5.5. pli ke 5 kimia

60
Pengolahan Secara Kimia

Upload: m-helmy-aditya

Post on 26-Sep-2015

59 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

Teknik Pengolahan Limbah

TRANSCRIPT

PowerPoint Template

Pengolahan Secara Kimia

MixingPengadukan merupakan suatu aktivitas operasi pencampuran dua atau lebih zat agar diperolehhasil campuran yang homogenPengadukan ditujukan untuk memperoleh keadaan yang turbulen (bergejolak)Aplikasi pengadukan pada bidang teknologi pengolahan limbah industri adalah koagulasi dan flokulasiCompany Logo

Koagulasi - FlokulasiKoagulasi merupakan proses destabilisasi koloid dan partikel dalam air dengan menggunakan bahan kimia atau koagulan yang menyebabkan terbentuknya inti gumpalan (presipitat).Proses koagulasi berlangsung dengan pengadukan cepat

Flokulasi adalah proses penggabungan inti flok menjadi flok-flok yang berukuran besarProses flokulasi berlangusng dengan pengadukan lambat

Pengadukan merupakan pemberian energi agar terjadi tumbukan antar partikel tersuspensi dan koloid agar terbentuk gumpalan (flok) sehingga dapat dipisahkan melalui proses pengendapan dan penyaringan.Company Logo

Teori Koagulasi dan flokulasiPartikel yang tersuspensi dalam air dapat berupa partikel bebas dan koloid dengan ukuran sangat kecil 10-7 mm 10-1mm. Karena dimensinya sangat kecil maka partikel tidak dapat di endapkan secara langsungPartikel dan koloid umumnya bermuatan listrik sama, hal ini berakibat terjadinya suspensi yg sangat stabilCompany Logo

Company Logo

Kontak antara zat penggumpal/koagulan (biasanya digunakan Aluminium Sulfat, Al2(SO4)3) dengan partikel yang bersifat koloid atau flokulen yang tersuspensi dalam air olahan, proses ini disebut dengan koagulasi.

Kontak tersebut diharapkan akan membentuk flok yang akan mengendap akibat gaya beratnya sendiri, proses ini dikenal dengan flokulasi. Kecepatan suatu partikel berbentuk sferik atau mendekati sferik akan meningkat sejalan dengan peningkatan ukuran partikel. Karenanya stabilitas suspensi yang menyebabkan tumbukan antara partikel tersuspensi yang terjadi akan menghasilkan sedimentasi.Proses yang terjadi saat pengadukan dalam pengolahan air minum:

Company Logo

Company Logo

2. Ferro sulfatFeSO4.7H2O + Ca(OH)2 -----> Fe(OH)2 + CaSO4 + 7 H2O 3. Ferri sulfat Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 ----> 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

Company Logo

Company Logo

SATUAN OPERASI DAN PROSESKOAGULASI DAN FLOKULASI : memisahkan padatan tersuspensi dan koloidPadatan tersuspensiPadatan terlarutkoagulankoagulan

Company Logo

Company Logo

Company Logo

Company Logo

Pengadukan dapat dilakukan dengan 3 cara:Pertama, memanfaatkan pengadukan alami dengan terjunan air, putaran aliran melewati baffle vertikal maupun horizontal. Hal ini dikenal dengan pengadukan hidrolis. Kedua dengan cara mekanis, menggunakan alat-alat pembantu berupa pedal yang digerakan dengan motor. Ketiga dengan pneumatis, meniupkan gelembung udara ke dalam cairan hingga akan menyebabkan turbulensi aliran.

Pengadukan (Mixing)Kecepatan pengadukan dinyatakan dengan gradien kecepatanNilai G merupakan hasil dari input daya yang diberikan pada suatu volume air, V:

dimanaG = gradien kecepatan, s-1;P = Power input, W = tenaga suplai per satuan volume air N-m/detik. m3V = Volume Tangki, m3; = Viskositas absolut air N.dtk/ m2Nilai G untuk koagulasi: 700 - 1000 s-1; Waktu Pengadukan: 30 to 60 s Nilai G untuk flokulasi: 20 - 80 s-1; Waktu Pengadukan: 20 to 60 minPada flokulator, nilai Gt (Champ No.) sering digunakan sebagai parameter desain dimana nilainya: 2 x 104 105

Besarnya gradien kecepatan akan mempengaruhi waktu pengadukan yg diperlukanMakin besar nilai G maka waktu semakin pendek

Company Logo

Pengadukan Hidrolis

Kelebihan lebih mudah dalam operasional dan biayaMetode pengadukan terjunan air merupakan metode pengadukan hidrolis yang simple dalam operasional. Besar headloss selama pengadukan dipengaruhi oleh tinggi jarak terjunan yang dirancang khusus untuk terjunan air

Kekurangan membutuhkan lahan lebih luas. Pengadukan hidrolis dapat dilakukan dengan 3 cara :Terjunan AirAliran dalam pipaSaluran terbuka berbentuk baffle

Company Logo

Terjunan Air : H = Tiinggi terjunan air

Koagulasi dan FlokulasiAliran dalam pipa- Salah satu metoda pengadukan cepat yang paling ekonomis dan simpel adalah pengadukan melalui aliran dalam pipa. Metoda ini sangat banyak digunakan pada instalasi-instalasi berukuran kecil dengan tujuan menghemat biaya operasional dan pemeliharaan alat. - Efektivitas pengadukan dipengaruhi oleh debit, jenis dan diameter pipa, dan panjang pipa pengaduk yang digunakan.

22

Koagulasi dan Flokulasi

23Koagulasi dan FlokulasiAliran dalam saluran ( baffle)Bentuk aliran dalam saluran baffle ada dua macam yang paling umum digunakan yaitu pola aliran mendatar (round end baffle channel) dan pola aliran vertikal (over and under baffle).

Koagulasi dan Flokulasi

25Saluran terbuka berbentuk baffle

Pada pengadukan hidrolis, tenaga dapat ditulis

Company Logo

Company Logo

c. Terjunan Air : H = Tiinggi terjunan air/tinggi jatuhan air

Contoh soal:Pada sebuah proses pengadukan, air olahan disalurkan pada baffle channel dengan kecepatan 0,5 fps dan kecepatan aliran pada belokan 2 fps. Jumlah belokan dalam bak 19 buah. Tentukan (a) headloss dengan mengabaikan faktor gesekan saluran(kemiringan) (b) power, (c) gradien kecepatan (G) dan nilai Gtd dengan debit 6,46 mgd (10 cfs), dengan waktu detensi 30 menit, temperatur 500F, = 2,74 x 10-5 lb. Force. sec/ ft2, (d) beban saluran (Q/V)!

2

Koagulasi dan Flokulasi2.MekanisDapat dilakukan menggunakan turbine impeller, propeller, atau paddle impeller. Setiap jenis pengadukan memiliki nilai gradien kecepatan, daya pengadukan, dan spesifikasi mekanis yang berbeda.

paddle

turbine

Turbine dengan Blade LurusTurbine dengan Blade PiringanTurbine dengan Blade menyerongVIDEO

propellerPropeller 2 BladePropeller 3 BladeVIDEO

Company Logo

36

37

38Tenaga Pengadukan (P)P dipengaruhi oleh Gradien kecepatan

Pada pengadukan mekanis yang berperan adalah bentuk dan ukuran alat pengaduk serta kecepatan alat pengaduk yang diputar oleh motor

G = Gradien kecepatan = viskositas absolut fluidaP = power V = Volume

Company Logo

Company Logo

Company Logo

Kecepatan paddle adalah sebesar:

Sehingga gaya yang dibutuhkan untuk pegadukan adalah sebesar:

Sedangkan kecepatan relatif yang terjadi akibat pergerakan paddle dan perlawanan air (va) adalah :Power yang dibutuhkan dalam mendesain mekanis sebagaimana disebutkan diatas adalah sebesar:P = FD . v (kec)Paddle wheelVa = k. Vi

Company Logo

Contoh Soal 1:Tentukan power dan luas paddle yang dibutuhkan untuk mendapatkan nilai G = 50/dt dalam sebuah tangki bervolume 2500 m3. temperatur 150C, koefisien drug 1,8 dan kecepatan paddle 0,6 m/dt, sedangkan kecepatan relatif 0,75 kali kecepatan paddle!

Contoh soal 2.Sebuah flokulator direncanakan untuk mengolah air dengan debit 20 MGD. Panjang flokulator tersebut 100 ft, lebar 40 ft dan dalamnya 15 ft. Flokulator menggunakan paddle yang berjumlah 4 unit. Paddle tersebut berukuran 40 ft. Dengan lebar 1 ft dan jari-jari 6 ft dari shaft yang terletak ditengah-tengah kedalaman tangki. Setiap paddle memiliki 2 blade yang diputar dengan kecepatan 2,5 rpm. Jika kecepatan air yang timbul adalah dari kecepatan paddle dan koefisien drugnya 1,8, temperatur air 500F, Viskositas absolut air 2,74 x 10-5 lb force/ft2. tentukan:Kecepatan relatifPower yang dibutuhkanWaktu detensiGradien kecepatanFlokulator loading

Koagulasi dan Flokulasi3.PneumatisPengadukan yg menggunakan udara (gas) berbentuk gelembung yang dimasukkan ke dalam air sehingga menimbulkan gerakan pengadukan pada airInjeksi udara bertekanan ke dalam suatu badan air akan menimbulkan turbulensi akibat lepasnya gelembung udara ke permukaan air> makin besar tekanan udara, kecepatan gelembung udara yang dihasilkan makin besar dan diperoleh turbulensi yang semakin besar

Company Logo

51Company Logo

P dalam satuan ft.lb/dtft3/min81,5

Company Logo

Contoh soal :Pada sebuah bak koagulasi dasar berbentuk bujursangkar, dengan rasio kedalaman air terhadap lebar bak = 1,25, debit olahan 2 mgd, gradien kecepatan 790 /dt. Waktu detensi 40 dt, temperatur air 500F = 2,74 x 10-5 lb. force. sec/ ft2 dan letak diffuser 0,5 ft diatas dasar bak. Tentukan (a) dimensi bak, (b) power yang dibutuhkan, (c) debit udara yang dibutuhkan!

QuizSalah satu kompartemen flokulator dilengkapi dengan blade (panjang 1,5 m dan lebar 0,3 m) akan mengolah air dengan debit 30 liter/det dengan waktu detensi 3 menit. Blade diputar dengan kec. Putaran 5 rpm, kecepatan air 12 cm/det, suhu 24oC, k = 0,25 Cd = 1,8. hitung jari-jari blade dan gradien kecepatannya.Sebuah flokulator terbuat dari pipa dengan ukuran sebagai berikut:- diameter pipa 10 inchi- panjang pipa 180 meter- Koefisien gesekan menurut weishbach dan darcy 0,002tentukan:a. berapa debit ait yg dialirkan untuk memperoleh harga gradien kecepatan 90/dtk, apabila angka kekentalan/viskositas kinematik air 0,916x10-2 cm2/dtk dan gaya gravitasi 9,81 m/det2b, Waktu detensiCompany Logo

Contoh soal 2.Sebuah flokulator direncanakan untuk mengolah air dengan debit 20 MGD. Panjang flokulator tersebut 100 ft, lebar 40 ft dan dalamnya 15 ft. Flokulator menggunakan paddle yang berjumlah 4 unit. Paddle tersebut berukuran 40 ft. Dengan lebar 1 ft dan jari-jari 6 ft dari shaft yang terletak ditengah-tengah kedalaman tangki. Setiap paddle memiliki 2 blade yang diputar dengan kecepatan 2,5 rpm. Jika kecepatan air yang timbul adalah dari kecepatan paddle dan koefisien drugnya 1,8, temperatur air 500F, Viskositas absolut air 2,74 x 10-5 lb force/ft2. tentukan:Kecepatan relatifPower yang dibutuhkanWaktu detensiGradien kecepatanFlokulator loading

Company Logo

www.themegallery.comThank You !

Company Logo