lapisan yang tinggi bergerak ke atas akibat kenaikan terus menerus dari bahan terakumulasi pada bagian bawah, yang tidak bisa meninggalkan kolom dibawah nya.
Gambar 10.13. Zona pengendapan massa padatan dalam kolom pengendapan
Gambar 10.14. Penghilangan lumpur dari dasar dalam tangki sedimentasi sekunder
Dalam tangki sedimentasi dengan penarikan terus menerus dari lumpur yang diendapkan dari dasar, lapisan lebih pekat tidak menyebar ke atas. Alasannya
dikarenakan kecepatan aliran lumpur dibawah ke bawah, dari dasar mengimbangi kecepatan ekspansi atas. Situasi ini terjadi dalam tangki saat menghilangkan lumpur
terus menerus dari dasar, seperti tangki sedimentasi sekunder dalam proses lumpur aktif lihat Gambar 10.14. Gambar 10.15 menyajikan skematis perilaku lapisan yang dibuat
dalam dua kondisi yang berbeda tanpa dan dengan penghilangan lumpur dari dasar.
10.5.2 Teori Padatan fluks
Teori Padatan fluks menjelaskan fenomena zona pengendapan yang terjadi dalam tangki sedimentasi sekunder dan pengental gravitasi. Teori padatan fluks adalah hasil
dari perkembangan berurutan dari banyak penulis, tetapi berhasil mencapai penerapan yang lebih besar dalam konteks pengolahan air limbah berdasarkan karya-karya Dick
1972. Pemanfaatannya bisa untuk desain serta untuk pengendalian operasional. Dalam pandangan global sistem pengolahan, teori dapat digunakan bersama dengan model
matematika dari reaktor untuk memungkinkan desain sistem yang optimal Keinath et al, 1977; Catunda dan van Haandel, 1987 atau kontrol optimal von Sperling, 1990.
Hal berikut berfokus pada perilaku tangki sedimentasi sekunder di pabrik lumpur aktif, karena lebih penting ketika dibandingkan dengan pengental gravitasi. Namun,
prinsip umumnya sama untuk kedua kasus. Dalam konteks ini, fluks dapat dipahami sebagai beban padatan per unit area
misalnya dinyatakan sebagai kgSSm
2
H. Dalam tangki sedimentasi aliran kontinu padatan cenderung untuk bergerak ke bawah karena aksi simulatn dua fluks:
• fluks gravitasi Gg, Yang disebabkan oleh sedimentasi gravitasi lumpur;
• aliran fluks dasar Gu Yang disebabkan oleh gerakan ke bawah yang berasal dari
penghilangan lumpur sekembalinya dari bagian bawah tangki sedimentasi.
Gambar 10.15. Skema representasi dari perilaku lapisan lumpur diencerkan dan terkonsentrasi di zona pengendapan. a Kolom tanpa Menghilangkan lumpur dari
dasar. b Penampungan tangki dengan Menghilangkan lumpur dari dasar
Total fluks Gt bergerak ke bagian bawah tangki sedimentasi sesuai dengan jumlah dari dua komponen ini. Representasi matematis fluks tersebut dapat dinyatakan sebagai
Dick, 1972: Jumlah fluks:
= +
Fluks gravitasi : = .
aliran fluks dasar : = .
di mana: C = konsentrasi padatan tersuspensi di lumpur kg m3
v = kecepatan pengendapan interface pada konsentrasi C m h Qu = aliran dasar m3 h
A = permukaan wilayah tangki sedimentasi M2.
Kecepatan pengendapan v, di sisi lain, fungsi dari konsentrasi C itu sendiri, penurunan dengan meningkatnya C. Ada berbagai hubungan empiris untuk
mengekspresikan v dalam fungsi C, tetapi yang paling sering digunakan adalah: =
.
.
di mana: vo = koefisien, menyatakan kecepatan pengendapan interface pada konsentrasi
C = 0 m h K = koefisien pengendapan m3 kg
Fluks padat disampaikan ke bawah dari tangki sedimentasi tergantung padakonsentrasi C, sesuai dengan kondisi berikut:
• konsentrasi rendah C. Dengan nilai-nilai rendah C, kecepatan menetap dari
antarmuka v tinggi Persamaan 10.10, tetapi produk Cv rendah, yang hasil dalam nilai yang rendah dari padatan gravitasi fluks Persamaan 10.8.
• Konsentrasi Menengah C. Sementara C meningkat, bahkan dengan penurunan v,
produk Cv meningkat, yaitu fluks gravitasi meningkatkan. •
Konsentrasi tinggi dari C. Namun, setelah nilai tertentu dari C, pengurangan dalam kecepatan penyelesaian v adalah seperti yang produk Cv mulai menurun.
Gambar 10.16a menyajikan kurva dari padatan gravitasi fluks Gg = Cv. Mencegat garis lurus dengan kemiringan Qu A, bersinggungan dengan jangkauan turunkurva
fluks, dengan Y-axis ciri fluks membatasi GL. Ini bisa dipahami sebagai fluks maksimum yang dapat diangkut ke bagian bawah tangki sedimentasi dengan settleability,
konsentrasi lumpur yang ada dan underflow. Interpretasi yang sama dapat diperoleh dari Gambar 10.16b, di mana total fluks Gt = Gg + Gu disajikan. Hasilnya adalah sama,
tetapi dalam hal ini kasus, fluks membatasi diperoleh minimal dari total kurva fluks. Ini titik minimum menunjukkan bahwa, sementara kenaikan konsentrasi padatan dalam
tangki pengendapan dari inlet ke bawah, akan ada konsentrasi membatasi Konsentrasi CL yang akan membawa fluks terendah membatasi fluks GL. Ini titik, tangki
pengendapan terbatas dan tidak dapat mengirimkan ke bagian bawah kuantitas padatan yang lebih tinggi dari nilai yang membatasi. Pembangunan padatan kurva fluks adalah
disajikan dalam Bagian 10.5.3 dan 10.5.5.
Gambar 10.16. Padatan fluks kurva. a Gravity padatan fluks. b Jumlah padatan fluks.
Keberhasilan desain dan operasi dari tangki sedimentasi sekunder tergantung pada hubungan antara fluks diterapkan dan fluks membatasi. yang diterapkan fluks sesuai
dengan beban influen padatan tersuspensi ke tangki pengendapan per satuan luas permukaan, yang diberikan oleh lihat Gambar 10.17:
= +
. di mana:
Ga = terapan padatan fluks kg m2.h Qi = aliran berpengaruh ke pabrik pengolahan limbah m3 h
Qr = pulang aliran lumpur kurang lebih sama dengan underflow lumpur m3 h
Co = konsentrasi influen padatan tersuspensi ke sedimentasi sekunder tangki. Sama dengan konsentrasi padatan tersuspensi dalam reaktor, atau campuran minuman keras
konsentrasi padatan tersuspensi MLSS kg m3.
Gambar 10,17. Padatan Terapan fluks pada tangki sedimentasi sekunder
Dalam istilah praktis, dapat dianggap bahwa Qr sama dengan Qu, karena kelebihan lumpur aliran Qu - Qr diabaikan dalam keseimbangan massa pada sekunder tangki
sedimentasi. Dalam arti luas, fluks diterapkan harus sama dengan atau kurang dari membatasi
fluks Ga ≤ GL, sehingga tangki pengendapan tidak menumpuk padatan, yang bisa akhirnya mencapai jumlah yang akan mengakibatkan kerugian mereka dalam supernatan
dari menetap tangki, sehingga memburuk kualitas limbah akhir. Pada kurva dari gravitasi fluks Gambar 10.16a, garis lurus dari fluks diterapkan dapat ditarik. Baris ini dimulai
pada sumbu Y pada nilai Ga dan pergi ke bawah, secara paralel dengan garis dari membatasi fluks kemiringan sama dengan Qu A.
Gambar 10.18 menyajikan interpretasi, oleh penulis, teori yang disajikanhubungan antara kurva gravitasi fluks dan profil dari padatan tersuspensi konsentrasi dalam tangki
sedimentasi sekunder. Dalam gambar ini, ada empat kolom, yang mewakili empat kondisi yang berbeda: a tangki sedimentasi dengan underload, b tangki sedimentasi
dengan beban kritis, c tangki sedimentasi dengan penebalan kelebihan dan d tangki sedimentasi dengan penebalan dan klarifikasi overload. Baris pertama menyajikan kurva
fluks gravitasi sama dalam empat kolom, fluks membatasi juga sama dalam empat kolom dan fluks diterapkan berbeda dalam empat kolom. Baris kedua menyajikan
profil vertikal padatan tersuspensi konsentrasi yang dihasilkan dari keterkaitan antara terapan dan fluks membatasi. Baris ketiga menunjukkan profil ini sebagai penampang
dalam tangki pengendapan.
Poin-poin berikut terkait dengan penafsiran Gambar 10.18: •
tangki Sedimentasi dengan underload. Tangki pengendapan akan underloaded ketika fluks diterapkan kurang dari fluks membatasi. Dalam kondisi ini, hanya lapisan
diencerkan dengan konsentrasi padatan tersuspensi yang rendah Cd akan terbentuk. Di bagian bawah tangki pengendapan lapisan dengan konsentrasi Cu konsentrasi
lumpur dihapus juga akan mengembangkan, karena dukungan oleh bagian bawah tangki.
• tangki Sedimentasi dengan beban kritis. Tangki pengendapan akan kritis dimuat
ketika fluks diterapkan sama dengan fluks membatasi. Dalam hal ini, lapisan lumpur tebal konsentrasi CL akan terbentuk.
• tangki Sedimentasi dengan penebalan yang berlebihan. Tangki pengendapan akan
kelebihan beban dalam hal penebalan lumpur ketika diterapkan fluks lebih besar dari fluks membatasi. Dalam kondisi ini, konsentrasi lapisan lumpur tebal tidak akan
melampaui CL dan, akibatnya tebal lapisan lumpur akan meningkatkan volume, menyebarkan ke atas. Bergantung kepada tingkat yang dicapai oleh selimut lumpur,
padatan dapat dibuang dengan limbah akhir. •
tangki Sedimentasi dengan penebalan dan klarifikasi yang berlebihan. Tangki yang menetap akan kelebihan beban dalam hal penebalan dan klarifikasi ketika, selain
memiliki sebuah diterapkan fluks lebih besar dari fluks membatasi, yang Tingkat
overflow Qi A lebih besar dari kecepatan pengendapan lumpur v. Dalam hal ini kasus, lapisan diencerkan serta lapisan tebal akan menyebarkan ke atas, dengan
kemungkinan kerusakan lebih cepat dari kualitas limbah.
10.5.3 Penentuan kecepatan antarmuka menetap
