Transfer massa satu dimensi dalam padatan pada proses pengeringan limbah lumpur (sludge)

IRMAYANTI, Prof. Ir. Wahyudi Budi Sediawan, SU., Ph.D

2008 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Pengeringan lumpur pada pengolahan limbah cair secara biologi diperlukan untuk menghilangkan bau busuk pada saat lumpur di timbun pada tempat pengisian tanah (landfill). Hal ini sangat penting untuk merancang bak proses pengeringan lumpur yang efisien, sehingga proses pengeringan dapat berakhir secepat mungkin. Efisiensi proses pengeringan lumpur banyak dipengaruhi oleh transfer massa dan transfer panas yang terjadi di dalam tempat penampungan lumpur. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan mengetahui kecepatan pengeringan atau laju transfer massa cairan di dalam tempat penampungan lumpur dari unit pengolahan limbah cair. Penelitian ini mencakup percobaan secara fisis dan pemodelan teoritis. Penelitian pengeringan lumpur ini dilakukan dengan memvariasikan ketebalan lumpur dan kecepatan putaran kipas angin yang diletakkan diatas permukaan wadah. Perlakuan pertama, lumpur dengan ketebalan 2, 7, 10, 12, 15 dan 20 cm dimasukkan dalam tabung reaksi. Tabung-tabung tersebut selanjutnya dikontakkan dengan aliran udara yang berasal kipas angin dengan kecepatan 2,41 m/s. Untuk perlakuan kedua, lumpur dengan ketebalan yang sama dengan perlakuan pertama dikontakkan dengan udara dari kipas angin dengan kecepatan udara 4,37 m/s. Kadar air tiap selang waktu tertentu dihitung untuk keseluruhan sample pada perlakuan pertama dan kedua, dengan cara penimbangan. Hasil penelitian menunjukan terdapat dua periode yang terjadi dalam proses pengeringan lumpur dengan kedua perlakuan diatas, yaitu pengeringan dengan periode kecepatan tetap (constant rate period) dan pengeringan dengan kecepatan menurun (falling rate period). Titik berakhirnya periode kecepatan konstan disebut titik kadar air kritis (critical moisture content). Kadar air kritis untuk kedua perlakuan pengeringan dengan kecepatan 2,41 m/s dan 4,37 m/s berkisar 5,5-7 g H2O/g padat kering. Laju pengeringan tetap yang diperoleh pada proses pengeringan dengan kecepatan 2,41 m/s adalah antara 0,1541-0,5724 g H2O/jam cm2 dan dengan kecepatan 4,37 m/s adalah 0,2055-0,9014 g H2O/jam.cm2. Nilai De yang didapatkan untuk kedua perlakuan adalah 0,135- 0,155 cm2/jam. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa model yang diajukan dapat diaplikasikan untuk pengeringan lumpur dengan ketebalan lebih dari 7 cm.

Drying of the sludge of biological waste water treatment is necessary to eliminimate unpleasant odor at the landfill site where the sludge is accumulated. It is important to design an efficient drying process of the sludge bed, so that drying process can be completed as quickly as possible. The objective of this research was to determine the rate of drying or rate of liquid mass transfer in the sludge bed from a waste water treatment unit. The research covered physical experiment and theoretical modelling. The sludge drying experiment was done by varying the depth of the sludge beds and the speed of fan installed above the surface of the bed. In the first treatment, sludge beds of 2,7,10,12,15 and 20 cm depth were put in test tubes. The tubes were then contacted to flowing air with the velocity of 2,41 m/s. In second treatment, sludge beds with the same depths to those in first treatment were contacted to air flowed by fan with the velocity of 4,37 m/s. Moisture content was periodically determined for all samples in the first and second treatment by measuring the weight of the sample. Result of the research indicated that there were two periods observed in sludge drying process with both treatment above. The periods are drying with constant rate period and drying with falling rate period. The end point of constant rate period was called critical moisture content. Critical moistue content for both drying treatment with 2,41m/s and 4,37 m/s ranged from 5,5 until 7 g H2O/g dry solid. Constant drying rate obtained in drying process with 2,41 m/s air velocity was between 0,1541 to 0,5724 g H2O/hr cm2 and with 4,37 m/s air velocity was 0,2055 to 0,9014 g H2O/hr.cm2. The effective difusivity (De) value obtained for both treatment ranged from 0,135 until 0,155 cm2/hr. Result of the research indicated that the modelling proposed could be applied for sludge drying with bed depth of larger than 7 cm.

Kata Kunci : Lumpur,Laju pengeringan,Transfer massaDifusivitas efektif, sludge, rate of drying, mass transfer, effective difusivity.