Download - Pump and Aeration Tank Sizing

Transcript

C Pompa TransferFungsi : Untuk memompakan air dari bak equalisasi ke reaction tankJenis Centrifugal pumpBahan konstruksi : Commercial SteelData :

Kondisi penyimpanan 80Density minyak 870.6 kg/m3 54.34978 lbm/ft3 (Perry, 1997)

20 cP 0.013439 lbm/ft.dtk (Kirk Othmer, 1967)Laju alir massa 13307.1 kg/jam 8.149201 lbm/detLaju alir volume 0.150 ft3/det

Diameter optimum, De = 2.791278 inch70.89846 mm

Digunakan pipa dengan spesifikasi :Ukuran pipa nominal 2 inSchedule 80Diameter dalam (ID) 1.939 in 0.161583 ftDiameter luar (OD) 2.375 in 0.197917 ft

Luas penampang (a1) 0.0205Bahan konstruksi comercial steel

Kecepatan linier, V =Q/a1 = 7.314141 ft/det

4,779.5

Instalasi pipa :Panjang pipa lurus L1 6.096 m 20 ft

2 buah gate valve fully open (L/D = 13 , Appendix C-2a, Foust, 1980)

4.2016 ft

2 30 , Appendix C-2a, Foust, 1980)

9.696 ft1 buah inward protecting pipe intrance, (k = 0.78 , Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980)

8.5 ft1 buah protecting pipe exit 0.78 , Appendix C-2c dan C-2d, Foust, 1980)

8.5 ft50.8976 ft

Faktor gesekan, f = 0.0095

Gaya gesek, F 2.485794 ft. Lbf/lbm4.572 m 15 ft 4.572 m

15 ft. Lbf/lbm

00

17.48579 ft. Lbf/lbmTenaga pompa, P = 0.259082 HP

80%Tenaga pompa,yang dibutuhkan = 0.323853 HP

0.241497 kW

oC

Viskositas (μ)

3,9 x Q0,45 x ρ0,13 ...... (Timmerhaus, 1980)

ft2

Bilangan Reynold, NRE = ρVD/μ

L2 =

buah standar elbow 90o (L/D =

L3 =

L3 =

L3 =Panjang pipa total (ΣL)

fv2ΣL/2gcDTinggi pemompaan, Δz =Static head, Δz.g/gc =

Velocity head, Δv2/2gc =Pressure head, ΔP/ρ =

Ws = Δz.g/gc + Δv2/2gc + ΔP/ρ + FWs.Q.ρ/550

Effisiensi, η =

Kriteria Disain

a Hidraulic Retention Time pd 20utk Primary + Activated Sludge Waste hari

b Solid Loading kg volatile solid/m3.haric Kebutuhan Oksigen utk :

Cell TissueBOD5 pd primary sludge

d Energi utk mixingMechanical AeratorDiffused Air Mixing

e DO residu dalam liquidf Reduksi pada VSSPerencanaan

Jumlah ASD 2 buahUtk melayani 2 thickener

Karakteristik Lumpur dari Thickener (effluent thickener)Berat solid in 6,436.56 kg/hariBerat lumpur In 128,731.20 kg/hariKadar Solid In 5%Kadar Air In 95%

BJ Lumpur In 996.82

0.99682

Volume lumpur In 129.14Data dari hasil percobaan lab. Utk Pengolahan pada ASD

Reduksi VSS 30%VSS remain 70%

Suhu Air Limbah 25

Kebutuhan O2 utk cell tissue 2.3Kedalaman tangki rencana 3 m

Direncanakan Effluent ASDKadar Solid 35%Kadar Air 65%MLVSS/MLSS 0.8

Perhitungan1 Hidraulic Retention Time

Pada reduksi VSS 30%

dan pada suhu 25maka diperoleh, sludge area (d) = 500maka, HRT 20 hari

2 Total solid sbg VSSMLVSS/MLSS 0.8maka Berat solid (VSS) 5,149.25 kg/hari

3 VSS yg tereduksi dari total berat solid (VSS) :VSS reduksi 1,544.77 kg/hari

LUMPUR KELUAR DARI AEROBICSLUDGE DIGESTER

oC

kg/m3

gr/cm3

m3/hari

oC

kg O2/ kg solid

oC

C4
15 - 20 hari
C5
1.6 - 4.8 kg volatile/m3.hari
D7
sekitar 2.3 kg O2/ solid destroyed
D8
1.6 - 1.9 kg O2/kg solid destroyed
D10
19.7 - 39.5 kW/1000 m3
D11
0.02 - 0.04 m3/m3.min
C12
1 - 2 ppm
C13
40 - 50%

4 VSS yang lolos dari digester (VSS effluent) 3,604.47 kg/hari5 Fixed Suspended Solid (FSS)

Bila VSS 0.8 SSFSS 0.2 SS

1,287.31 kg/hari6 Berat solid yg lolos dari ASD (solid effluen) 4,891.79 kg/hari7 Specific gravity lumpur yg keluar dari ASD

a VSS keluar dari ASD (Pv) 73.7 %b FSS keluar dari ASD (Pf) : 26.32 %c Specific gravity solid keluar dari ASD

Sv untuk VSS 1Sf untuk FSS 2.5

Maka Sg 1.19

1,188 8 Karakteristik sludge keluar dari digester (sludge efluen)

a Berat lumpur (W lumpur)Dengan kadar solid out digester 35% makaW lumpur 13,976.53 kg/hari

b Volume Lumpur 11.77

c Volume Air 7.65 9 Kebutuhan Oksigen

utk oksidasi bahan organikreduksi amoniak

shg 3,552.98 10 Volume udara yang dibutuhkan (vol. udara)

Direncanakan :

Udara mengandung 20.20%

dan tekanan di plant 1.201Efisiensi O2 transfer dari alat (mixer) 10%

Makaa Kebutuhan udara teoritis (vol. theo) :

Vol. theo 14,645.31

b Kebutuhan udara aktual (vol. act) : 146,453.08

101.70 11 Volume Tangki Digester

Vol = (Vf - 2/3(Vf-Vd)) x t

Vf = volume lumpur yg ditambahkan tiap hari 129.14

Vd = volume digested sludge yg diremoval tiap hari 11.77 t 20 hariShg

Vol = (Vf - 2/3(Vf-Vd)) x t 1,017.86 12 Dimensi Digester

Direncanakan h 3 m

a Luas Permukaan (As) 339.29

gr/cm3

kg/m3

m3/hari

m3/hari

O2 diperlukan kg O2/hari

berat O2

Berat Jenis spesifik (γ) udara pd level

kg/m3

m3/hari

m3/hari

m3/min

m3/hari

m3/hari

m3

m2

As tiap bak 169.64 b Diameter (d) 14.70 m

13 Check Solid Loading

= Berat solid influen/vol 6.32 krn lebih besar

Asumsi d 17 m

Solid Loading Rate 4.73 14 Kebutuhan Udara utk tiap m3 volume digester

= keb. Udara aktual/vol. ASD 0.099918703Keb. Udara/m3 volume digester dipakai utk

menentukan jenis mixer/pengaduk

makaFreeboard (Fb) 1 mDiameter 14.70 mKedalaman (H) = h + Fb 4 m

m2

kg/m3.hari

kg/m3.hari

m3/m3.min

D97
1.6 - 4.8 kg/m3.hari

kg volatile solid/m3.hari

1 INFLUENT TO AERATION TANKQ 2400 m3/day

24100 m3/jam

0.63 MGD### Gallon/hari

into primary settling tank 200 mg/LSS into primary settling tank 200 mg/L

in primary settling tank 30%

in primary settling tank 55%

Aeration Tank 140 mg/L

Aeration Tank 90 mg/L2 EFFLUENT OUT OF SETTLING TANK (ACCORDING TO SECONDARY TREATMENT EFF.CRITERIA

Sesuai standar EPA kriteria effluent adalah

kurang dari 30 mg/Ldengan removal efficiency > 85%

kurang dari 30 mg/Ldengan removal efficiency > 85%

Dipilih 25 mg/LSehingga

MLVSS/MLSS = 0.8

25 mg/L

6 mg/L3 REMOVAL EFFICIENCY, Es

Es 96 %4 OVERALL EFFICIENCY 88 %5 Pilih qc dan kinetic coeficient dan kontrol MLSS dalam tangki aerasi

qc = θc 5 hari

qc 3/4 activated sludge retention time in system

Y 0.6Kd 0.06 1/hariKd 3/4 decay coeficient of organisms (1/hari) based on order reactionΨ 1.15sustained factorMLSS 2,500 mg/L

6 Dimensi

3/4 average daily flowrate dlm gallon/hariy 3/4 mass loading coeficient > 1So 140 mg/LS 6 mg/LMakaVolume Tangki Aerasi dibutuhkan 112,995 gallon

15,107

QAd

BOD5

BOD5 removed

SS removed

BOD5 in

SS in

BOD5effluent

SS effluent

BOD5effluent

SS effluent

Soluble BOD5effluent

Hanya untuk carboneous BOD5 removal

mg VSS/mg BOD5

QAd

ft3

DirencanakanJumlah Tangki Aerasi 1 buah

maka Volume masing-masing Tangki 15,107 Depth of Water 15.5 ft 4.72 Untuk Complete MixPerbandingan L : W 2 : 1diperoleh L 45 ft 14

W 22.5 ft 6.858

Sehingga 15,694

7 Check Hydraulic Detention Time Rata-RataOperation Time 24 jam/hari

θc = 4.4 jam8 Check U & FM

U 0.42 1/hariF/M 0.43 lb BOD5/lb VSS.hari

Check OKE9 Wastage of Sludge

Px 377 lb/hariQw 339 lb/hari

10 Return Sludge RatePilihThickened sludge concentration pada dasar clarifier antara

Xw 7,000 sampai 11,000 mg/LShg Xr 5,600 - 8,800 mg/L

R 0.53 0.28 Qr 0.34 MGD 0.18 MGD

11 STRUKTUR INLET DAN OUTLETa) Pengaturan distribusi influent

Inlet channel berukuran 2.5 ft x 2.5 ft

b) Pengaturan struktur outlet

Width 16 ft4 effluent trough 2.5 ft x 2.5 ft4 effluent boxes with 2.5 ft x 2.5 ft x

memakai flat weir

c) Headloss dari inlet ke outlet

12 Oksigen yang diperlukana Oksigen yg diperlukan secara teoritis

Direncanakan(So - S)/BODu » 0.68O2/MLVSS mg/mg 1.42

667

ft3

VActual = ft3

O2T lb O2/hari

b Standard Oxygen requirement (SOR) under Field ConditionsC 3/4 minimum dissolved oxygen (DO) concentration yg diperlukan di tangki aerasi

3/4 coeficient to account for effect of mixing intensity and tank geometri3/4 coeficient of effect of salinity and solid in waste water on DO concentration

3/4 saturation of oxygen in tape waterDirencanakan

C 3 mg/L0.9

0.85

9.1 mg/LPb, Pressure at depth of disc diffuser 15 ftPada umumnya, efisiensi transfer oksigen dg memakai diffuser adalah sekitar 10%Yang mana dapat digunakan sebagai pendekatan tekanan atmosfir sampai 0.9 atm

Pb 1.44 atmDirencanakan

25 = 8.34 mg/L

maka 9.77 mg/L

Normalnya suhu rata-rata di tangki aerasi adalah 25

SOR 1,035

Table: Standard Oxygen Transfer Efficiency (SOTE) for Air Areation Systems in Clean Water at 15' SubmergenceFine bubble diffusers, total floor coverage 20 ~ 32Fine bubble diffusers, side-wall installation 11 ~ 15Jet aerators (fine bubble) 22 ~ 27Static aerators (medium-size bubble) 12 ~ 14Coarse bubble diffusers, wide band pattern 6 ~ 8Coarse bubble diffusers, narrow band pattern 4 ~ 6

DirencanakanSOTE (Standad Oxygen Transfer Efficiency) 10 %

SOTR 10,351

a (α)b (β)

Cs,20

a (α)b (β)

Cs,20

CsT, Oxygen Solubility pd suhu oC

CsA

oC

lb O2/hari

lb O2/hari

m

m m

3

Table: Standard Oxygen Transfer Efficiency (SOTE) for Air Areation Systems in Clean Water at 15' Submergence

Parameters Value UnitFlowrate 2400 m3/hari 100 m3/jam

24 jam/hariBOD 1500 mg/L 1666.667 LPMCOD 2500 mg/LTSS 1916 mg/L

Sizing Primary Settler dg tube dek mediaFlowrate rata per jam 100 m3/jamDesign Flowrate surface 3.5 m3/m2/jamSurface Area Primary Settler diperlukan 28.57143 m2Surface Area Actual provided 30 m2 312.0003 (dibagi sekitar 10%nya)

Sizing Bioreactor 1 & 2 Total BOD load per hari 3600 kg/hariBOD yg terbuang oleh primary settler 25%

900.00 kg/hariBOD yg tersisa utk diolah scr biological 2700.00 kg/haridibulatkan 3000.00Kapasitas pembuangan organik rata2 dr Biomedia 14 kg/m3 Total Assisted Media Biofilm Biomedia Media Surface Area = 950 m2/m3, yg aktive diperkirakan 500 - 550 m2/m3.Biomedia diperlukan 192.8571 m3Biomedia yg diberikan/dipilih 200 m3O2 diperlukan per hari utk mengoksidasi BOD 3600 kgOksigen yg diperlukan secara Aktual 6171.43 kgLiquid Depth dlm tangki Aerasi 2 m Range det time Aeration Tank 2 - 6 jamTangki AerasiWaktu Tinggal 6 jamVolume Tangki 600 m3DO diperlukan 3 mg/LUdara diperlukan per hari 408163.3 m3/hariUdara diperlukan per jam 17006.8 m3/jamDipilih Udara diberikan 300 m3/jamHead Blower 2700 mm

Sizing Secondary Settler dg tube dek mediaFlowrate rate rata2 per jam 100 m3/jamFlowrate Surface disain 3 m3/m2/jamSurface Area Primary Settler diperlukan 33.33333 m2 364.0004S.f 20%Actual Surfasce Area yg diberikan/dipilih 40 m2 0.091575

(dibagi sekitar 10%nya)

Total Assisted Media Biofilm Biomedia Media Surface Area = 950 m2/m3, yg aktive diperkirakan 500 - 550 m2/m3.

Range det time Aeration Tank 2 - 6 jam