SIMULASI ALIRAN GAS-SOLID-LIQUID DALAM BIOREAKTOR MEMBRAN TERENDAM
Abstrak: Karakteristik hidrodinamika
pada pencampuran gas solid liquid dalam bioreaktor membran terendam
(BRMt) dan pengaruhnya
terhadap transfer massa
dipelajari secara komputasional pada
berbagai konsentrasi solid,
rate gas masuk,
dan jarak bafel.
Metode komputasional
dilakukan dengan menggunakan
software GAMBIT 2.1.6.
untuk pembuatan grid yang
merupakan domain perhitungan
dan melakukan simulasi
dengan software CFD
FLUENT 6.2.16. Hasil perhitungan yang diperoleh setelah iterasi mencapai
tingkat konvergensi tertentu.
Aliran multifase dalam
reaktor disimulasikan dengan
mixture model, sedangkan
untuk memodelkan
karakteristik aliran turbulen
digunakan standar k ε
model. Sistem geometri
yang dipelajari adalah bioreaktor
berbentuk kotak berdasar
datar, 2 buah
bafel, membran hollow fiber
terendam dan lubang
udara di dasar
reaktor. Untuk pemodelan
membran digunakan dua pendekatan yaitu membran sebagai
black box dan membran sebagai porous
media. Liquid yang digunakan adalah air, dengan lumpur aktif sebagai solid, dan
udara sebagai fase gas. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa sistem
gas solid liquid dengan letak bafel terdekat dari membran, menyebabkan proses
dispersi liquid semakin
cepat, sehingga fluida
dalam tangki tercampur dengan sempurna dan dapat
meningkatkan laju transfer massa gas liquid dan fluks pada BRMt.
Peningkatan konsentrasi solid tidak berpengaruh terhadap perubahan laju
transfer massa gas liquid dan fluks, tetapi kenaikan laju
udara dapat menaikkan
laju transfer massa gas liquid dan fluks. Pendekatan porous
media memberikan hasil prediksi distribusi gas hold up yang lebih merata dibandingkan
dengan pendekatan black
box. Letak bafel
9 cm dari
dinding tangki merupakan posisi
terbaik ditinjau dari keseimbangan antara udara yang mengalir dengan aliran fluida yang
bersirkulasi. Ditinjau dari
distribusi solid, BRMt
dengan double inlet
lebih baik dibandingkan dengan
single inlet. Fluks
yang diperoleh tidak
menunjukkan perbedaan secara signifikan. Dari kedua pendekatan
model membran, membran sebagai porous media memberikan hasil simulasi yang
lebih mendekati hasil eksperimen.
Penulis: Aisyah Endah Palupi
Kode Jurnal: jpkimiadd090199
