tangki aliran horizontal (Gambar 10.11) dan di kolom pengendapan (Gambar 10.12).
Karena flokulasi yang terjadi saat partikel turun ke bawah, semakin besar kesempatan kontak yang mereka miliki, maka semakin besar terbentuknya flok. Hasil dari, efisiensi penghilangan pada pengendapan flokulasi meningkat dengan peningkatan kedalaman H dan waktu t (berbeda dari pengendapan terpisah).
Demikian pula untuk pengendapan terpisah, pengendapan flokulasi pada tangki aliran horizontal yang ideal dapat dibandingkan dengan pengendapan di kolom tanpa aliran.
Dalam kasus pengendapan flokulasi, kecepatan pengendapan partikel individu tidak dianalisis, seperti dalam kasus pengendapan terpisah. Pengujian kolom pengendapan juga berguna untuk memungkinkan seleksi yang lebih ideal rata aliran lebih. Pada uji
pengendapan flokulasi, hasilnya disajikan dalam bentuk kurva atau grid, menunjukkan persentase penghilangan partikel pada kedalaman dan waktu-waktu tertentu (lihat
Gambar 10.11. Pengendapan flocculent di tangki aliran horizontal
Gambar 10.12. Pengendapan flocculent di kolom pengendapan
Contoh 10.3
Dengan nilai asumsi yang disajikan pada tabel di bawah ini, menghitung presentase penghilangan yang diperkirakan dalam kasus berikut:
Presentase Penghilangan (%)
Contoh Kedalaman (m) Contoh waktu (jam)
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 1.0 2.0 3.0 26 20 19 44 34 27 49 44 37 55 51 45 63 56 51 66 60 57 71 62 60 77 64 68 Penyelesaian :
Presentase efisiensi penghilangan yang dihitung berdasarkan konsentrasi awal Co, dan pada konsentrasi pada waktu sampel. Sebagai contoh, jika konsentrasi awal yang Co = 200 mg / l, dan konsentrasi pada kedalaman dan waktu pengambilan sampel adalah 132 mg / l, efisiensi penghilangan menjadi (200-132) / 200 = 0,34 = 34%. Hal ini bisa menjadi kasus, misalnya untuk sampel pada kedalaman 2.0 m dan 1.0 h.
a. Tank dengan kedalaman 2,0 m dan waktu penahanan 1,50 jam.
Untuk kedalaman 2,0 m dan sampel waktu 1,5 jam, persentase penghilangan dapat diperoleh secara langsung dari tabel. Nilai yang ditemukan adalah 44%.
b. Tank dengan kedalaman 2,0 m dan penahanan waktu 3,0 jam
Untuk kedalaman 2,0 m dan sampling waktu 3,0 jam, penghapusan persentase yang ditunjukkan dalam tabel adalah 60%. Kedalaman yang sama seperti pada butir a, tetapi waktu penahanan (atau volume) menjadi dua kali lipat. Karena kedua kedalaman yang sama, tetapi volume yang berbeda, maka luas permukaan butir b adalah dua kali lipat pada butir a. Perbandingan dengan perhitungan butir a, dalam hal desain, pemeliharaan kedalaman yang sama dari 2,0 m tetapi dengan volume dua kali lipat, luas permukaan atau waktu penahanan (3,0 jam dibandingkan dengan 1,5 jam) menyebabkan peningkatan efisiensi penghapusan dari 44% menjadi 60%.
c. Tank dengan kedalaman 1,0 m dan waktu penahanan 3,0 jam
Untuk kedalaman 1,0 m dan sampling waktu 3,0 jam, persentase penghilangan dinyatakan dalam tabel adalah 66%. Waktu penahanan (atau volume) adalah sama
dengan huruf b, tapi kedalamannya adalah setengah dari itu. Karena kedua volume sama, tapi kedalaman berbeda, maka luas permukaan butir c adalah dua kali lipat dari butir b. Perbandingan dengan perhitungan butir b, dalam hal desain, bahwa pemeliharaan volume yang sama tetapi dengan penurunan mendalam dan duplikasi luas permukaan menyebabkan peningkatan presentase penghapusan efisiensi dari 60% menjadi hanya 66% .
Untuk kedalaman 2,5 m dan waktu pengambilan sampel dari 3,75 jam, diperlukan interpolasi di grid. Mengadopsi interpolasi linear:
% = = 1
2.
64 + 62)
2 +
60 + 68
2 = 63.5%
Sebagai gambaran, efisiensi kurva iso diperoleh langsung dari data yang disajikan dalam masalah ditunjukkan di bawah.
10,5 ZONA pengendapan
10.5.1 Pengendapan dalam kolom
Ketika terdapat konsentrasi padatan tinggi, selimut cenderung terbentuk. Selimut ini mengendap sebagai partikel massa tunggal (partikel yang cenderung tersisa pada posisi tetap yang berhubungan dengan partikel di sekitarnya). Interface pemisahan yang jelas dapat diamati antara fase padat dan fase cair, dan tingkat Interface bergerak ke bawah sebagai akibat dari sedimentasi dari selimut lumpur (lihat Gambar 10.13). Selimut bergerak ke bawah, cairan yang terletak di bawahnya cenderung bergerak ke atas. Dalam
pengendapan zona, hal itu dimaksud dengan kecepatan pengendapan interface yang digunakan dalam desain tangki sedimentasi. Zona pengendapan juga disebut pengendapan terhalang.
lapisan yang tinggi bergerak ke atas akibat kenaikan terus menerus dari bahan terakumulasi pada bagian bawah, yang tidak bisa meninggalkan kolom dibawah nya.
Gambar 10.13. Zona pengendapan massa padatan dalam kolom pengendapan
Gambar 10.14. Penghilangan lumpur dari dasar dalam tangki sedimentasi sekunder
Dalam tangki sedimentasi dengan penarikan terus menerus dari lumpur yang diendapkan dari dasar, lapisan lebih pekat tidak menyebar ke atas. Alasannya dikarenakan kecepatan aliran lumpur dibawah (ke bawah, dari dasar) mengimbangi kecepatan ekspansi (atas). Situasi ini terjadi dalam tangki saat menghilangkan lumpur terus menerus dari dasar, seperti tangki sedimentasi sekunder dalam proses lumpur aktif (lihat Gambar 10.14). Gambar 10.15 menyajikan skematis perilaku lapisan yang dibuat
dalam dua kondisi yang berbeda (tanpa dan dengan penghilangan lumpur dari dasar). 10.5.2 Teori Padatan fluks
Hal berikut berfokus pada perilaku tangki sedimentasi sekunder di pabrik lumpur aktif, karena lebih penting ketika dibandingkan dengan pengental gravitasi. Namun, prinsip umumnya sama untuk kedua kasus.
Dalam konteks ini, fluks dapat dipahami sebagai beban padatan per unit area (misalnya dinyatakan sebagai kgSS/m2H). Dalam tangki sedimentasi aliran kontinu padatan cenderung untuk bergerak ke bawah karena aksi simulatn dua fluks:
• fluks gravitasi (Gg), Yang disebabkan oleh sedimentasi gravitasi lumpur;
• aliran fluks dasar (Gu) Yang disebabkan oleh gerakan ke bawah yang berasal dari penghilangan lumpur sekembalinya dari bagian bawah tangki sedimentasi.
Gambar 10.15. Skema representasi dari perilaku lapisan lumpur diencerkan dan terkonsentrasi di zona pengendapan. (a) Kolom tanpa Menghilangkan lumpur dari
dasar. (b) Penampungan tangki dengan Menghilangkan lumpur dari dasar Total fluks (Gt) bergerak ke bagian bawah tangki sedimentasi sesuai dengan jumlah dari dua komponen ini. Representasi matematis fluks tersebut dapat dinyatakan sebagai (Dick, 1972):
Jumlah fluks:
= +
Fluks gravitasi :
= .
aliran fluks dasar :
= .
di mana:
C = konsentrasi padatan tersuspensi di lumpur (kg / m3)
v = kecepatan pengendapan interface pada konsentrasi C (m / h) Qu = aliran dasar (m3 / h)
Kecepatan pengendapan v, di sisi lain, fungsi dari konsentrasi C itu sendiri, penurunan dengan meningkatnya C. Ada berbagai hubungan empiris untuk mengekspresikan v dalam fungsi C, tetapi yang paling sering digunakan adalah:
= . .
di mana:
vo = koefisien, menyatakan kecepatan pengendapan interface pada konsentrasi C = 0 (m / h)
K = koefisien pengendapan (m3 / kg)
Fluks padat disampaikan ke bawah dari tangki sedimentasi tergantung padakonsentrasi C, sesuai dengan kondisi berikut:
• konsentrasi rendah C. Dengan nilai-nilai rendah C, kecepatan menetap dari antarmuka v tinggi (Persamaan 10.10), tetapi produk Cv rendah, yang hasil dalam nilai yang rendah dari padatan gravitasi fluks (Persamaan 10.8).
• Konsentrasi Menengah C. Sementara C meningkat, bahkan dengan penurunan v, produk Cv meningkat, yaitu fluks gravitasi meningkatkan.
• Konsentrasi tinggi dari C. Namun, setelah nilai tertentu dari C, pengurangan dalam kecepatan penyelesaian v adalah seperti yang produk Cv mulai menurun.
Gambar 10.16a menyajikan kurva dari padatan gravitasi fluks (Gg = Cv). Mencegat
Gambar 10.16. Padatan fluks kurva. (a) Gravity padatan fluks. (b) Jumlah padatan fluks.
Keberhasilan desain dan operasi dari tangki sedimentasi sekunder tergantung pada hubungan antara fluks diterapkan dan fluks membatasi. yang diterapkan fluks sesuai dengan beban influen padatan tersuspensi ke tangki pengendapan per satuan luas permukaan, yang diberikan oleh (lihat Gambar 10.17):
= + .
di mana:
Ga = terapan padatan fluks (kg / m2.h)
Qi = aliran berpengaruh ke pabrik pengolahan limbah (m3 / h)
Co = konsentrasi influen padatan tersuspensi ke sedimentasi sekunder tangki. Sama dengan konsentrasi padatan tersuspensi dalam reaktor, atau campuran minuman keras konsentrasi padatan tersuspensi (MLSS) (kg / m3).
Gambar 10,17. Padatan Terapan fluks pada tangki sedimentasi sekunder
Dalam istilah praktis, dapat dianggap bahwa Qr sama dengan Qu, karena kelebihan lumpur aliran (Qu - Qr) diabaikan dalam keseimbangan massa pada sekunder tangki sedimentasi.
Dalam arti luas, fluks diterapkan harus sama dengan atau kurang dari membatasi fluks (Ga ≤ GL), sehingga tangki pengendapan tidak menumpuk padatan, yang bisa akhirnya mencapai jumlah yang akan mengakibatkan kerugian mereka dalam supernatan dari menetap tangki, sehingga memburuk kualitas limbah akhir. Pada kurva dari gravitasi fluks (Gambar 10.16a), garis lurus dari fluks diterapkan dapat ditarik. Baris ini dimulai pada sumbu Y (pada nilai Ga) dan pergi ke bawah, secara paralel dengan garis dari membatasi fluks (kemiringan sama dengan Qu / A).
Gambar 10.18 menyajikan interpretasi, oleh penulis, teori yang disajikanhubungan
Poin-poin berikut terkait dengan penafsiran Gambar 10.18:
• tangki Sedimentasi dengan underload. Tangki pengendapan akan underloaded ketika fluks diterapkan kurang dari fluks membatasi. Dalam kondisi ini, hanya lapisan diencerkan dengan konsentrasi padatan tersuspensi yang rendah (Cd) akan terbentuk. Di bagian bawah tangki pengendapan lapisan dengan konsentrasi Cu (konsentrasi lumpur dihapus) juga akan mengembangkan, karena dukungan oleh bagian bawah tangki.
• tangki Sedimentasi dengan beban kritis. Tangki pengendapan akan kritis dimuat ketika fluks diterapkan sama dengan fluks membatasi. Dalam hal ini, lapisan lumpur tebal (konsentrasi CL) akan terbentuk.
• tangki Sedimentasi dengan penebalan yang berlebihan. Tangki pengendapan akan kelebihan beban dalam hal penebalan lumpur ketika diterapkan fluks lebih besar dari fluks membatasi. Dalam kondisi ini, konsentrasi lapisan lumpur tebal tidak akan melampaui CL dan, akibatnya tebal lapisan lumpur akan meningkatkan volume, menyebarkan ke atas. Bergantung kepada tingkat yang dicapai oleh selimut lumpur, padatan dapat dibuang dengan limbah akhir.
overflow (Qi / A) lebih besar dari kecepatan pengendapan lumpur v. Dalam hal ini kasus, lapisan diencerkan serta lapisan tebal akan menyebarkan ke atas, dengan kemungkinan kerusakan lebih cepat dari kualitas limbah.
10.5.3 Penentuan kecepatan antarmuka menetap
Menetapan kecepatan antarmuka, juga disebut kecepatan zona menetap (ZSV) dapat ditentukan secara eksperimental melalui tes di kolom menetap. Untuk ini, berikut metodologi disederhanakan disarankan:
• homogenisasi cairan melalui pencampuran di seluruh tangki (kolom) Volume • mengganggu pencampuran untuk memungkinkan sedimentasi
• mengukur tingkat antarmuka pada berbagai interval waktu
• menghentikan pengukuran ketika antarmuka tidak signifikan menetap apapun lebih • Plot grafik: tinggi antarmuka (Y axis) × waktu (sumbu X)
• menentukan kecepatan pengendapan antarmuka dengan kemiringan garis lurus yang mencapai dalam grafik (mengabaikan poin awal dan akhir yang tidak pada jangkauan garis lurus)
Tes ini biasanya dilakukan di silinder sampai dengan 0,5 m dan tinggi 10 cm diameter. Namun, bila memungkinkan, diinginkan untuk menggunakan kolom lebih tinggi (sekitar 2,0 m atau lebih besar), sehingga mereka mewakili ketinggian skala penuh tangki sedimentasi.
Uji kecepatan zona menetap bisa dilakukan untuk berbagai nilai awal Konsentrasi Co, untuk memungkinkan derivasi dari parameter vo dan K dari Persamaan 10.10.
Contoh 10.4
Menentukan kecepatan zona menetap dari suspensi lumpur aktif. Konsentrasi padatan awal dari minuman keras dicampur dalam kolom adalah sama dengan 2.900 mg / L. Nilai berikut dari tinggi antarmuka diukur sebagai fungsi waktu:
t (min) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 45 60 90
Penyelesaian :
a. Plot hasil pada grafik
INTERFACE TINGGI SEBAGAI FUNGSI WAKTU
b. Tentukan kemiringan jangkauan garis lurus di H kurva × t
Mengabaikan titik awal (t = 0 menit) dan poin mulai dari t = 21 menit, yang bukan bagian dari garis lurus, garis paling cocok disesuaikan antara t = 3 menit dan t = 18 menit poin. Garis paling cocok dan kemiringannya dapat diperoleh grafis atau melalui analisis regresi linier. Nilai yang diperoleh grafis menyebabkan nilai berikut untuk kecepatan zona settling:
v = 0,013 m / min = 0,78 m / jam
Untuk menentukan nilai koefisien vo dan K dari Persamaan 10.10, berbagai
tes menetap harus dilakukan untuk nilai yang berbeda dari konsentrasi awal C. Dengan cara ini, nilai-nilai yang berbeda dari pasangan v dan C (zona menetap sedimentasi kecepatan × konsentrasi awal) diperoleh, memungkinkan penentuan koefisien vo dan K dengan cara grafis atau dengan analisis regresi.
Contoh 10.5
Menentukan nilai koefisien vo dan K, berdasarkan penentuan dari zona settling kecepatan v (sesuai dengan metodologi Contoh 10.4), untuk nilai yang berbeda dari awal konsentrasi C. Nilai yang diperoleh untuk v sebagai fungsi dari C adalah:
C (kg/m) 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0
Penyelesaian : a. Plot kurva v × C
Kecepatan Zona Pengendapan Sebagai Fungsi Dari Konsentrasi
Konsentrasi (kg / m3)
b. Mengatur ulang Persamaan 10.10 dalam bentuk logaritmik Persamaan 10.10 adalah:
= . .
Mengambil logaritma natural dari kedua sisi persamaan: ln v = ln vo - K.C
Mencegat garis dengan sumbu Y adalah: ln vo Kemiringan garis adalah: -K
c. Plot bentuk logaritmik dari Persamaan 10.10
Nilai-nilai dari bentuk logaritmik dari persamaan adalah:
C (kg/m) 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0
In v 0.71 -0.60 -2.04 -3.21 -4.61
-Contoh 10.5 (Lanjutan)
Dari grafik:
Mencegat garis dengan sumbu Y adalah: ln vo = 2,0→vo = e2.0 = 7.4 Kemiringan garis adalah: -K = -0,67→K = 0,67
Koefisien Persamaan 10.10, oleh karena itu: vo = 7,4 m / jam K = 0,67 kg / m3
Coefficientswere ini, untuk alasan didaktik, diperoleh grafis di masa sekarang contoh. Namun, lebih disukai bahwa ini diperoleh melalui regresi analisis. Analisis regresi dapat linear (dengan transformasi logaritmik Persamaan 10.10) atau non-linear (dengan Persamaan asli 10.10).
10.5.4 Indeks volume lumpur
The settleability lumpur dapat disimpulkan melalui kurva menetap, seperti yang
disajikan dalam Bagian 10.5.3. Namun, sering, dalam pengolahan air limbah tanaman, hanya evaluasi disederhanakan dari settleability yang diinginkan, bertujuan menggunakan data untuk pengendalian operasional pabrik. Dengan kondisi tersebut, Sludge yang Volume Index (SVI) konsep dapat diadopsi.
SVI didefinisikan sebagai volume yang ditempati oleh 1 g lumpur setelah menetap untuk jangka waktu 30 menit. Oleh karena itu, bukan menentukan tingkat antarmuka di berbagai interval waktu, pengukuran tunggal pada 30 menit dibuat. SVI dihitung melalui persamaan berikut (lihat juga Gambar 10.19):
= 10
.
di mana:
SVI Indeks Volume = Sludge (mL / g)
H30 = ketinggian antarmuka setelah 30 menit (m)
H0 = ketinggian antarmuka saat 0 (ketinggian tingkat air di pengendapan yang silinder) (m)
SS = konsentrasi padatan tersuspensi dalam sampel (mg / L)
Gambar 10.19. Schematics dari tes SVI
Beberapa standardisations dilakukan dalam tes SVI, sehingga paling berikut varian umum dari tes:
• Uji tanpa diaduk selama periode pengendapan (SVI). Sampel yang tersisa untuk menetap tanpa gangguan.
• Uji tanpa pengadukan dan dengan pengenceran sampel (DSVI). Asli sampel diencerkan dengan limbah akhir dari karya dalam rasio dari 2 (misalnya 1/2, 1/4, 1/8, dll). DSVI dihitung menggunakan sampel diencerkan yang mengarah ke tinggi antarmuka setelah 30 menit (H30) kurang dari 20% dari tinggi awal (dan sedekat mungkin dengan 20%, dengan toleransi kurang lebih 4%). The DSVI dihitung dari Persamaan 10.12 dan dikalikan dengan timbal balik dari rasio pengenceran (misalnya dikalikan dengan 4 jika rasio pengenceran 1/4).
• Uji dengan pengadukan selama periode pengendapan (SSVI). Pengadukan ringan dan bertujuan mereproduksi pengadukan cahaya yang terjadi dalam penyelesaian skala nyata tangki. Garis vertikal tipis dengan rotasi 1 atau 2 rpm, yang terletak di antara pusat dan pinggiran silinder, menyebabkan pengadukan di silinder.
hasilnya diinterpolasi untuk konsentrasi 3,5 g / L. Tes ini adalah yang paling representatif dan kurang tunduk pada distorsi.
Tabel 10.4. Interpretasi perkiraan nilai dari Volume Sludge Indeks (untuk lumpur aktif)
Settleability Rentang nilai untuk Indeks Sludge Volume (mL / g)
SVI DSVI SSVI SSVI3,5
Excellent Good
Fair Poor Very poor
0–50 50–100 100–200 200–300 >300
0–45 45–95 95–165 165–215
>215
0–50 50–80 80–140 140–200
>200
0–40 40–80 80–100 100–120
>120
SVI maksimum yang dapat dicapai sebagai fungsi dari SS konsentrasi
Gambar 10.20. Maksimum nilai SVI dicapai (tidak ada sedimentasi dari interface dalam silinder), sebagai fungsi dari konsentrasi SS.
Penafsiran Indeks Sludge Volume adalah bahwa, semakin besar nilai, yang menurunkan settleability lumpur, yaitu, lumpur menempati nilai yang lebih besar dalam tangki sedimentasi sekunder. Selain itu, penafsiran juga terkait dengan jenis tes. Perkiraan nilai khas disajikan dalam Tabel 10.4 (von Sperling, 1994; von Sperling dan Fr'oes, 1999).
Perlu ditekankan bahwa tes tradisional SVI memiliki keterbatasan karena tergantung pada konsentrasi padatan awal (denominator dari Persamaan 10.12). Misalnya, lumpur dengan konsentrasi 1000 mg / L yang tidak puas sama sekali pada akhir 30 menit (H30 = H0) akan memiliki SVI dari 106/1000 1.000 mL / g. Di sisi lain, lumpur dengan konsentrasi 10.000 mg / L yang juga tidak menetap setelah 30 menit akan memiliki SVI dari 106 / 10.000 = 100 mL / g. Oleh karena itu menghapus kesulitan dalam interpretasi hasil SVI, karena dua lumpur yang tidak puas sama sekali memiliki nilai SVI begitu
[image:31.595.164.433.329.429.2]pengendapan dalam silinder) yang dapat diperoleh untuk lumpur dengan konsentrasi yang berbeda.
Nilai-nilai DSVI dan SSVI3.5 kurang rentan terhadap pengaruh-pengaruh ini, karena mereka tidak mengungkapkan hasil dalam konsentrasi yang bervariasi seperti. Namun, satu harus selalu sadar akan fakta bahwa tes SVI dan variannya hanya mengekspresikan sedimentasi setelah periode tertentu (30 enit) dan tidak memberikan indikasi langsung dari kecepatan pengendapan. Dua lumpur dengan SVI yang sama bisa memiliki settling berbeda kecepatan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.21.
[image:32.595.114.485.279.371.2]Representasi dari dua lumpur dengan SVI yang sama tapi kecepatan pengendapan yang berbeda
Gambar 10.21. Representasi dari dua sampel lumpur dengan kecepatan pengendapan yang berbeda, tetapi dengan SVI yang sama (diadaptasi dari Wanner, 1994)
Contoh 10.6
Hitung SVI (tanpa pengadukan dan pengenceran) dari sampel lumpur aktif dari Contoh 10,4 di mana nilai-nilai berikut yang diberikan atau diperoleh:
• H0 = 0,40 m • H30 = 0.10 m • SS = 2.900 mg / L
Penyelesaian :
Dari Persamaan 10.12:
= 10
. =
0,10 10
0,40 2920= 86 /
Berdasarkan interpretasi Tabel 10.4, yang settleability lumpur ini dapat dianggap baik.
10.5.5 Penentuan padatan membatasi fluks
Seperti yang terlihat dalam Bagian 10.5.2, total padatan fluks ditransmisikan ke bawah tangki sedimentasi sekunder terdiri dari komponen-komponen berikut:
• underflow fluks (Gu), yang disebabkan oleh pergerakan lumpur yang dihasilkan dari penghapusan lumpur kembali dari bagian bawah tangki sedimentasi.
Rumus masing-masing adalah: Total fluks:
+
Gravity Flux
= . .
Underflow flux
= .
di mana:
C = konsentrasi padatan tersuspensi dalam lumpur (kg / m3)
vo = koefisien, mengungkapkan zona menetap kecepatan pada konsentrasi C = 0 (m / h)
K = koefisien sedimentasi (m3 / kg) Qu = lumpur underflow (m3 / h)
A = permukaan tangki sedimentasi (m2).
Membatasi fluks sesuai dengan minimum pada kurva Gt vs C. minimum dapat diperoleh, untuk nilai tertentu Qu / A, melalui perhitungan membatasi konsentrasi CL, sehingga turunan pertama dari total persamaan fluks Gt (Persamaan 10,13) adalah sama dengan nol, dan turunan kedua lebih besar dari nol, untuk mengkonfigurasi minimum. Persamaan masing adalah:
• Limiting Solids flux
= . . +
• Fist derivative
= . . ( . + 1) + = 0
• Second derivative
Namun, penentuan fluks membatasi berdasarkan Persamaan 10,16 tidak bisa dilakukan secara langsung. Karena Persamaan 10.17 tidak eksplisit dalam hal C, itu perlu diselesaikan secara numerik dengan iterasi (misalnya metode Newton-Raphson) dan hasil akhir diganti lagi menjadi Persamaan 10,16. Meskipun solusi ini dapat diperoleh tanpa masalah menggunakan program komputer, bagian ini menyajikan sederhana dan pendekatan yang lebih didaktik dari solusi grafis, yang dapat juga diimplementasikan dalam komputer, menggunakan spreadsheet sederhana.
Untuk mengingat nilai-nilai koefisien vo dan Kand dari kecepatan lumpur underflow (Qu / A), kurva fluks gravitasi, fluks underflow dan jumlah fluks dapat terdiri grafis. Contoh 10.7 mengilustrasikan metodologi untuk dipekerjakan.
contoh 10.7
Berdasarkan data dari Contoh 10.4 dan 10.5, menyusun padatan kurva fluks dan
menentukan nilai dari: (a) membatasi padatan fluks, (b) konsentrasi padatan membatasi dan konsentrasi (c) padatan di lumpur bawah. Menentukan apakah tangki sedimentasi kelebihan beban atau underloaded.
Data yang diberikan dalam Contoh 10.4 dan 10.5 • V0 = 7.4m/h
• K=0.67 m3/kg
• MLSS: C0 = 2900 g/m3 = 2,9 kg/m3 Data tambahan:
• total luas permukaan tangki sedimentasi sekunder: A = 500 m2
• aliran air limbah berpengaruh terhadap karya-karya: Qi = 350 m3 / h • aliran lumpur kembali (underflow≈): Qu = 200 m3 / jam
Penyelesaian :
a. Hitung fluks untuk nilai yang berbeda dari konsentrasi padatan
C (kg/m3) V (m/h) Gg (kg/m2/h) Gt (kg/m2/h) Gu (kg/m2/h) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 7.40 5.29 3.79 2.71 1.94 1.39 0.99 0.71 0.51 0.36 0.26 0.19 0.13 0.10 0.07 0.05 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.65 3.79 4.06 3.88 3.47 2.97 2.48 2.03 1.63 1.30 1.02 0.80 0.62 0.48 0.36 0.28 0.21 0.16 0.12 0.09 0.07 0.05 0.04 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00 4.20 4.40 4.60 4.80 5.00 5.20 5.40 5.60 5.80 6.00 6.20 6.40 6.60 6.80 7.00 7.20 7.40 7.60 7.80 8.00 0.00 2.85 4.19 4.66 4.68 4.47 4.17 3.88 3.63 3.43 3.30 3.22 3.20 3.22 3.28 3.36 3.48 3.61 3.76 3.92 4.09 4.27 4.45 4.64 4.83 5.02 5.22 5.41 5.61 5.81 6.00 6.20 6.40 6.60 6.80 7.00 7.20 7.40 7.60 7.80 8.00 di mana:
• C = konsentrasi padatan tersuspensi, bervariasi 0-20 kg / m3 • v = kecepatan zona menetap (m / h)
Dalam contoh 10.4, nilai-nilai koefisien vo dan K ditentukan (vo = 7,4 m / jam dan K = 0,67 kg / m3)
• Gg = gravitasi padatan fluks (kg / m2.h)
Diberikan oleh Persamaan 10.14: Gg = C.vo.e-K.C
• Gu = underflow fluks (kg / m2.h)
Diberikan oleh Persamaan 10.15: Gu = C. (Qu / A)
Nilai Qu / A dihitung berdasarkan data yang diberikan dalam masalah: Qu / A = (200 m3 / h) / (500 m2) = 0,4 m / jam
• Gt = total padatan fluks (kg / m2.h)
Diberikan oleh Persamaan 10.13: Gt = Gg + Gu b. Plot fluks gravitasi (Gg)
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.16, salah satu metode untuk menentukan fluks membatasi adalah melalui grafik fluks gravitasi, disajikan di bawah ini. Data yang diperlukan untuk komposisi grafik yang diambil dari tabel sebelumnya
Kurva dari fluks Gg diambil langsung dari nilai-nilai dalam sebelumnya meja. Garis putus-putus (dicirikan sebagai GL - Gu) memiliki kemiringan Qu / A, dan terletak sebagai bersinggungan dengan kurva Gg. Baris ini menyajikan empat penting poin:
• mencegat dengan sumbu Y: membatasi GL fluks (diperoleh pada sumbu Y) • mencegat dengan kurva Gg: konsentrasi lapisan diencerkan Cd (diperoleh pada
sumbu X)
• bersinggungan dengan kurva Gg: membatasi konsentrasi CL (diperoleh pada sumbu X)
• mencegat dengan sumbu X: underflow Cu konsentrasi lumpur (diperoleh pada X-axis)
• membatasi fluks GL: 3,2 kg / m2.h
• konsentrasi lapisan Cd diencerkan: 0,6 kg / m3 • membatasi konsentrasi CL: 6.0 kg / m3
• underflow konsentrasi lumpur Cu: 8.0 kg / m3 c. Plot total fluks (Gt)
Alternatif bentuk penentuan fluks membatasi adalah melalui total fluks grafik, dibahas pada Gambar 10.16. Nilai-nilai yang diperlukan untuk komposisi grafik yang diambil langsung dari tabel sebelumnya (Gg, Gu dan Gt).
Membatasi fluks sesuai dengan minimum total fluks kurva Gg. Parameter lain (Cd,
CL dan Cu) dapat diperoleh berdasarkan penyadapan dari bersinggungan dengan titik ini minimum (sejajar dengan sumbu X) dengan kurva Gg, seperti yang terlihat dalam grafik. Tentu, nilai yang diperoleh adalah sama dengan yang sudah diperoleh dalam grafik sebelumnya disajikan dalam butir b.
d. Interpretasi kurva fluks
[image:37.595.193.406.239.396.2]mulai meningkat lagi (lihat curveGt di atas), karena kontribusi dari C dalam fluks gravitasi Gg (lihat Persamaan 10.14). Meskipun peningkatan ini fluks ditransmisikan ke bawah, sedimentasi yang tangki yang sebelumnya dibatasi dengan membatasi kapasitas fluks nya. Jika padatan fluks yang lebih besar dari fluks membatasi diterapkan dalam tangki, fluks diterapkan tidak akan dapat menjadi benar-benar menular ke bagian bawah tangki, karena lebih besar dari pembatas fluks. Dalam kondisi ini, hanya fluks membatasi ditransfer, dan fluks lebih menghasilkan ekspansi dalam volume yang ditempati oleh lumpur (naik dari tingkat selimut lumpur).
e. Evaluasi kondisi pembebanan
Untuk menentukan apakah tangki sedimentasi kelebihan beban atau underloaded, yang diterapkan dan membatasi fluks harus dibandingkan. Seperti yang terlihat, fluks membatasi adalah GL = 3,2 kg / m2.h. Yang diterapkan fluks Ga diberikan oleh
Persamaan 10.11:
= + . =(350 + 200)
500 2,9 = 3,2 / .
Hal ini dapat diamati bahwa fluks diterapkan sama dengan fluks membatasi, atau Ga = GL. Dalam kondisi ini, tangki sedimentasi adalah dalam keseimbangan, dan tingkat selimut lumpur tetap konstan
Contoh 10,8
Aliran berpengaruh ke pabrik dianalisis dalam Contoh 10.7 menderita peningkatan
dari 350 m3 / jam menjadi 450 m3 / jam. Analisis dampak kenaikan ini dan mengusulkan ukuran kontrol.
Penyelesaian :
a. Evaluasi kondisi pembebanan
Karena settleability dari lumpur (koefisien vo dan K) dan underflow yang (Qu) tidak diubah, fluks membatasi tetap sama (GL = 3,2 kg / m2.h). Namun, fluks diterapkan meningkat karena peningkatan Qi. Baru diterapkan fluks menjadi:
= + . =(450 + 200)
500 2,9 = 3,8 / .
Jika tidak ada langkah-langkah operasional yang diambil, kegigihan fluks kelebihan ini akan menyebabkan ekspansi berkelanjutan dari selimut lumpur, sampai padatan mulai meninggalkan dengan limbah akhir. Setelah itu, situasi keseimbangan baru akan mencapai, dengan kelebihan fluks meninggalkan dengan limbah akhir, dan menyebabkan penurunan lebih besar dalam kualitas. Padatan beban yang daun dengan limbah akan 0,6 kg / m2.h × 500 m2 = 300 kg / jam. Beban ini merupakan konsentrasi dalam limbah akhir (300 kg / h) ÷ (450 m3 / h) = 0,67 kg / m3 = 670 mg / L. Konsentrasi Ini jelas tidak dapat diterima untuk limbah akhir dari air limbah yang pabrik pengolahan.
b. Tindakan pengendalian
Untuk menghindari perluasan selimut lumpur, berikut langkah-langkah operasional dapat diambil:
• peningkatan tingkat underflow • pengurangan konsentrasi MLSS
Peningkatan Qu. Jika tingkat underflow meningkat, membatasi dan diterapkan fluks akan meningkat. Namun, ada nilai Quthat memungkinkan kedua fluks untuk sama. Mengadopsi metodologi Contoh 10,7 untuk nilai yang berbeda dari Qu, nilai yang mengarah ke kondisi keseimbangan baru ini dapat diperoleh. Di kasus ini, nilai yang ditemukan adalah Qu = 315 m3 / jam. Pembatas dan diterapkan fluks meningkat menjadi
4,44 kg / m2.h. Karena kedua adalah sama, tidak akan ada perluasan selimut lumpur. Oleh karena itu, kenaikan tingkat underflow (yaitu, juga dari aliran kembali sludge) merupakan langkah yang efektif untuk pengendalian sekunder tangki sedimentasi mengalami peningkatan beban influen.
Pengurangan MLSS. Salah satu cara untuk mengurangi fluks diterapkan adalah dengan mengurangi konsentrasi influen ke tangki sedimentasi, yaitu, MLSS. Pada kasus ini, fluks diterapkan berkurang dan fluks membatasi tetap sama. Jika MLSS adalah berkurang dari 2,9 kg / m3 menjadi 2,45 kg / m3, fluks diterapkan baru akan 3,2 kg / m2.h, sama dengan fluks membatasi (ditentukan dalam Contoh 10.7). Pengurangan Konsentrasi MLSS dicapai dengan peningkatan aliran pemborosan dari berlebih (kelebihan) lumpur. Namun, kapasitas sistem pengolahan lumpur untuk menerima ini meningkat beban kelebihan lumpur perlu diverifikasi.
