Perpustakaan Digital ITB

Pengolahan limbah cair secara anaerob sangat bergantung pada kondisi hidrodinamika di dalam reaktor untuk mengoptimalkan proses transfer massa. Penelitian ini bertujuan mengkaji karakteristik hidrodinamika gelembung dalam Circulating bed reactor (CBR) melalui eksperimen laboratorium dan simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD). Parameter yang dianalisis meliputi pengaruh variasi tinggi cairan (H = 30, 60, dan 90 cm) serta laju alir gas nitrogen (1–3 L/menit) terhadap ukuran gelembung, kecepatan naik gelembung (bubble rise velocity), gas hold-up, dan koefisien transfer massa CO? (kLa dan kL). Metode penelitian melibatkan pembentukan CO? secara in-situ dan proses desorpsi menggunakan nitrogen sebagai gas flushing. Simulasi CFD dilakukan menggunakan perangkat lunak COMSOL Multiphysics dengan pendekatan bubbly flow untuk merepresentasikan interaksi fase gas–cair. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan laju alir gas secara signifikan meningkatkan ukuran gelembung, kecepatan naik, dan gas hold-up, serta mendorong pergeseran rezim aliran dari homogen menuju transisi seiring meningkatnya kecepatan superfisial gas. Pada laju alir rendah (1 L/menit), peningkatan tinggi kolom cairan (H 90 cm) menghasilkan total recovery CO? tertinggi, mencapai 84%, akibat waktu tinggal gelembung yang lebih lama. Namun, pada laju alir tinggi, fenomena koalesensi gelembung membatasi efisiensi transfer massa. Simulasi CFD menunjukkan kesesuaian dengan hasil eksperimen dan berhasil memvalidasi distribusi kecepatan fase cair dengan nilai maksimum sekitar 0,15–0,16 m/s di pusat kolom. Kajian ini memberikan dasar penting bagi perancangan dan optimasi operasional reaktor fasa gas–cair untuk pengolahan limbah cair secara anaerob.