Pengadukan Pada Koagulasi - Flokulasi [PDF]

Citation preview

4/8/2016



Pengadukan pada Koagulasi-Flokulasi



Pengadukan G= VP/JJ.v P = suplai tenaga ke air (N.m/detik) V = volume air yang diaduk, m3



Jl = viskositas absolut air, N.detik/m2



1



4/8/2016



Pengadukan Cepat • pengadukan yang dilakukan pada gradien kecepatan besar (300 sampai 1000 detik-1) selama 5 hingga 60 detik. • koagulasi-flokulasi: - Waktu detensi - G



=20 - 60 detik



=1000 -700 detik-1



Pengadukan Lambat • pengadukan yang dilakukan dengan gradien kecepatan kecil (20 sampai 100 detik-1) selama 10 hingga 60 menit • Untuk flokulator (biasanya):



3



ruang/kompartemen



- G kompartemen 1 : nilai terbesar - G kompartemen 2 : 40 % dari G kompartemen 1 - G kompartemen 3 : nilai terkecil



2



4/8/2016



Tenaga Pengadukan (mekanis)



• Pada pengadukan mekanisJ yang berperan dalam menghasilkan tenaga adalah bentuk dan ukuran alat pengaduk serta kecepatan putaran alat pengaduk • bilangan Reynold (NRe) lebih dari 10.000 3 D's P-K - T,n. I.p • nilai NRe kurang dari 20 20'3 P-K - L,n. I.~



• NRe= (Oj2,n.p)/~



Keterangan P = tenaga, N-m/det.



KT = konstanta pengaduk untuk aliran turbulen n =kecepatan putaran, rps



Di



=diameter pengaduk, m



p = massa jenis air, kg/m3



Kl = konstanta pengaduk untuk aIi ran laminar Jl



=kekentalan absolut cairan, {N-det/m2}.



3



4/8/2016



Jenis Impeller



KL



KT



Propeller, pitch of 1, 3 blades Propeller, pitch of 2,3 blades Turbine, 4 flat blades, vaned disc Turbine, 6 flat blades. vaned disc Turbine, 6 curved blades Fan turbine, 6 blades at 451!l Shroude turbine, 6 curved blades Shrouded turbine, with stator. no baflies Flat paddles, 2 blades (single paddle), Di/Wi =4 Flat paddles, 2 blades, Oi/Wi " 6 Flat paddles. 2 blades, Di/Wi " 8 Flat paddles, 4 blades, Oi/Wi " 6 Flat paddles, 6 blades, DI/WI " 8



41,0 43,5 60,0 65,0 70,0 70,0 97,5 172,5 43,0 36,5 33,0 49,0 71,0



0,32 1,00 5,31 5,75 4,80 1,65 1,08 1,12 2,25 1,70 1,15 2,75 3,82



paddle wheel • Besarnya tenaga yang dihasilkan oleh putaran paddle wheel tergantung pada gaya drag dan kecepatan relatif paddle wheel. p= Co.A p. [(V3 )/(2)] P = tenaga, N.m/det Co = koefisien drag A = luas permukaan paddle wheel, m2 p = rapat massa air, kg/ m3 v = kecepatan relatif putaran paddle, m/det



4



4/8/2016



Ratio li/Wi



CD



5 20



1,20 1,50 1,90



Keterangan: li = panjang paddle Wi lebar paddle



=



Pada pengadukan (hidrolis) • P= Q.p.g.h P = tenaga, N.m/det Q



=debit aliran, m3/det



p = beratjenis, kg/m3 g = percepatan gaya gravitasi, 9,8 m/det2



=



h tinggi jatuhan, m atau kehilangan energi (head loss)



5



4/8/2016



tenaga pada flokulator kanal bersekat • G=VP/p.v • P= Q.p.g.h • G= VQ.p.g.h /p.V -I.)



= JI/ P, viskositas m2/detik



- td=V/Q, waktu tinggal hidrolik, detik



G= " g.h/o. td



Nilai h dapat dihitung Aliran air dalam pipa : hL= f (L.v2/2.D.g)



=koefisien kekasaran pipa l = panjang pipa, m v =Kecepatan aUran air, m/det



f



o =diameter pipa, m



6



4/8/2016



Aliran air di baffled channel hL= f (v2/2.g)



f



=koefisien kekasaran RiIW



v = Kecepatan ariran air, m/det



Jumlah kanal • frokulator aliran horizontal



n={[2Ilt /p (l,44+f)] [H.L.G/Q]2}1/3 • flokulator aUran vertikal



n={[2Ilt /p (l,44+f)] [w.L.G/Q]2}1/3



7



4/8/2016



=



h head loss em) v kecepatan fluida em/det) g = konstata gravitasi ( 9,81 m/det2) k = konstanta empiris ( 2,5 - 4) n jumlah kanal H kedalaman air dalam kanal (m) l = panjang bak flokulator (m) G gradien kecepatan (1/det) Q debit aliran (m3/det) t waktu flokulasi (det) Ii Kekenatalan dinamis air (kg/m.det) p = Berat jenls air (kg/m3) f koefisien gesek sekat W = lebar bak (m)



=



= = =



= =



=



=



• Sebuah bak pengaduk berbentuk bujur sangkar digunakan untuk mengaduk air dengan debit 7500 m3/hari. Kedalaman air sama dengan 1,2 kali lebar. Diharapkan dalam bak tersebut terjadi pengadukan dengan nilai gradien kecepatan 800 m/detik-m dengan waktu tinggal hidrolik td = 45 detik. Suhu air adalah 25°C dan kecepatan putaran poros alat pengaduk adalah 100 rpm.



8



4/8/2016



• Ukuran bak pengaduk? • Tenaga yang dibutuhkan? • Tinggi jatuhan minimum jika dipergunakan sistim terjunan hidrolik ?



• Volume tangki = Q x td



=7500 m3/hari x 1 hari/1440 menit x 1 menit/60 detik x 45 detik



= 3,90 m3 • Volume =Pb x Lb x.Hb =Lb x Lb x 1,2 Lb m3



=3,90



• Maka lebar bak = 1,48 m dan kedalaman = 1,2 x 1,48 = 1,78 m



9



4/8/2016



• Tenaga yang dibutuhkan • Pada suhu air = 25°C, 11= 0,00089 N.detik/m2 - P=(GZ)·I1·V



• sistem hidrolik, maka tinggi jatuhan H= G2X(I1 td)/ (p g)



Pada suhu air



=25°C, P = 997 kg/m 3



• Contoh Soal: Rancanglah suatu flokulator kanal bersekat (baffled channel) aliran horizontal untuk mengolah air dengan kapasitas 12.000 m3/hari. Bak flokulator dibagi dalam tiga ruang dengan gradien kecepatan masing-masing 75/detik, Waktu flokulasi 35/detik, dan 20/detik. keseluruhan 24 menit dan suhu air 25 oC. Dinding kanal memiliki nilai koefisien kekasaran f = 0,3. Panjang flokulator ditetapkan 12 m dan kedalaman kana) 1,2 m.



10



4/8/2016



Hitung • Volume total? • Lebar total? • Lebar per ruang (kompartemen)? • Jumlah kanal msg2 ruang? • Jarak antar kanal per ruang? • Head loss per ruang? • Head loss total?



• flokulator pertama dengan gradient kecepatan, G = 75/detik dan waktu tinggal hidrolik, td = 8 menit (24/3 krn ada 3 ruang/kompartemen). • Total volume flokulator : V = 24 menit x 12.000 m3/hari x 1 hari/1440 menit = 200 m3 • Totallebar flokulator :. W= V/(L.H) = 200m 3/(12 mx l,2m)=13,89 m • Lebar tiap kompartemen : W =14 m/3 = 4,7 m • Pada suhu 25 OC nilai 11= 0,89 x 10-3 kg/m.det dan p =997 kg/m 3



11



4/8/2016



• Jumlah kanal dalam flokulator pertama : • flokulator aliran horizontal n={[21lt/P (l,44+f)) [H.l.G/Q]2}1/3 =31 • Jarak antar sekat = 12/31 = 0,39 m • Head loss pada flokulator = H= G2X (1l td)/ (p g)



=0,25 m



• hitung head loss untuk kompartment kedua (O,OSm) dan ketiga (O,02m) • Total head loss = 0,25 + 0,05 + 0,02 (inlet-outlet)



=0,32 m



12