Diktat Satuan Operasi (TLI-311)
BAB II MIXING (PENGADUKAN)
2.1
Umum
Dalam proses pengolahan dibidang Teknik Lingkungan seperti pengolahan air minum maupun air buangan, hal pengadukan akan sangat penting, karena menyangkut pada perataan konsentrasi kandungan dalam air olahan dan percepatan kontak antar zat yang dimaksudkan untuk membentuk reaksi kimia maupun biokimia. Pencampuran dibeda dibedakan kan atas dua: dua: mixing , merupa merupakan kan suatu suatu operasi operasi yang yang dimaksu dimaksudka dkan n untuk untuk menc mencam ampu purr dua dua atau atau lebih lebih mater materii hing hingga ga menc mencap apai ai ting tingka katt keser keserag agam aman an yang yang diin diingi gink nkan an
biasa biasany nyaa
digu diguna naka kan n
untu untuk k
pros proses es
koag koagul ulasi asi..
Seda Sedang ngka kan n
agitasi
dimaksudkan untuk memperoleh turbulensi didalam cairan. Agitasi ditujukan untuk pertumbuhan flok yang biasa disebut flokulasi. flokulasi. Pengadukan dapat dilakukan dengan tiga cara: pertama, memanfaatkan pengadukan alami dengan terjunan air, putaran aliran melewati baffle vertikal maupun horizontal. Hal Hal ini ini dike dikena nall deng dengan an peng pengad aduk ukan an hidr hidrol olis is.. Kedu Keduaa deng dengan an cara cara meka mekani nis, s, menggunakan alat-alat pembantu berupa pedal yang digerakan dengan motor. Ketiga dengan dengan pneuma pneumatis, tis, meniup meniupkan kan gelemb gelembung ung udara udara ke dalam dalam cairan cairan hingga hingga akan akan menyebabkan turbulensi aliran. Proses yang terjadi saat pengadukan dalam pengolahan air minum:
Pengaduka Pengadukan n disini disini dimaksudkan dimaksudkan untuk memberikan memberikan kesempatan kesempatan kontak kontak antara zat penggumpal/koagulan (biasanya digunakan Aluminium Sulfat, Al 2(SO4)3) dengan 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. Kecepa Kecepatan tan suatu suatu partik partikel el berben berbentuk tuk sferik sferik atau atau mendek mendekati ati sferik sferik akan akan mening meningkat kat sejalan sejalan dengan dengan pening peningkat katan an ukuran ukuran partik partikel. el. Karenan Karenanya ya stabili stabilitas tas suspen suspensi si yang yang menyebabkan tumbukan antara partikel tersuspensi yang terjadi akan menghasilkan sedimentasi. Pada gambar 2.1 terlihat bahwa dengan menganggap partikel-partikel II-1
Diktat Satuan Operasi (TLI-311) berukuran DP1 dan DP2, tersuspensi di dalam suatu cairan dengan kondisi aliran adalah viskos.
Gambar 2.1 Sketsa Definisi dari Kemungkinan Kontak dalam Flokulasi
Agar terjadi kontak, titik tengah kedua partikel harus ada dalam jarak ½ (D P1 + DP2) antara satu sama lainnya. Konsekuensinya, jumlah partikel berdiameter D P2 yang akan kontak dengan partikel berdiameter D P1 per satuan waktu adalah sama dengan jumlah parttikel kedua N2 per satuan volume cairan yang mengalir melalui radius sferik ½ (DP1 + DP2) dalam satuan waktu. Untuk suatu gradien kecepatan ttitik du/dy, volume cairan yang mengalir secara laminer melalui ketebalan dx dalam satuan waktu adalah : dq
du 2 0, 5 2( r − x 2 ) dx ] .................................................................(2.1) [ = x dy
aliran total melalui sferik akan : r
q
0
q
[2( r dy
du
= 2∫ =
1 du 6 dy
2
− x 2 )
0 ,5
] xdx
( D P 1 + D P 2 ) 3 ...........................................................................(2.2)
Dengan demikian jumlah kontak yang dibuat oleh partikel-partikel N 2 berdiameter DP2 dengan partikel-partikel berdiameter DP1 adalah: N '
=
1 6
N 2
du dy
( D P 1 + D P 2 ) 3 ...................................................................(2.3)
Untuk partikel-partikel N1 persatuan volume diameter DP1, jumlah total persatuan waktu adalah :
II-2
= = Diktat Satuan Operasi (TLI-311)
N "
1
N 1
6
du dy
D
...............................................................................................................(2.4) Dan dalam sistem keseluruhan: N "
1
N N 2 1
6
...............................................................................................................(2.5) dengan: du/dy = G = gradien kecepatan rata-rata di dalam sistem.
Menurut persamaan (2.5), laju flokulasi berbanding langsung terhadap gradien kecepatan rata-rata yang terjadi di dalam sistem. Laju mencapai nilai tertinggi untuk konsentrasi tinggi dan partikel-partikel berukuran besar.
2.2
Pengadukan Hidrolis
Pengadukan alami lebih mudah dalam hal operasional dan biaya, namun biasanya membutuhkan lahan lebih luas. Pengadukan hidrolis dapat dilakukan dengan 3 cara : 2.2.1
Terjunan Air
h Gambar 2.2 Profil Hidrolis Terjunan Air
2.2.2 Aliran dalam pipa
d
v
Q L Gambar 2.3 Profil Aliran Dalam Pipa h
2.2.3
= f
L.v 2 .........................................................................................(2.6) D.2 g
Saluran terbuka berbentuk b affle II-3
du dy
Diktat Satuan Operasi (TLI-311)
VL l VB
Gambar 2.4 Profil Aliran Dalam Saluran Terbuka Berbentuk Baffle h=n
v L
2
2 g
+ (n − 1)
Dimana : L
v B
2
2
2 g
2
nm .v L . L.
+
R
4 3
....................................................(2.6)
= Panjang saluran total = Σ l
nm
= koefisien manning
N
= Jumlah saluran
R
= Jari-jari Hidrolis
VL
= Kecepatan saluran lurus
VB
= Kecepatan slauran belok
Sedangkan power yang dihasilkan akibat gerakan aliran tersebut : P
.h..Q ρ
=
.........................................................................................(2.7)
Sehingga gradien kecepatan pengadukannya: G
P =
µ .V
.
ρ .h.Q =
Dimana : ρ
.V µ
.
=
ρ .h. µ .t d
. ..................................................(2.8)
= Berat jenis air
μ
= Viskositas absolut air
V
= Volume bak atau kapasitas air yang diolah
Q
= Debit aliran air olahan
td
= Waktu detensi
Gradien kecepatan untuk koagulasi (pengadukan cepat) berkisar antara 2001200/dt dan waktu detensinya 90-120 dt, sedangkan untuk proses flokulasi (pengadukan lambat) berkisar antara 10-900/dt dan waktu detensinya 600-1200 dt.
Contoh soal:
Pada sebuah proses pengadukan, air olahan disalurkan pada baffle channel (45 ft x 2,5 ft x 8 ft) 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, (b) power, (c) gradien kecepatan (G) dan II-4
Diktat Satuan Operasi (TLI-311) nilai Gtd dengan debit 6,46 mgd (10 cfs), dengan waktu detensi 30 m, temperatur 500F, μ = 2,74 x 10 -5 lb. Force. sec/ ft 2, (d) beban saluran (Q/V)! Penyelesaian :
(a) HL = 20 x (0,5) 2/2.g + 19 x (0,5 + 1,5) 2/2.g = 1,26 ft (b) P = 10 x 62,4 x 1,26 = 790 ft.lb / sec (c) G =
790 /( 2,74 x10
5
−
x (10 x30 x 60))
=
40 / sec
Gtd = 40 x (30 x 60) = 7,2 x 10 4. (d) Q/V = 6,46 x 106/ (10x30x60) = 360 gpd/ft 3.
2.3
Pengadukan Mekanis
2.3.1
Tipe Mekanis yang Digunakan.
Banyak type mekanis yang dapat digunakan dalam operasi mixing dan agitasi ini. Diantaranya: 1. Paddle Impeller paddle bervariasi dalam desain. Dari paddle tunggal dan datar pada shaft vertikal sampai flokulator banyak blade yang dipasang pada shaft horizontal yang panjang seperti terlihat pada gambar 2.5 berikut ini.
Gambar 2.5 Impeller Paddle Shaft Horizontal
Paddle dapat berjalan pada kecepatan rendah sampai sedang (2 sampai 150 rpm) dan terutama digunakan sebagai agitator untuk melarutkan suspensi atau sebagai pencampur pada aplikasi viskositas tinggi. Arus utama yang diperoleh merupakan radial dan tangensial terhadap rotating paddle.
2. Turbine
II-5
Diktat Satuan Operasi (TLI-311) Turbine impeller merupakan istilah yang digunakan untuk berbagai macam bentuk impeller . Yang banyak digunakan adalah turbine impeller jenis yang terlihat pada gambar 2.6. jenis ini terdiri dari beberapa blade lurus yang terpasang vertikal pada suatu piringan datar. Rotasi berlangsung pada kecepatan sedang dan aliran fluida terbentuk pada arah radial dan tangensial.
Gambar 2.6 Turbine Impeller
3. Propeller Impeler tipe marine propeller merupakan yang berukuran kecil namun berkecepatan tinggi (400 rpm untuk propeller beerdiameter besar sampai 175 rpm untuk yang berdiameter kecil) dan digunakan secara luas dalam aplikasi viskositas rendah. Impeller ini mempunyai laju pemindahan aliran tinggi dan menghasilkan arus kuat pada arah aksial.
Gambar 2.7 Propeller
II-6
Diktat Satuan Operasi (TLI-311) 2.3.2
Hal-hal yang perlu diperhitungkan dalam mendesain pengadukan menggunakan alat mekanis
Dalam
operasi pengadukan
dengan
mekanis
beberapa
hal
yang
perlu
diperhitungkan diantaranya: 1.
Baffling Komponen
aliran
tangensial
yang
diinduksi
oleh
rotating
impeller
memberikan pergerakan rotasi yang lebih dikenal dengan vorteks disekitar tiang impeller . Vorteks menghalangi operasi pengadukan dengan cara mengurangi kecepatan impeller relatif terhadap cairan. Sehingga lebih lanjutnya konsumsi daya yang dibutuhkan menjadi lebih sulit dihitung. Karenanya vorteks dapat dikurangi dengan baffling yang tepat. Pembatas vertikal ditempatkan sepanjang dinding tangki untuk memecah pergerakan rotasi dengan mengalihkan cairan kembali terhadap tiang impeller . Untuk operasi turbin impeller , kelebaran baffle harus lebih kecil 1/10 sampai 1/12 diameter tangki.sedangkan pada operasi propeller , lebar yang lebih kecil dapat digunakan. 2.
Fluid Regime Rotating impeller terjadi di dalam suatu pola aliran massa fluida yang terbentuk tidak hanya akibat bentuk, ukuran dan kecepatan impeller tetapi juga karena karakteristik kontainer fluida dan adanya baffling . Jika aliran bersifat viskos, tidak ada mixing yang terjadi di dalam akibat difusi. Namun jika aliran turbulen, partikel fluid bergerak dalam semua arah dan pengadukan terjadi terutama
akibat
dari
penempatan
konveksi.
Transfer
moment yang
berhubungan dengan penempatan ini menghasilkan tegangan geser yang kuat di dalam fluida. Biasanya aliran massa dan turbulensi atau hasilnya berupa tegangan fluida penting dalam operasi pengadukan. Kebanyakan turbulensi dihasilkan dari adanya kontak antara aliran fluida berkecepatan tinggi dengan yang berkecepatan rendah. Aliran sepanjang sisi kontainer, blade impeller dan sepanjang baffle memberikan turbulensi dalam tingkat yang lebih rendah. Desain operasi pengadukan mecakup dua hal:
-
Identifikasi fluida regime tertentu yang diperlukan dengan melihat: pertama, hubungan yang ada antara gaya-gaya yang terlibat dalam
regime. Hal ini tentu harus komplit dan menghasilkan kesamaan II-7
Diktat Satuan Operasi (TLI-311) geometrik, kinematik dan dinamik pada operasi scaling up. Kedua, dari beberapa hal lainnya seperti input daya per unit volume cairan untuk menghasilkan proses tertentu. Walaupun hasilnya kurang lengkap karena hanya menghasilkan kesamaan geometrik dan kinematik saja;
-
Sintesa suatu operasi untuk menghasilkan regime.
3.
Kurva Daya Fluida regime yang terjadi akibat rotating impeller , sehingga gaya-gaya mayor yang terjadi dalam fluida adalah:
-
Gaya inersia yang ditandai dengan Power Number N P
-
P . g c
ρ .n 3 . D 5
........................................................................(2.12)
Gaya viskos yang digambarkan dalam Bilangan Reynold N Re
-
=
=
n. D 2 . ρ µ
........................................................................(2.13)
Gaya gravitasi yang dideskripsikan dengan Bilangan Froude N Fr
D.n 2 = .............................................................................(2.14) g
Dimana : gc = faktor konversi hukum newton, 32,17 ft.lb massa /dt 2.lb.massa Hubungan yang dapat disimpulkan dari ketiga gaya tersebut adalah :
N P
= K . N Re p .N Fr q ......................................................................(2.15)
Dimana : K
= konstanta
p, q
= Eksponen
nilai K,p dan q tergantung situasi pengadukan.
Gaya gravitasi yang digambarkan dalam bilangan Froude menjadi efektif hanya jika aliran turbulen dan oleh karenanya jika vorteks terbentuk disekitar impeller . Plotting logaritmik persamaan (2.15) untuk impeller tertentu diperlihatkan pada gambar 2.8 berikut. Disini bilangan Reynold diplotkan terhadap fungsi daya:
II-8
Diktat Satuan Operasi (TLI-311)
Gambar 2.8 Karakteristik Daya Mixing Impeller
Untuk kontainer baffle tanpa vorteks: φ = N P
=
P . g c 3
ρ .n . D
5
.........................................................................(2.16)
Kurva ABCD menggambarkan hubungan fungsi daya dan bilangan Reynold Jika vorteks tidak terbentuk. Dan jika vorteks terbentuk: φ =
N Fr
q
−q
2 D.n = 3 5 ρ .n . D g
P . g c
N P
.....................................................(2.17)
Kurva ABE memberikan hubungan jika terjadi vorteks. Pada bilangan reynold rendah, kedua kurva bertemu, menunjukkan eksponen q sama dengan nol dan :
φ = N P
= K .N Re p ..........................................................................(2.18)
Berlaku untuk kedua kurva diatas. Sampai pada bilangan reynold 10, kemiringan kurva daya mendekati sama dengan –1. Substitusi nilai ini untuk p pada persamaan (2.18) P . g c
N P
=
P =
K
ρ .n
g c
3
. D 5
µ = K 2 .....................................................(2.19) . . . ρ D n
. µ .n 2 .D 3 ...........................................................................(2.20)
Jika kondisi turbulen sepenuhnya terjadi di dalam kontainer dimana vorteks dihilangkan (dari C ke D pada kurva ABCD) nilai eksponen p adalah nol. φ = N P
= K ....................................................................................(2.21) II-9
Diktat Satuan Operasi (TLI-311) P =
K g c
. ρ .n 3 .D 5 ...........................................................................(2.22)
Dalam sistem diatas, turbulensi terjadi pada bilangan reynold = 100.000. Bagian kurva ABE yang terjadi pada daerah aliran turbulen adalah irregular . Konsekuensinya, tidak ada persamaan yang dapat dibuat untuk input daya jika aliran turbulen dan adanya pembentukkan vorteks. Nilai konstanta K tergantung pada bentuk, ukuran impeller serta jumlah baffle dan variabel lainnya yang tidak termasuk dalam persamaan daya. Berikut tabel nilai konstanta K pada beberapa jenis impeller : Tabel 2.1 Viskos Range dan Turebulent Range Beberapa Impeller IMPELLER
Propeller, square pitch, 3 blade Propeller, 2 pitch, 3 blade Turbine, 6 flat blade Turbine, 6 curved blade Turbine, 6 arrowhead blade Fan turbine, 6 blade Flat paddle, 2 blade Shrouded turbine, 6 curved blade Shrouded turbine, with stator (no baffle)
VISKOS RANGE (PERS. 2.20) 41.0 43.5 71.0 70.0 71.0 70.0 36.5 97.5 172.5
TURBULENT RANGE (PERS. 2.22) 0.32 1.00 6.30 4.80 4.00 1.65 1.70 1.08 1.12
Sumber: Unit Operation Of Sanitary Engineering, Rich, 1961
Kecepatan impeller adalah sebesar: vi
= 2π .r .n ....................................................................................(2.9)
Sedangkan kecepatan relatif yang terjadi akibat pergerakan impeller dan perlawanan air (va) adalah : v
= vi − v a .......................................................................................(2.9)
Sehingga gaya yang dibutuhkan untuk pengadukan adalah sebesar: F D
= 1 .ρ .C D . A.v 2 .....................................................................(2.10) 2
Power yang dibutuhkan dalam mendesain mekanis sebagaimana disebutkan diatas adalah sebesar: P = FD . v......................................................................................... (2.11)
Contoh soal :
II-10
Diktat Satuan Operasi (TLI-311) 1. Tentukan power dan luas paddle yang dibutuhkan untuk mendapatkan nilai G = 50/dt dalam sebuah tangki bervolume 2500 m 3. temperatur 150C, koefisien drug 1,8 dan kecepatan paddle 0,6 m/dt, sedangkan kecepatan relatif 0,75 kali kecepatan paddle! Penyelesaian: G
P =
µ .V
.
P = G2.μ..V (μ = 1,1447 x 10 -3 N dt/m2 pada T=50oC) P = (50/dt)2.(1,1447 x 10 -3 N dt/m2).(2500 m3) P = 7154,375 N m/dt. P = FD.v = A =
A =
1 2
. ρ .C D . A.v 3
2. P
ρ .C D .v
(ρ = 999,1 Kg/m 3 pada T=50oC)
3
2.( 7154,375)
( 0,9991).(1,8).([0,75 x0,6) 3
A = 87,314 m2
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 ¼ dari kecepatan paddle dan koefisien drugnya 1,8, temperatur air 500F, Viskositas absolut air 2,74 x 10 -5 lb force/ft2. tentukan: b. Kecepatan relatif c. Power yang dibutuhkan d. Waktu detensi e. Gradien kecepatan f. Flokulator loading Penyelesaian: a. v = vi – va = vi – 0,25.vi v = 0,75.(2.π.6 ft.2,5 /menit) v = 70,65 ft/menit = 1,18 ft/dt b. P = FD.v =
1
. ρ .C D . A.v
3
2 1 62,4 lb / ft 3 .(1,8).( 40 x1 x 4 x 2) ft 2 .(1,18 ft / dt ) 3 P = . 2 32, 2
P = 916,996 lb ft 2/dt3
c. td = V/Q td =
(100 x 40 x15) ft 3 ( 20mgd = 30,95 ft 3 / dt )
II-11
Diktat Satuan Operasi (TLI-311) td = 1938,611 dt.
d.
G
P =
µ .V
.
= G
=
916,996lb. ft 2 / dt 3 (2,74.10 −5 lb. force / ft 2 .60.000 ft 3
.
G = 23,617 /dt
e. Floading = Q/V = 30,95 ft 3/dt : 60.000 ft 3 Floading = 5,15x10-4 /dt 4. Scale up Hanya sedikit informasi yang ada hubungannya dengan operasi pengadukan pada kinerja proses. Maka konsekuensinya, identifikasi fluid regime optimum untuk mencapai hasil proses yang diinginkan. Sehingga harus didapatkan informasi berdasarkan percobaan laboratorium atau pilot-plant . Jika fluid regime optimum teridentifikasi, metode scaling up untuk operasi skala kecil dapat digunakan untuk mendesain operasi dengan ukuran yang diinginkan yang memiliki dinamika yang sama. Dua sistem yang sama secara geometrik jika rasio dimensi dalam satu sistem sama dengan rasio pada sistem yang lainnya kesamaan kinematik tercapai jika gerakan fluida sama pada kedua sistem yang secara geometrik sama. Sistem-sistem akan memiliki kesamaan dinamik jika selain sama secara geometrik dan dinamik, juga mempunyai rasio-rasio gaya yang sama pada titik tertentu di dalam sistem. Jadi sejauh ini scale up akan tepat tercapai hanya di dalam sistem yang secara dinamik sama. Untuk pemakaian daya tertentu, rasio aliran massa-intensitas geser dapat divariasikan dengan menggunakan impeller dengan ukuran berbeda dan secara geometrik sama. Sehingga pada tingkat pilot plant , pertimbangkan dengan baik rasio diameter impeller -tangki yang memberikan hasil proses optimum. Pengaruh ukuran impeller terhadap laju reaksi pada dua jenis proses dapat dilihat pada grafik berikut:
II-12
Diktat Satuan Operasi (TLI-311)
Gambar 2.9 Grafik Pengaruh Ukuran Impeller terhadap Laju Reaksi pada Input Daya yang Sama
Karena rasio aliran massa terhadap intesitas geser dapat divariasikan pada input daya sama dengan menggunakan impeller berbeda ukuran yang secara geometrik sama, hanya sedikit justifikasi yang diperoleh dengan berbagai variasi bentuk impeller . Seperti telah disinggung sebelumnya, bilangan Reynold berhubungan dengan intensitas geser yang terjadi pada fluida turbulen. Jadi, data laju reaksi yang tergantung pada ketebalan film cairan dapat dikorelasikan dengan bilangan Reynold. Korelasi ini didemonstrasikan oleh Ruhton. Jika impeller dirotasikan pada kecepatan berbeda dalam kisaran aliran yang sepenuhnya turbulen (dari C ke D gambar 2.5), data yang diperoleh akan memberikan hubungan seperti pada gambar 2.10 berikut:
Gambar 2.10 Korelasi Koefisien Laju, Sifat Fluida dan Gerakan Fluida
Bilangan Reynold diplot terhadap ψ:
II-13
Diktat Satuan Operasi (TLI-311) −w
Ψ=
h. D c P .µ k
k
.......................................................................(2.23)
h = koefisien Transfer panas (BTU)/(ft2)(jam)(oF)
Dimana :
K= kondukrivita termal (BTU)(ft)/(ft 2)(jam)(oF) c p= panas spesifik pada tekanan konstan (BTU)/(lb)( oF) w= eksponen Dalam bentuk persamaan hubungannya adalah: h. D k
m
D 2 .n. ρ c P .µ w = K ' ....................................................(2.24) µ k
Dimana : m = kemiringan kurva korelasi Untuk menghasilkan nilai tertentu dari koefisien transfer h dalam sistem secara geometris sama untuk ukuran berbeda, hubungan scale up dapat diperoleh
dengan
membagi
hubungan
pada
persamaan
(2.24) yang
diekspresikan dalam perbandingan ukuran yang satu terhadap yang lain, jika fluida tidak berubah: n2 n1
( 2 m −1) / m )
D = 1 D2
.........................................................................(2.25)
Dimana : 1 dan 2 merujuk pada ukuran yang berbeda. kebutuhan daya yang harus dipenuhi pada scale up ditentukan dari hubungan yang dikembangkan dengan mengkombinasikan persamaan (2.22) dan (2.25): P 2 P 1
( 3−m ) / m
D = 2 D2
...........................................................................(2.26)
nilai m tergantung pada geometrik khas tangki serta bentuk, ukuran dan lokasi impeller serta kelengkapan lain di dalam tangki. Plot eksponen ini terhadap rasio daya input persatuan volume di dalam sistem yang secara geometris sama sebagai fungsi ukuran tangki dapat dilihat pada gambar 2.8 berikut ;
II-14
Diktat Satuan Operasi (TLI-311)
Gambar 2.11 Hubungan Daya –Volume Terhadap Skala Eksponen
Terlihat dari kurva bahwa secara umum input daya persatuan volume bervariasi dengan scale up. Selain itu, rasio bervariasi terhadap nilai m.
2.4
Pengadukan Pneumatis
Pengadukan dengan memanfaatkan pergerakan naiknya gelembung udara yang menghasilkan fluid regime dilakukan menggunakan injeksi udara (gambar 2.12).
Gambar 2.12 Pneumatic Mixing
Keuntungan lebih yang didapatkan bila dibanding dua cara sebelumnya:
-
Pengadukan lebih besar (G dari pneumatis tinggi);
-
Penambahan oksigen terlarut ke dalam air olahan.
II-15
Diktat Satuan Operasi (TLI-311) Hanya saja karena gelembung udara sangat berpengaruh terhadap G. Padahal diameter gelembung udara yang akan dimanfaatkan harus lebih kecil dari 2 mm, sedangkan gelembung udara normal berkisar antara 3-8 mm sehingga cara ini jarang dipakai. Power yang dibutuhkan untuk menghasilkan pengadukan dengan pneumatis ini adalah sebesar p
:
h + 34 = 8,15.Qu . Log .........................................................................(2.27) 34
Dimana :
Qu
= Debit alir udara
H
= Kedalaman diffuser.
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 50 0F μ = 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!
Penyelesaian :
= (2 x 106 ) x 40 / (86400 x 7,48) = 123,79 ft 3.
(a) V V
= 123,79 ft 3 = P x L x T = L x L x 1,25 L
L
= 4,63 ft maka P = 4,63 ft dan T = 5,94 ft = (790)2 x 2,74 x 10 -5 x 123,79 ft = 2116,85 ft.lb/dt
(b) P (c)
Ga
=
2116,85 / 81.5 5,94 + 34 log .( ) 34
=
371,43 ft3/min
II-16
