04 Clarifier - Sedimentasi_03

SEDIMENTATION

FUNDAMENTAL

Surface Overflow Rate, SOR = Qe/A = Qi/A

Underflow rate, UR = Qu/A QR/A

Return sludge concentration, Cu

Sludge Volume Index, SVI

Soloid flux, G

Mass Balance

(Qi + QR) (MLSS) = QU . CU QR CU (1)

(Qi + QR) (MLSS) = A . G (2)

G = Qu . Cu / A G = (QR/A) . Cu G = u . Cu

Clarifier Operation Diagram

SVI meningkat

QR atau QR/A tetap1 G menurun

MLSS di aeration tank harus dikurangi

2 SVI meningkat

MLSS tetapG menurun

QR atau QR/A harus ditambah

Underflow conc. (Cu), g/L.

So

lid

flu

x (

G),

kg

/m

2.d

ay

SVI = a mL/g

SVI = 2a mL/g

SVI = 3a mL/g

SVI = 4a mL/g

2x m3/m2.hr

QR/A = x m3/m2.hr

3x m3/m2.hr

4x m3/m2.hr

5x m3/m2.hr

MLSS = A . G / (Qi + QR)

AGA

B

GB

CGC

Clarifier Operation Diagram

SVI tetap

Qi meningkat3

QR ditambah atauMLLS dikurangi

Qi atau SOR meningkat

Underflow conc. (Cu), g/L.

So

lid

flu

x (

G),

kg

/m

2.d

ay

SVI = a mL/g

SVI = 2a mL/g

SVI = 3a mL/g

SVI = 4a mL/g

2x m3/m2.hr

QR/A = x m3/m2.hr

3x m3/m2.hr

4x m3/m2.hr

5x m3/m2.hr

MLSS = A . G / (Qi + QR)

Cu turun QW ditambah

Case study # 1

Suatu clarifier untuk pemisahan activated sludge, dengan kondisisebagai berikut:

Debit air limbah, Qi = 3785 m3/day

MLSS = 3000 mg/L

SVI = 150 mL/g

Recycle sludge ratio, QR/Qi = 0,5

Luas clarifier = 290 m2

SOR, Qi/A = (160 m3/jam) / (290 m2) = 13 m3/(m2.day)

UR = QR/A = (0,5) (160 m3/jam) / (290 m2) = 6,5 m3/(m2.day)

SVI meningkat jadi 200 mL/g

UR = 0,275 m3/(m2.jam)

G = 59 kg/day.m2

= 59 x 106 mg/day.m2

G = 59 kg/day.m2

= 39 x 106 mg/day.m2

MLLS max = G.A/(Qi+QR) = (8 . 190)/[(3785)(1+0,5)] = 2000 mg/L

State Point Analysis

Konsep State point dapat digunakan untuk analisis desain & operasional sistem sedimentasi terkait variasi recycle rate (QR) , overflow rate (Qe = Qi), dan karakteristik settling (SVI, MLSS).

State point didefinisikan sebagai titik potong antara garis operasirecycle rate & surface loading rate pada kurva flux batch.

Suspended solid conc.

So

lid

flu

x,

G

Overflow Rate Operating Line

Recycle Rate Operating Line

MLSS

Flux curve

Pengaruh MLSS


So

lid

flu

x,

G


C0,3


C0,1 CU, maxC0,2

Peningkatan MLSS (MLLS3>MLLS2>MLLS1), solids flux (G) meningkat dan Cu meningkatsampai konsentrasi kritisnya, Cu,max.

Kenaikan MLSS di Aeration Tank masih diijinkansampai Cu = Cu,max.

Pengaruh Recycle Rate


So

lid

flu

x,

G



C0 CU, max

Pada recycle rate = U3, clarifier gagal, karena jumlah sludge masuk keclarifier lebih besar daripada jumlah sludge yang keluar, dan sludge akan terakumulasi sampai konsentrasi CL di sludge blanket.

Jika kapasitas menampung padatan (kedalaman) clarifier tidak cukup, suspended solid pada blanket-supernatant interface tersuspensi danterbawa effluent keluar (wash out).

U1 U2 U3

CL

Penurunan recycle rate (QR), misaldari QR1 QR2, slope recycle rate operating line (U) mengecil (U2


So

lid

flu

x (Qo/A)B

(Qo/A)A

C0

(Qo/A)max

GA

GB

CU,A CU,B CU,C

GC

Pengaruh Influent Flowrate

Jika flowrate bertambah, state point bergeser vertikal ke atas, mengindikasikan terjadi kenaikan solid loading.

Jika flowrate minimum, tidak terjadi perubahan konsentrasi MLSS, tetapi Cu berkurang, Qw perlu ditambah.

Pada flowrate maksimum, solids terakumulasi di clarifier, konsentrasiunderflow > Cu,max

Dapat diatasi dengan menambah recycle rate

(Qo/A)min


So

lid

flu

x

(Qo/A)max

(Qo/A)Ave

Overflow rate operating constraints

Kondisi operasi yang sesuai untuk menghindari kegagalanclarifier pada overflow rate maksimal berada di daerah yang dibatasi oleh overflow rate constraint & batch curve flux

Underflow solids concentration constraints

Kondisi operasi yang sesuai untuk menghindari kegagalanclarifier adalah di daerah arsiran.

Konsentrasi underflow, Cu harus lebih kecil daripada Cu,max


So

lid

flu

x

CU,max

(Qo/A)Ave

CU

Return sludge rate constraints

Kapasitas pompa recycle sludge juga menjadi pembatas operasional.

Kapasitas pompa sangat penting untuk mencengah bulking sludge karena fungsinya untuk mengalirkan sludge ke dasar clarifier & mengendalikan sludge blunket.

Kondisi operasi yang sesuai untuk menghindari kegagalan clarifier adalah di daerah arsiran.


So

lid

flu

x

(QR/Qi) = 0,5

(QR/Qi) = 1

Mulltiple constraints

Return sludge rate

Underflow solids concentration

Overflow rate


So

lid

flu

x

(QR/Qi) = 1

(Qo/A)max

Case study # 2

Desain proses & kondisi operasi sbb :

(Qi)ave = 5 MGD

(Qi)max = 7,2 MGD

(Qi)Peak = 10,8 MGD

tave = 8 hr

V = 1,67 MG

MLSS = 3500 mg/L (0,22 lb/ft3)

Acla = 9800 ft2 (solids flux = 30 lb/day-ft2 pada

Qi)ave dan 100% recycle)

State Point Analysis


So

lid

flu

x

C0 CU

U1

(Qi/A)max

(Qi/A)ave

A

C

CU,max

Base line operation

Clarifier beroperasi dalamkondisi kritis

Influent flowratemeningkat sampai Qi,max, maka state point pindah ke titik B, Cu > Cu,max

B

Jika return sludge rate tidak diubah, clarifier akan kelebihan kapasitas, sludge akan terakumulasi di clarifier, tinggi sludge blanket bertambah.

Aeration Clarifier system akan menuju keseimbangan baru ke titik C baik dengan cara menampung sludge dalam clarifier atau membuangsludge dalam effluent, sehingga konsentrasi MLLS berkurang jadi C0*

C0*

Sate Point Analysis


So

lid

flu

x

C0 CU

U1

(Qi/A)max

(Qi/A)ave

A

C

CU,max

B

C0*

Sate Point Analysis Sludge berkurang dari aeration

tank = V (C0 C0*).

Sludge ini akan terakumulasipada sludge blanket dengankonsentrasi CL.

Jika volume clarifier cukup & kejadian ini singkat, tidak ada perubahansignifikan pada MCRT.

Jika influent flowrate kembali ke (Qi/A)ave, state point bergeser ke D.

Sludge kembali ke aeration tank, sehingga state point kembali ke A

CL

D


So

lid

flu

x

C0 CU

U1

(Qi/A)max

(Qi/A)ave

A

C

CU,max

B

C0*

Sate Point Analysis Operator dapat menaikkan

return sludge flow rate untukmengakomasi state point B

Dibutuhkan kapasitas pompalebih tinggi.

Misalnya flow rate naik (Qi/A)peak, state point bergeser ke titik E, settling velocity < overflow velocity, sludge ikut keluar dalam effluent.

Tidak ada langkah operasional yang effektif, sampai titik E bergeserkedalam batch flux region

CL

D


So

lid

flu

x

C0 CU

U1

(Qi/A)max

(Qi/A)ave

A

C

CU,max

B

C0*

(Qi/A)peakE

Peningkatan flow rate t tidakselalu dapat diakomodasi dengansludge storage dan/atau return sludge flow rate.

04 Clarifier - Sedimentasi_03

Documents

Transcript of 04 Clarifier - Sedimentasi_03