Modul 06 Manajemen Limbah [PDF]

Citation preview

s



MANAJEMEN LINGKUNGAN INDUSTRI: Teknologi Pengolahan Limbah Gas Nur Hidayat Tek. Industri Pertanian, Fak. Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya Email : [email protected] 1. PENDAHULUAN 1.1. Teori dasar dan Contoh 1.2. Tujuan 1.3. Definisi 2. PEMURNIAN LIMBAH GAS 3. PENGOLAHAN LIMBAH GAS



1.



4. MACAM DAN SUMBER LIMBAH GAS 5. PEMANFAATAN LIMBAH 5.1. Limbah kepiting 5.2. Limbah tekstil



PENDAHULUAN



1.1. Teori Dasar dan Contoh 



 Sebenarnya gas mudah sekali ‘terencerkan’ di udara terbuka, namun dengan semakin dekatnya jarak antara pemukiman penduduk dan lokasi industri maka daerah ‘pengenceran’ gas menjadi semakin sempit. 



Limbah gas buangan industri yang belum terencerkan hingga mencapai konsentrasi yang cukup rendah dapat langsung memasuki lokasi pemukiman dan dapat tercium oleh penduduk.



Dept. of Agroindustrial Technology Department of Agroindustrial Technology



6 Minggu 07



SELF-PROPAGATING ENTREPRENEURIAL EDUCATION DEVELOPMENT (SPEED)



Permasalahan limbah gas sebagai buangan gas industri sering muncul karena lokasi pemukiman dan industri berkembang sedemikian rupa sehingga menjadi saling berdekatan satu sama lain. Industri akan mengeluarkan pencemar udara (gas atau partikulat) yang spesifik dengan jumlah dan komposisi pencemar tergantung dari bahan baku, hasil dan proses industri yang diterapkan. Gambar 1. Strategi pengelolaan limbah. Pemakaian energi (bahan bakar minyak dan fosil) dalam proses industri akan menghasilkan emisi gas buang dalam bentuk gas dan partikulat, terutama SOx, NOx, CO, CO2, hidrokarbon dan mungkin Pb. Industri semen akan menimbulkan pencemaran debu dalam intensitas tinggi sebagai akibat penggunaan bahan bakunya, industri serat rayon akan mengemisikan gas H2S yang timbul dari prosesnya dimana C2S digunakan sebagai bahan baku.



MODUL



MLLI / Teknologi Pengolahan Limbah Gas



Brawijaya University







Dalam waktu yang relatif lama, akumulasi zat-zat kimia gas buangan dalam saluran pernafasan manusia dapat membahayakan kesehatan.







Limbah gas buangan industri ada yang berbau atau tidak berbau dan mengandung senyawa organik maupun anorganik. Polutan gas ini dapat bersifat sintetis maupun alami. Klasifikasi pertama terutama meliputi limbah gas berbau (wangi atau busuk) dari proses industri, misalnya pada industri flavor sintetik, cat dan zat warna, farmasi dan obat-obatan, pulp dan kertas, dsb. Komponen berbau dari senyawa alami terutama dihasilkan oleh industri makanan seperti pabrik gula, pengolahan coklat, susu, daging, bir, ikan, dsb







Teknologi pengolahan emisi pencemar udara industri telah berkembang lama seperti halnya teknologi pengolahan limbah padat dan cair industri dan bersifat retrofit, yaitu teknologi yang pengendalian yang yang digunakan untuk mengurangi, menurunkan dan menghilangkan kadar pencemar unsur-unsur limbah proses yang dihasilkan. Teknologi retrofit diterapkan dalam bentuk proses dan atau peralatan pengolah yang dipasang sebagai tambahan proses yang ada.



1.2.



2012



Tujuan



Penguasaan materi dalam modul ini, yang dirancang sebagai landasan dasar teknologi pengolahan limbah gas.  Mengerti tentang jenis limbah dan teknik pengolahan limbah gas  Mengamati tentang jenis limbah dan teknik pengolahan limbah gas  Menjelaskan tentang jenis limbah dan teknik pengolahan limbah gas



1.3. Definisi 



Pencemaran udara ialah peristiwa pemasukan dan/atau penambahan senyawa, bahan, atau ke dalam lingkungan udara akibar kegiatan alam dan manusia sehingga karakteristik udara tidak sesuai lagi untuk tujuan pemanfaatan yang paling baik. 2.



Metode Pemurnian Gas



* Pengolahan limbah gas buangan industri dapat dilakukan secara fisik-kimia dan secara biologis. Metode pemurnian gas buangan secara fisik-kimia dilakukan berdasarkan pada perubahan fase atau penyerapan pada suatu adsorban, sebagaimana dijelaskan sebagai berikut : 1. Metode fase gas, yaitu untuk menyamarkan bau busuk yang tidak disukai dengan memberikan bau enak. Metode ini sebenarnya bukan untuk menghilangkan gas/bau. 2. Metode fase cair, yaitu penyerapan gas yang memiliki kelarutan yang tinggi dalam zat cair. Gas buangan dialirkan lalu dikontakkan dengan senyawa penyerap gas (adsorban) yang pada umumnya menggunakan air. Selanjutnya, adsoban dimurnikan kembali jika memungkinkan, Page 2 of 7



MLLI / Teknologi Pengolahan Limbah Gas



Brawijaya University



2012



dimanfaatkan untuk penggunaan lainnya atau dibuang. 3. Metode fase padat, yaitu penyerapan gas oleh senyawa penyerap (adsorban) dalam bentuk padat. Pada proses ini, gas dialirkan dan dikontakkan dengan adsorban padat. Molekul gas akan terserap dan terkondensasi di permukaan adsorban secara fisik maupun kimia. Salah satu adsorban yang banyak digunakan adalah arang aktif. Arang aktif dalam bentuk granular (granular activated carbon, GAC) telah banyak digunakan sebagai penyerap bau dan warna. Arang aktif dalam bentuk serat (activated carbon fibre, ACF) memiliki daya serap yang lebih besar daripada GAC. Daya serap ACF tipe FN-300GF-15 terhadap gas ammonia adalah 0,72 g ammonia/kg berat kering ACF. Daya serap ACF-1300 terhadap senyawa organik yang mudah menguap (seperti aseton, alcohol, tetrahidrofuran) adalah 0,44 g/kg berat kering ACF. Daya serap secara fisik-kimia ini hanya berlangsung 2-3 hari saja sebelum mencapai titik jenuh. ACF atau GAC yang telah jenuh perlu dipanaskan pada suhu diatas 100oC untuk melepaskan gas-gas yang telah terserap (regenerasi) sehingga dapat digunakan kembali. 4. Metode pembakaran, yaitu dengan cara membakar langsung gas senyawa organik pada tingkat suhu yang cukup sehingga menghasilkan karbondioksida dan air. Metode ini banyak dihindari karena membutuhkan biaya yang cukup besar.



3.



Pengolahan Limbah Gas.  Penghilangan gas secara fisik-kimia memiliki keterbatasan karena bila adsorban gas telah jenuh maka harus segera diganti. Adsorban yang telah jenuh terkadang sulit untuk diregenerasi sehingga tidak dapat digunakan lagi. Kelemahan tersebut dapat diatasi dengan mengembangkan metode pengolahan limbah gas secara biologis yang memanfaatkan aktivitas mikroba. Limbah gas dialirkan dan diserap oleh adsorban kemudian dioksidasi dan diuraikan atau dimanfaatkan oleh mikroba sebagai sumber energi. Mikroba yang digunakan ditumbuhkan pada fase cair atau media tertentu. Limbah gas yang akan didegradasi dan sejumlah oksigen dialirkan ke dalam fase cair tersebut. Populasi mikroba dapat terdispersi secara bebas dalam fase cair ataupun terimobilisasi dalam suatu bahan pengepak/pengisi padat.  Metode pengolahan limbah gas secara biologi dapat dibedakan menjadi 3, yaitu bioscrubber, trickling filters dan biofilter: 1. bioscrubber Proses penghilangan gas dengan bioscrubber dibagi menjadi dua bagian penting : a. Penyerapan gas yang masuk tangki penyemprotan Senyawa gas yang mudah larut dalam air dialirkan dan masuk ke dalam tangki lalu disemprot dengan cairan. Pada kondisi setimbang laju penghilangan komponen gas yang mudah diuraikan secara biologis (biodegradable) sebanding dengan laju pindah massa. Konsentrasi gas dalam fase cair sebaiknya sekecil mungkin karena laju kelarutan gas sebanding dengan tekanan dan jumlah gas yang larut b. Regenerasi lumpur aktif dan sirkulasinya Gas yang terlarut akan dioksidasi dan diuraikan oleh mikroba dalam lumpur aktif. Konsentrasi Lumpur aktif biasanya 5-8 g/L untuk Page 3 of 7



MLLI / Teknologi Pengolahan Limbah Gas







Brawijaya University



2012



mempertahankan jumlah mikroba dan sirkulasinya. Bila terlalu kental, lumpur aktif harus dikelurkan atau diencerkan dengan air. 2. trickling filters Suatu trickling filter terdiri dari kolom yang berisi bahan pengepak (ukuran 5-10 cm) yang tersusun cukup rapat dan memiliki luas permukaan kontak yang kecil. Air yang mengandung senyawa penting yang dibutuhkan oleh mikroba disemprotkan dari atas kolom pengepakan dan akan menyebar melalui permukaan butiran bahan pengepak. Cairan mengalir ke bawah melalui lapisan tipis yang menutupi butiran bahan pengepak dan membasahi lapisan tersebut. Limbah gas dialirkan dari lubang bawah menuju kolom pengepakan dan bertemu dengan air sehingga meningkat kelarutannya. Selanjutnya komponen limbah gas yang terlarut dalam air akan masuk ke dalam biofilm untuk dioksidasi dan diuraikan oleh mikroba. 3. biofilter Suatu biofilter mengandung bahan penyaring berupa kompos, peat (gambut), kulit kayu, tanah, arang aktif dsb dimana mikroba terjerat / terimobilisasi di dalamnya dengan membentuk lapisan tipis (biofilm/biolayer). Gas-gas dilewatkan melalui biofilter, komponen gas target akan larut dan terserap ke dalam lapisan biolayer, selanjutnya dioksidasi dan diuraikan oleh mikroba. Pada umumnya, bahan penyaring alami mengandung sejumlah nutrisi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan mikroba sehingga penambahan nutrisi dan mineral tidak diperlukan. Namun demikian, pemakaian biofilter dalam jangka waktu lebih dari 3 bulan memerlukan penambahan sejumlah nutrisi untuk mempertahankan kelangsungan hidup mikroba. Metode penghilangan gas-gas secara biologi menjadi semakin popular karena memiliki keuntungan dibandingkan dengan metode fisik/kimia, terutama biaya investasi dan pemeliharaan yang rendah, operasi stabil dalam jangka waktu yang lama dan tidak menimbulkan polusi baru. Biofilter telah banyak digunakan di Belanda, Jerman, Amerika dan Jepang karena efektif untuk mengolah limbah gas buangan industri dengan volume yang besar http://bennaogest.blogspot.com namun konsentrasi polutan rendah. /2011/06/teori-dasar-limbahBiaya investasi dan operasional cair.html pengolahan limbah gas dengan metode ini lebih rendah. Selain itu, biofilter stabil pada waktu penggunaan yang relatif lama dan memiliki daya penguraian/pengolahan yang tinggi. 4. Macam dan Sumber Limbah Gas







Sebagian jenis gas dapat dipandang sebagai pencemar udara terutama apabila konsentrasi gas tersebut melebihi tingkat konsentrasi normal dan dapat berasal dari sumber alami (seperti gunung api) serta juga gas yang berasal dari kegiatan manusia (anthropogenic sources). Senyawa pencemar udara itu sendiri digolongkan menjadi (a) senyawa pencemar primer, dan (b) senyawa pencemar sekunder. Senyawa pencemar primer adalah senyawa Page 4 of 7



MLLI / Teknologi Pengolahan Limbah Gas











2012



pencemar yang langsung dibebaskan dari sumber sedangkan senyawa pencemar sekunder ialah senyawa pencemar yang baru terbentuk akibat antar-aksi dua atau lebih senyawa primer selama berada di atmosfer. Dari sekian banyak senyawa pencemar yang ada, lima senyawa yang paling sering dikaitkan dengan pencemaran udara ialah: karbonmonoksida (CO), oksida nitrogen (NOx), oksida sulfur (SOx), hidrokarbon (HC), dan partikulat (debu). Pencemaran udara yang disebabkan oleh aktivitas manusia dapat ditimbulkan dari 6 (enam) sumber utama, yaitu: 1. 2. 3. 4. 5. 6.







Brawijaya University



pengangkutan dan transportasi kegiatan rumah tangga pembangkitan daya yang menggunakan bahan bakar fosil pembakaran sampah pembakaran sisa pertanian dan kebakaran hutan pembakaran bahan bakar dan emisi proses



Pengendalian pencemaran udara dapat dilakukan dengan dua cara yaitu pengendalian pada sumber pencemar dan pengenceran limbah gas. Pengendalian pada sumber pencemar merupakan metode yang lebih efektif karena hal tersebut dapat mengurangi keseluruhan limbah gas yang akan diproses dan yang pada akhirnya dibuang ke lingkungan. Di dalam sebuah pabrik kimia, pengendalian pencemaran udara terdiri dari dua bagian yaitu penanggulangan emisi debu dan penanggulangan emisi senyawa pencemar. Alat-alat pemisah debu bertujuan untuk memisahkan debu dari alirah gas buang. Debu dapat ditemui dalam berbagai ukuran, bentuk, komposisi kimia, densitas, daya kohesi, dan sifat higroskopik yang berbeda. Maka dari itu, pemilihan alat pemisah debu yang tepat berkaitan dengan tujuan akhir pengolahan dan juga aspek ekonomis. Secara umum alat pemisah debu dapat diklasifikasikan menurut prinsip kerjanya: 











Pemisah Brown Alat pemisah debu yang bekerja dengan prinsip ini menerapkan prinsip gerak partikel menurut Brown. Alat ini dapat memisahkan debu dengan rentang ukuran 0,01 – 0,05 mikron. Alat yang dipatenkan dibentuk oleh susunan filamen gelas denga jarak antar filamen yang lebih kecil dari lintasan bebas rata-rata partikel. Penapisan Deretan penapis atau filter bag akan dapat menghilangkan debu hingga 0,1 mikron. Susunan penapis ini dapat digunakan untuk gas buang yang mengandung minyak atau debu higroskopik. Pengendap elektrostatik Alat ini mengalirkan tegangan yang tinggi dan dikenakan pada aliran gas yang berkecepatan rendah. Debu yang telah menempel dapat dihilangkan secara beraturan dengan cara getaran. Keuntungan yang diperoleh dari penggunaan pengendap elektrostatik ini ialah didapatkannya debu yang kering dengan ukuran rentang 0,2 – 0,5 mikron. Secara teoritik seharusnya partikel yang terkumpulkan tidak memiliki batas minimum.



Page 5 of 7



MLLI / Teknologi Pengolahan Limbah Gas



Brawijaya University



2012



Sumber: http://majarimagazine.com/2008/01/teknologi-pengolahan-limbahgas/







Pengumpul sentrifugal Pemisahan debu dari aliran gas didasarkan pada gaya sentrifugal yang dibangkitkan oleh bentuk saluran masuk alat. Gaya ini melemparkan partikel ke dinding dan gas berputar (vortex) sehingga debu akan menempel di dinding serta terkumpul pada dasar alat. Alat yang menggunakan prinsip ini digunakan untuk pemisahan partikel dengan rentang ukuran diameter hingga 10 mikron lebih. Pemisah inersia Pemisah ini bekerja atas gaya inersia yang dimiliki oleh partikel dalam aliran gas. Pemisah ini menggunakan susunan penyekat sehingga partikel akan bertumbukan dengan penyekat dan akan dipisahkan dari aliran fasa gas. Alat yang bekerja berdasarkan prinsip inersia ini bekerja dengan baik untuk partikel yang berukuran hingga 5 mikron. Pengendapan dengan gravitasi Alat yang bekerja dengan prinsip ini memanfaatkan perbedaan gaya gravitasi dan kecepatan yang dialami oleh partikel. Alat ini akan bekerja dengan baik untuk partikel dengan ukuran yang lebih besar dari 40 mikron dan tidak digunakan sebagi pemisah debu tingkat akhir.



REFERENSI Hutagalung, M. 2008. Teknologi Pengolahan Limbah Gas. http://majarimagazine.com/2008/01/teknologi-pengolahan-limbah-gas/ diakses tanggal 11 July 2012. Meita. 2011. Penyamakan Kulit. http://mewijay.blogspot.com/2011/12/penyamakan-kulit.html diakses tanggal 11 July 2012 Nurika, I., N. Hidayat dan N. Atifah. 2007. Manajemen Limbah dan Lingkungan Industri. Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya Malang. Rahayu, S.S. 2009. Limbah Padat. http://www.chem-istry.org/materi_kimia/kimia-industri/limbah-industri/limbah-padat/ diakses tanggal 11 July 2012.



Page 6 of 7



MLLI / Teknologi Pengolahan Limbah Gas



Brawijaya University



2012



PROPAGASI A. Diskusi (Propagasi vertical dan Horizontal) Tugas Diskusi Amati limbah yang ada di sekitar anda dapat dari UKM ataupun rumah tangga (perumahan). Buat sebuah cara pengolahan limbah agar tidakmencemari lingkungan



B. Pertanyaan (Evaluasi mandiri) 1. Apa yang dimaksud dengan activated sludge? 2. Apa yang dimaksud dengan trickling filter? 3. Jelaskan salah satu cara pengolahan limbah cair 4. Bagaimana menangani sampah kota? 5. Jelaskan bahaya limbah gas



Page 7 of 7