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 unit primary unit primary sedimentation: sedimentation: Kriteria Desain untuk Tangki Primary Sedimentation 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.
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 endapan keluar dari tangki. Penambahan rantai kurang lebih 3 meter terbuat dari kayu atau fiberglass. Gambar Tipe Bak Sedimentasi I Persegi
(a). Plan and (b). Section
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
(a) Central feed and (b) peripheral feed Kombinasi Flokulator-Clarifier Kombinasi flokulator clarifier sering digunakan dalam pengolahan air bersih dan kadangkadang 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 untuk meningkatkan 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 cla rifier 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 (biasan ya 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
terflokulasi sebagian. Polimer tersebut melapisi partikel dan membentuk “lem” yan g 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 flokulasi penting 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 200 – 400 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 partikelnya yang 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 alir an yang tinggi. Flokulasi pemberat Sistem pengolahan ini terdiri dari 3 kompartemen, yaitu mixing zone, maturation zone, dan settling 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 akan dimasukkan kembali kedalam tangki injeksi dan padatan dari hydrocyclone akan dibawa ke proses biosolids. Biasanya ukuran microsand berkisar antara 100 – 150 µm untuk pengolahan air limbah.
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
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 s ystem 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.
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 Vortex separator.
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 μm. Sedangkan headloss yang terjadi di unit ini bervariasi, tergantung pada kecepatan dan barscreen. Berikut ini adalah grafik ukuran partikel yang tertangkap oleh CDS.
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
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 K La (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 r M 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 r M dapat dengan mudah diketahui melalui laboratorium dengan menggunakan alat respirometer. Sehingga nilai K La 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.
Efek Intensitas Pengadukan pada Nilai Oksigen Transfer Nilai faktor koreksi α digunakan untuk memperkirakan nilai K La dalam kondisi sesungguhnya.
Nilai dari α 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 β digunakan untuk koreksi laju transfer oksigen untuk kelarutan oksigen yang berbeda disebabkan komponen dalam air seperti garam, partikulat, dan substansi permukaan.
Nilai β bervariasi, sekitar 0.7 hingga 0.98. Bila nilai β 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 system
(fine-pore)
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
Semua jenis proses activated sludge, aerasi grit chamber, dan aerobik digestion
Sparger Turbine
Turbin dengan kecepata Semua jenis proses activated rendah dan injeksi kompresi sludge dan aerobik digestion
Klasifikasi
Deskripsi
Penggunaan
udara Static Tube Mixer
Tabung pendek dengan baffle di bagian dakam yang dirancang untuk mempertahankan udara, disuntikkan dari bagian bawah tabung
Aerated lagoons activated-sludge
and
proses
Jet
Kompresi udara disuntikkan dengan dipompa di bawah tekanan melalui perangkat jet
Semua jenis proses activatedsludg, bak ekualisasi pengadukan dan aerasi, dan tangki aerasi dalam
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 condong/miring
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 cairan ke atmosfer
Cascade
Air limbah mengalir melalui Postaeration serangkaian langkahlangkah berlapis
Surface :
Diffused-Air Aeration Ada 2 metode dasar pada pengolahan aerasi yaitu :
yang Aerated lagoons
Parit oksidasi, channel aeration, and aerated lagoons
1. Untuk memasukkan udara atau oksigen murni ke dalam air limbah dengan diffuser yang tenggelam atau perangkat aerasi lainnya 2. Untuk agitasi air limbah secara mekanis sehingga meningkatkan kelarutan udara dari atmosfer. 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 diffusers 2. Nonporous diffusers 3. 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.
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 s piral 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 aerator permukaan, 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
Surface Mechanical Aerators with Vertical Axis
Submerged Mechanical Aerators with Vertical Axis
Mechanical Aeration with Horizontal Axis
Kinerja aerator Aerator mekanis yang dinilai dalam hal kecepatan transfer oksigen mereka dinyatakan sebagai 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.
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 banyak kasus, 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 dapat diangkut dengan truk dan disimpan di tempat dalam bentuk cair.
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 sekitar 100 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 dengan konfigurasi 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
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 limbah sistem pengumpulan air dan pabrik pengolahan air limbah merupakan yang paling
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 K LaVOC untuk K LaO2 tersebut. Oleh karena itu, pendekatan particial adalah untuk menghubungkan K LaVOC ke K LaO2. Persamaan berikut ini berhubungan dengan koefisien perpindahan massa sebagai fungsi dari VOC dan koefisien difusi O 2 dalam air.
Percobaan penelitian K LaVOC versus K LaO2 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/m3 nilai n wajar adalah 0,50 untuk packed column dan aerasi mekanik dan 1.0 untuk aerasi tersebar (diffused aeration). Untuk daya kekuatan
intensitas yang lebih tinggi dalam Hsieh et al (1993) harus diperiksa terlebih dahulu(dicari keterangan lain). K LaVOC 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 (M ass Tr anfer of VOC f r om Sur face and Di ff used-Air Aeration Pr ocesse)
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 VOC seperti biodegradasi atau padatan yang terserap.
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:
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.
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.
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 180 oC (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 akan dihilangkan. 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 insinerator termal 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 dengan memulihkan energi yang terkandung dalam gas (hot gas) buang dari incenerator.
(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 gas released from treatment facilities)
