BAB II

THICKENER DAN CLARIFIER

2.1. Prinsip Dasar

Pemisahan liquid-solid efektif bila salah satu dari kedua zat yang akan

dipisahkan berbeda densitasnya. Penggunaan gaya gravitasi atau sentrifugal

atau untuk penyaringan tergantung pada bentuk dan ukuran partikel. Teknik

pemisahan yang banyak digunakan biasanya tergantung pada konsentrasi

solid dan kecepatan umpan masuk dan juga pada ukuran dan partikel solid,

lihat diagram 1.1 dibawah ini.

1

Pemilihan alat tergantung pada tujuan utama produk yang diinginkan; liquid

jernih atau produk solid (cake) dan derajat kekeringan solid yang

diperlukan.Lihat pada table 1.1.

2

3

Thickening dan clarifikasi yang menggunakan proses sedimentasi dalam proses

pemisahannya relatif lebih murah biaya operasionalnya untuk volume yang cukup

besar. Thickening berguna untuk menaikkan konsentrasi suspensi solid, clarifying

berguna untuk memisahkan sejumlah kecil partikel-partikel halus yang menghasilkan

liquid yang jernih.

Thickener atau clarifier biasanya terdiri dari tanki sirkular atau rectangular yang

dilengkapi dengan rake yang berputar pada dasarnya. Lihat gambar 2.1 dibawah ini.

bermacam-macam desain dapat dilihat tergantung pada nature solidnya. Bisa saja

didalam thickener ditambahkan suatu senyawa untuk proses flokulasi yang berguna

untuk mempercepat pemisahan.

Gambar (2.1). Type Thickener dan Clarifier

A). Bridge supported (up to < 40 m dia. B). Centre column supported (< 30 m dia. C).

Traction drive (< 60 m dia.)

2.2.THICKENER

4

Operasi pengendapan dalam industri dapat terjadi secara batch atau kontinu

didalam thickener. Batch thickener beroperasi sama seperti batch sedimentation,

alatnya berupa tanki silinder dengan bukaan masuk umpan slurry dan bukaan keluar

untuk produk. Tanki diisi dengan slurry dan padatan akan mengendap di bottom tanki,

lihat gambar 2.2.

Gambar (2.2). Thickener (proses batch atau continuous)

2.2.1. Continuous Thickener

Continuous thickener berdiameter besar dan agak dangkal, tanki tersebut

dilengkapi dengan “rake” untuk mengumpulkan sludge. Umpan masuk dari tengah

tanki, rake akan mengumpulkan sludge ketengah, kemudian dikeluarkan.

Gambar (2.3). Tipe Rake pada Thickener

5

Gambar (2.4). Pola aliran dalam Continuous Filter

2.2.2. Four Tray Dorr Thickener

Four tray dorr thickener adalah contoh alat thickener yang menggunakan

mekanisme rake. Jumlah tray membuat kinerja alat ini lebih baik

Gambar (2.5). Four Tray Dorr Thickener

2.3.Perhitungan pada Continuous Thickener

6

Continuous thickener adalah alat yang memisahkan slurry untuk bermacam-

macam konsentrasi awal solid dan melalui proses sedimentasi dilakukan untuk

konsentrasi yang tinggi. Hal yang paling penting pada perhitungan desain continuous

thickener adalah karakteristik pengendapan solid dalam slurry, luas tanki dan tinggi

tanki. Gambar 2.5. menunjukkan tinggi interfase liquid-solid dalam fungsi waktu. Slope

dari kurva merupakan kecepatan pengendapan suspensi. Dari itu dapat dilihat

karakteristik spesifik konsentrasi solid, bila waktu naik kecepatan pengendapan akan

menurun.

Gambar (2.6).

Operasi continuous thickener partikel solid akan melalui lapisan-lapisan dengan

berbagai konsentrasi. Jika solid masuk melalui lapisan perlapisan dengan kecepatan

yang sama lapisan tersebut akan mulai menebal, sampai partikel-partikel yang lebih

halus terlihat pada lapisan atas.

Desain thickener berdasarkan pada identifikasi konsentrasi lapisan yang

mempunyai kapasitas kecil untuk melewatkan solid. Lapisan partikel ini disebut dengan

“rate limiting layer”, lihat gambar 2.7

Gambar (2.7). Rate limiting layer pada thickener

Material Balance :

7

(c-dc) s (v + dv + vL) = csq (v + vL) (2.1)

c : konsentrasi pada lapisan

vL : kecepatan pada lapisan pertama

(c-dc) : pengendapan solid pada layer

(v + dv) : kecepatan pada kolom

(v + dv + vL) : kecepatan pada layer

s : luas aliran solid

Penyelesaian persamaan diatas :

vL=cdvdc

−v−dv (2.2)

bila dv diabaikan didapat vL=c

dvdc

−v (2.3)

diasumsi bahwa kecepatan pengendapan adalah fungsi konsentrasi v = f© dan dv/dc =

f’ © sehingga persamaan diatas menjadi :

vL = cf’ © - f’© (2.4)

Jika konsentrasi pada batas lapisan adalah cl, dan waktu untuk mencapai interfase

adalah ql, jumlah solid yang melewati lapisan adalah :

cL s qL (vL + vL) (2.5)

Jumlah ini harus sama dengan total partikel solid,

cL s L (vL + vL) = co zo s (2.6)

vL = zL/qL

Substitusi harga vl kedalam persamaan 2.6 dan persamaan menjadi,

c L=co zo

zL+vLθL (2.7)

8

Gambar (2.7a) tinggi interface vs waktu pengendapan

Dari data laboratorium di plot tinggi interfase vs t (gambar 2.7a)) dari plot ini didapat vl

pada q = ql ditunjukkan oleh persamaan :

zi−zLθL

=v L (2.8)

atau zi = zL + L vL (2.9)

Kombinasi 2.8 dan 2.9 menghasilkan cL zi = cO zO

Zi adalah tinggi slurry

9