BAB IITHICKENER DAN CLARIFIER
2.1. Prinsip DasarPemisahan liquid-solid efektif bila salah satu
dari kedua zat yang akan dipisahkan berbeda densitasnya. Penggunaan
gaya gravitasi atau sentrifugal atau untuk penyaringan tergantung
pada bentuk dan ukuran partikel. Teknik pemisahan yang banyak
digunakan biasanya tergantung pada konsentrasi solid dan kecepatan
umpan masuk dan juga pada ukuran dan partikel solid, lihat diagram
1.1 dibawah ini.
Pemilihan alat tergantung pada tujuan utama produk yang
diinginkan; liquid jernih atau produk solid (cake) dan derajat
kekeringan solid yang diperlukan.Lihat pada table 1.1.
12
Thickening dan clarifikasi yang menggunakan proses sedimentasi
dalam proses pemisahannya relatif lebih murah biaya operasionalnya
untuk volume yang cukup besar. Thickening berguna untuk menaikkan
konsentrasi suspensi solid, clarifying berguna untuk memisahkan
sejumlah kecil partikel-partikel halus yang menghasilkan liquid
yang jernih.
Thickener atau clarifier biasanya terdiri dari tanki sirkular
atau rectangular yang dilengkapi dengan rake yang berputar pada
dasarnya. Lihat gambar 2.1 dibawah ini. bermacam-macam desain dapat
dilihat tergantung pada nature solidnya. Bisa saja didalam
thickener ditambahkan suatu senyawa untuk proses flokulasi yang
berguna untuk mempercepat pemisahan. Gambar (2.1). Type Thickener
dan ClarifierA). Bridge supported (up to < 40 m dia. B). Centre
column supported (< 30 m dia. C). Traction drive (< 60 m
dia.)2.2.THICKENEROperasi pengendapan dalam industri dapat terjadi
secara batch atau kontinu didalam thickener. Batch thickener
beroperasi sama seperti batch sedimentation, alatnya berupa tanki
silinder dengan bukaan masuk umpan slurry dan bukaan keluar untuk
produk. Tanki diisi dengan slurry dan padatan akan mengendap di
bottom tanki, lihat gambar 2.2.
Gambar (2.2). Thickener (proses batch atau continuous)
2.2.1. Continuous ThickenerContinuous thickener berdiameter
besar dan agak dangkal, tanki tersebut dilengkapi dengan rake untuk
mengumpulkan sludge. Umpan masuk dari tengah tanki, rake akan
mengumpulkan sludge ketengah, kemudian dikeluarkan.
Gambar (2.3). Tipe Rake pada Thickener
Gambar (2.4). Pola aliran dalam Continuous Filter
2.2.2. Four Tray Dorr ThickenerFour tray dorr thickener adalah
contoh alat thickener yang menggunakan mekanisme rake. Jumlah tray
membuat kinerja alat ini lebih baik
Gambar (2.5). Four Tray Dorr Thickener2.3.Perhitungan pada
Continuous ThickenerContinuous thickener adalah alat yang
memisahkan slurry untuk bermacam-macam konsentrasi awal solid dan
melalui proses sedimentasi dilakukan untuk konsentrasi yang tinggi.
Hal yang paling penting pada perhitungan desain continuous
thickener adalah karakteristik pengendapan solid dalam slurry, luas
tanki dan tinggi tanki. Gambar 2.5. menunjukkan tinggi interfase
liquid-solid dalam fungsi waktu. Slope dari kurva merupakan
kecepatan pengendapan suspensi. Dari itu dapat dilihat
karakteristik spesifik konsentrasi solid, bila waktu naik kecepatan
pengendapan akan menurun.
Gambar (2.6).Operasi continuous thickener partikel solid akan
melalui lapisan-lapisan dengan berbagai konsentrasi. Jika solid
masuk melalui lapisan perlapisan dengan kecepatan yang sama lapisan
tersebut akan mulai menebal, sampai partikel-partikel yang lebih
halus terlihat pada lapisan atas.Desain thickener berdasarkan pada
identifikasi konsentrasi lapisan yang mempunyai kapasitas kecil
untuk melewatkan solid. Lapisan partikel ini disebut dengan rate
limiting layer, lihat gambar 2.7
Gambar (2.7). Rate limiting layer pada thickener
Material Balance :(c-dc) s (v + dv + vL) = csq (v + vL)(2.1)c :
konsentrasi pada lapisanvL : kecepatan pada lapisan pertama(c-dc) :
pengendapan solid pada layer(v + dv) : kecepatan pada kolom(v + dv
+ vL) : kecepatan pada layers : luas aliran solidPenyelesaian
persamaan diatas :
(2.2)
bila dv diabaikan didapat (2.3)diasumsi bahwa kecepatan
pengendapan adalah fungsi konsentrasi v = f dan dv/dc = f sehingga
persamaan diatas menjadi :vL = cf - f (2.4)Jika konsentrasi pada
batas lapisan adalah cl, dan waktu untuk mencapai interfase adalah
ql, jumlah solid yang melewati lapisan adalah :cL s qL (vL + vL)
(2.5)Jumlah ini harus sama dengan total partikel solid,cL s L (vL +
vL) = co zo s (2.6)vL = zL/qLSubstitusi harga vl kedalam persamaan
2.6 dan persamaan menjadi,
(2.7)
Gambar (2.7a) tinggi interface vs waktu pengendapan
Dari data laboratorium di plot tinggi interfase vs t (gambar
2.7a)) dari plot ini didapat vl pada q = ql ditunjukkan oleh
persamaan :
(2.8)atau zi = zL + L vL (2.9)Kombinasi 2.8 dan 2.9 menghasilkan
cL zi = co zoZi adalah tinggi slurry