TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH PADAT B-3

Teknologi Pengolahan Limbah PAdat B-3

 

Hal-hal pokok yang dibahas pada bagian ini, dibatasi hanya pada teknologi pengolahan limbah padatan atau lumpur B-3. Fokus pembahasan bab ini mencakup: sumber pencemaran dan dampaknya bagi lingkungan, karakterisasi limbah padat atau lumpur mengandung B-3, ketentuan pengelolaan limbah padat B-3, teknologi penanganan dan pengolahan limbah padatan/lumpur B-3 (perlakuan lumpur, solidifikasi, insinerasi, dan lahan urug), serta cara-cara perhitungan yang berkaitan dengan kinerja teknologi pengolahan limbah tersebut.

 

1.            Sumber Limbah Padat

Limbah padatan atau lumpur di industri umumnya berasal dari proses produksi seperti packages, fibre, atau dry sludge, unit pengolahan limbah seperti cake atau lumpur padat, dan lain-lain. Limbah padatan atau lumpur dari unit pengolahan limbah, di antaranya adalah limbah proses pengolahan awal (primary sedimentation), limbah pengolahan secara kimia (koagulasi, flokulasi, dan netralisasi), serta limbah pengolahan secara biologi (activated sludge, digested sludge, aerasi, CPI, dan lain-lain).

 

Jika limbah padatan B-3 ini tidak ditangani secara benar, maka komponen-komponen yang terdapat pada limbah tersebut dan yang berpotensi mencemari lingkungan akan terlepas ke badan air atau lahan sehingga mencemari lingkungan. Efek dari pencemaran komponen ke lahan atau tanah, terutama adalah terjadinya remediation senyawa-senyawa organik dan inorganik (logam-logam berat) yang termasuk kategori B-3, yang menimbulkan efek pencemaran lebih jauh dari sumber pencemar. Penanganan secara tidak benar tersebut di antaranya: (i) pelepasan limbah tanpa pengolahan terlebih dahulu, (ii) penimbunan limbah lebih dari waktu yang ditentukan pada tempat penimbunan/kolam lumpur tanpa pengendalian, (iii) pembakaran limbah untuk bahan bakar maupun sekedar dimusnahkan tanpa adanya pengendali pencemaran udara, atau (iv) ditimbun pada drum-drum yang berkarat dan bocor.

 

2.            Klasifikasi dan Karakterisasi Limbah Padat B-3

2.1          Klasifikasi Limbah

Klasifikasi limbah padatan atau lumpur B-3 umumnya berdasarkan (i) sumber atau asal limbah dan (ii) jenis atau tipe kandungan senyawa-senyawa yang berada di dalam limbah tersebut (limbah B-3 atau bukan). Berdasarkan sumbernya, limbah tersebut diklasifikasikan:

–      primary sludge, yaitu limbah yang berasal dari tanki sedimentasi pada pemisahan awal dan banyak mengandung biomassa senyawa organik yang stabil dan mudah mengendap,

–      chemical sludge, yaitu limbah yang dihasilkan dari proses koagulasi/flokulasi,

–      excess activated sludge, yaitu limbah yang berasal dari proses pengolahan dengan lumpur aktif sehingga banyak mengandung padatan organik berupa lumpur hasil proses tersebut,

–      digested sludge, yaitu limbah yang berasal dari pengolahan biologi dengan digested aerobic maupun anaerobic di mana padatan/lumpur yang dihasilkan cukup stabil dan banyak mengandung padatan organik yang berupa lumpur hasil proses tersebut.

 

Berdasarkan jenis atau tipe kandungan senyawa-senyawa yang berada di dalam limbah tersebut, limbah padatan atau lumpur dapat dikategorikan menjadi limbah B-3 atau bukan. Yang dimaksud dengan limbah B-3 berdasarkan BAPEDAL (1995) adalah setiap bahan sisa (limbah) suatu kegiatan proses produksi yang mengandung bahan berbahaya dan beracun (B-3), karena sifat (toxicity, flammability, reactivity, dan corrosivity), konsentrasi atau jumlahnya, baik secara langsung maupun tidak langsung, dapat merusak, mencemarkan lingkungan, atau membahayakan kesehatan manusia.

2.2          Karakterisasi Limbah

Untuk dapat mengklasifikasikan limbah padatan/lumpur adalah B-3 atau bukan, perlu identifikasi karakteristik limbah. Karakterisasi limbah tersebut dibedakan berdasarkan kandungan total solids residue (TSR), kandungan Fixed Residue (FR), kandungan volatile solids, kadar air (sludge moisture content), volume padatan, serta karakter atau sifat B-3 (toksisitas, sifat korosif, reaktifitas, sifat mudah terbakar, sifat mudah meledak, beracun atau sifat penyebab infeksi, serta sifat kimia dan kandungan senyawa kimia).

 

2.2.1    Total Solids Residue (TSR)

Total residu padatan (TSR) adalah metoda yang umum digunakan mengukur jumlah residu padatan sebagai salah satu cara karakterisasi limbah. Kandungan residu padatan didapat dengan menguapkan sampel limbah hingga memiliki berat padatan konstan pada 103oC. Persen berat padatan terhadap berat total sampel limbah lumpur adalah TSR.

 

2.2.2    Fixed Residue

Kandungan padatan setelah proses pembakaran yang terukur sebagai berat senyawa inorganic. Analisis kandungan bahan-bahan kimia terhadap residu ini diperlukan apabila disposal residu dilakukan secara composting atau landfill.

 

2.2.3    Kadar Air (Sludge Moisture Content), PM

Besarnya kadar air dapat diukur sebagai (100 – TSR) %.

 

2.2.4    Volatile Solids Content (VS)

VS terukur sebagai berat yang hilang pada saat proses penguapan pada pengukuran kandungan air atau residu padatan. Parameter ini digunakan untuk karakterisasi kandungan organik di dalam lumpur. Parameter berguna untuk menunjukkan indikasi efisiensi proses biologi dan indikasi atau persyaratan proses insinerasi padatan lumpur.

 

Dari beberapa parameter yang digunakan untuk karakterisasi limbah ini, kandungan senyawa organik dan kadar air sangat penting untuk menentukan teknologi pengolahan untuk proses insinerasi. Kandungan senyawa organik dan kadar air lumpur hasil pengolahan secara biologik, dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Kandungan senyawa organik dan kadar air limbah lumpur

Tipe/Jenis Lumpur Kadar Air, % Kandungan Senyawa Organik, %
Primary sludge 93 – 97 40 – 80
Activated sludge 98 – 99.5 65 – 75
Digested sludge 96 – 99 30 – 60
Humus sludge 94 – 99 65 – 75
High rate plastic media sludge 92 – 97 65 – 75

Catatan: % berat dinyatakan dalam berat kering

 

2.2.5    Volume Padatan

Kandungan padatan di dalam limbah lumpur umumnya hanya sekitar 1 sampai dengan 10 % (berat basah) dan sisanya adalah air.  Untuk lumpur yang memiliki kandungan padatan kering 1% (berat kering) atau kandungan air 99%, maka setiap 1 gram padatan kering setara dengan 99 gram air atau 10 kg padatan setara dengan 990 kg air. Densitas rata-rata dari limbah padatan lumpur adalah 1400 kg/m3 dan densitas air 1000 kg/m3.

 

Jadi setiap (10 kg/(1400/1000 kg/L) = 7 L padatan setara dengan  990 L = 990 kg air atau setiap 10 kg padatan kering pada lumpur yang memiliki konsentrasi padatan 1%, memiliki volume total sebesar 997 L.

 

Hal yang sama dengan lumpur yang memiliki kandungan padatan 2%, memiliki volume total 994 liter. Untuk setiap jenis lumpur, volume dapat diperkirakan dengan persamaan:

Vlumpur = massa/densitas

 

Untuk limbah lumpur yang memiliki kandungan padatan kurang dari 20% (misture content > 80%), maka densitas lumpur basah dapat diasumsikan sama dengan densitas air. Volume lumpur (m3) dapat diperkirakan sebagai berikut:

Mlumpur basah (kg)      Mpadatan kering (kg)          100                 Mpadatan kering (kg)

Vlumpur = ———————- x ———————– = ——————– x ———————-

Mpadatan kering (kg)           1000                 100 – kadar air         1000

 

Jika lumpur dipekatkan sampai massa padatan kering (Ss) konstan dan memiliki kadar air berkurang dari PM1 menjadi PM2, maka perbandingan volume lumpur awal (V1) dengan volume lumpur setelah pengolahan (V2) dapat diperkirakan dengan:

V1 100              Ss 100 – PM2 1000       100 – PM2

—– = ————- x ——— x ————— x ———- = ——————

V2 100 – PM1 1000         100             Ss 100 – PM1

2.3       Karakter atau Sifat B-3

Proses identifikasi limbah padat sebagai limbah B-3 dapat menggunakan hal-hal yang dijabarkan pada PP-19/1994, yaitu dengan melalui tahapan berikut:

–      mengidentifikasi jenis limbah yang dihasilkan,

–      mencocokkan limbah dengan daftar jenis limbah B3 (lihat Tabel 1, 2 atau 3 PP-19/1994) apakah limbah tersebut termasuk B-3,

–      bila limbah tidak cocok dengan daftar limbah B3, maka perlu diperisa karakteristik: mudah meledak, mudah terbakar, beracun, bersifat reaktif, menyebabkan infeksi atau bersifat korosif dan juga melakukan pengujian toksikologi, dan

–      apabila limbah termaksud memiliki karakteristik sebagaimana tersebut di atas, maka limbah dikategorikan sebagai B-3.

 

Skema cara penentuan limbah B-3 disampaikan pada Gambar 1. Jika limbah padat atau lumpur diklasifikasikan sebagai B-3, maka perlu dilakukan penentuan komposisi senyawa yang terdapat di dalam limbah, analisis atau karakterisasi limbah, dan penentuan nilai bakar limbah untuk menentukan teknologi pengolahan yang tepat.

 

Pengujian limbah padat B-3 mencakup: (i) analisis komposisi kandungan komponen bahan kimia (senyawa dioksin, nitrogen, sulfur/sulfida, halogen, logam berat, kromium valensi+6, sianida, pestisida); (ii) karakteristik limbah (sifat mudah meledak, terbakar, reaktif, beracun, menyebabkan infeksi, korosif, maupun toksik), dan (iii) nilai bakar (heating value).

 

 

 

 

 

 

 

 

Daftar 1 : Limbah B-3 dari sumber yang tidak spesifik
Daftar 2 : Limbah B-3 dari Sumber yang spesifik
Daftar 3 : Limbah B-3 dari bahan kimia yang dibuang, tumpahan, sisa kemasan, bahan kimia kadaluwarsa, atau produksi yang gagal

 

Gambar 1. Skema cara penentuan limbah B-3

 

3.            Ketentuan Mengenai Limbah Padat (B-3)

Limbah B3 di Indonesia diatur dalam Peraturan Pemerintah dan Keputusan BAPEDAL. Peraturan Pemerintah yang mengatur mengenai limbah B3 adalah PP NOMOR 19 TAHUN 1994. Sebagian dari peraturan yang tercantum dalam PP19/1994 disempurnakan dalam PP NOMOR 12 TAHUN 1995. Ketentuan-ketentuan yang dibahas pada bagian ini merupakan panduan dari kedua PP tersebut dan dari keputusan BAPEDAL mengenai B-3.

 

3.1          Peraturan Pemerintah bagi Penghasil, Pengolah dan Pengangkut Limbah B-3

Kegiatan di lingkungan industri memiliki potensi untuk menghasilkan limbah B3. Sebagai penghasil limbah B3 terdapat kewajiban-kewajiban yang harus dipenuhi, antara lain yang terpenting adalah:

–      Menyerahkan limbah yang dihasilkan (jika tidak diolah) kepada pengumpul/pengolah limbah B3 dalam waktu tidak lebih dari 90 hari. Dalam waktu 90 hari tersebut limbah harus disimpan dalam tempat penyimpanan yang khusus dibuat untuk itu, dan sesuai dengan ketentuan yang berlaku.

–      Membuat dan menyimpan catatan tentang jenis, karakteristik, jumlah dan waktu dihasilkan serta waktu penyerahan limbah tersebut, berikut nama pengangkutnya. Catatan tersebut wajib disampaikan sekurang-kurangnya sekali dalam 6 bulan kepada BAPEDAL dengan tembusan kepada pimpinan instansi pembina, dan Gubernur Kepala DT I yang bersangkutan.

 

Ketentuan-ketentuan mengenai limbah B3 dalam keputusan Kepala Badan Pengendalian Dampak Lingkungan, adalah merupakan penjelasan teknis pelaksanaan pengelolaan limbah, yang diatur dalam Peraturan Pemerintah. Hingga tahun 1996, ketentuan-ketentuan ini terdiri dari enam keputusan, yaitu:

–      KEP-01/BAPEDAL/09/1995, tentang tata cara dan persyaratan teknis penyimpanan dan pengumpulan limbah B3

–      KEP-02/BAPEDAL/09/1995, tentang dokumen limbah B3

–      KEP-03/BAPEDAL/09/1995, persyaratan teknis pengolahan limbah B-3

–      KEP-04/BAPEDAL/09/1995, tata cara dan persyaratan penimbunan hasil pengolahan, lokasi bekas pengolahan, dan lokasi bekas penimbunan limbah B3

–      KEP-05/BAPEDAL/09/1995, tentang simbol dan label limbah B3

–      KEP-68/BAPEDAL/05/1994, tata cara memperoleh izin penyimpanan, pengumpulan, pengoperasian alat, pengolahan, dan penimbunan akhir.

 

4.            Penanganan dan Pengolahan Limbah Lumpur dan Padat B-3

Penanganan atau pengolahan limbah padat atau lumpur B-3 pada dasarnya dapat dilaksanakan di dalam unit kegiatan industri (on-site treatment), maupun oleh pihak ketiga (off-site treatment) di pusat pengolahan limbah industri. Apabila pengolahan dilaksanakan on-site perlu dipertimbangkan hal-hal berikut:

–      jenis dan karakteristik limbah padat yang akan diolah harus diketahui secara pasti, agar dapat ditentukan teknologi pengolahannya yang tepat dan antisipasi terhadap jenis limbah di masa mendatang juga perlu dipertimbangkan;

–      jumlah limbah yang dihasilkan harus cukup memadai, sehingga dapat menjustifikasi biaya yang akan dikeluarkan dan perlu dipertimbangkan pula, jumlah limbah tersebut dalam waktu mendatang (1 atau 2 tahun ke depan);

–      pengolahan on-site membutuhkan tenaga tetap (in-house staff) yang menangani proses pengolahan, sehingga perlu dipertimbangkan sumber daya manusianya;

–      peraturan yang berlaku dan antisipasi peraturan yang akan dikeluarkan oleh pemerintah di masa mendatang dan perlu mendapat perhatian yang cukup, agar teknologi terpilih tetap dapat memenuhi baku mutu yang ditetapkan oleh pemerintah di masa mendatang.

 

Pertimbangan-pertimbangan di atas perlu dikaji oleh industri yang bersangkutan sebelum menentukan pilihan teknologi untuk pengolahan setempat (on-site).

 

Teknologi pengolahan setempat (on-site) dapat dilaksanakan dengan menggunakan satu atau beberapa teknologi berikut: (i) perlakuan lumpur dan chemical conditioning, (ii) incineration, (iii) solidification (stabilisasi), (iv) penanganan limbah padat atau lumpur B-3, dan (v) disposal (land fill dan injection well). Teknologi pengolahan limbah padat B-3 oleh pihak ketiga, dilaksanakan dengan menggunakan sekaligus beberapa teknologi-teknologi tersebut.

 

4.1       Perlakuan Lumpur dan Chemical Conditioning

Tujuan utama dari pengolahan atau perlakuan lumpur adalah:

–      menstabilkan senyawa-senyawa organik yang terkandung di dalam lumpur,

–      mereduksi volume dengan mengurangi kandungan air di dalam lumpur,

–      mendestruksi organisme patogen,

–      memanfaatkan hasil samping proses perlakuan lumpur yang memiliki nilai ekonomis, seperti gas methane yang dihasilkan pada proses ‘digestion’,

–      mengkondisikan lumpur yang dilepas ke lingkungan dalam keadaan aman dan dapat diterima lingkungan.

 

Limbah padat yang berasal dari unit proses dan unit pengolahan limbah, seperti cake atau lumpur padat umumnya memiliki kadar air 90 – 99.9%, sehingga tidak dapat langsung ditangani seperti limbah padat proses produksi lain seperti packages atau fibre, yang siap untuk ditangani dengan menggunakan insinerator atau landfill. Limbah dengan kadar air tinggi, seperti limbah lumpur, harus terlebih dahulu diolah dengan sludge dewatering untuk mengurangi kadar air dalam limbah.

 

Pengolahan atau perlakuan lumpur melalui beberapa tahapan proses berikut:

–      thickening/concentration (pemekatan) untuk mengurangi volume lumpur yang akan diolah dengan pemadatan atau meningkatkan kandungan padatan,

–      treatment untuk menstabilkan senyawa organik dan menghancurkan pathogen,

–      de-watering dan drying untuk menghilangkan atau mengurangi kandungan air dan sekaligus berguna untuk mengurangi volume lumpur,

–      disposal (pembuangan akhir) yang mempertimbangkan masalah lingkungan, aesthetic , dan ekologi.

Diagram proses perlakuan lumpur disampaikan pada Gambar 2.

 

 

 

Gambar 2. Tahapan proses perlakuan limbah lumpur

 

Pada proses ini, pengurangan kadar air yang dilakukan secara bertahap, yaitu mengurangi kadar air lumpur: (i) dari 99% menjadi 97% pada tahap A dan (ii) 97% menjadi 85% pada tahap C. Pengadukan pada tahap B berfungsi mengatur kondisi yang memudahkan proses pengurangan kadar air pada tahap C. Proses pengeringan lumpur selanjutnya adalah pengeringan yang umumnya dilakukan dengan cara filtrasi (sand filter, vacuum filtration, pressure filtration), penguapan dengan bantuan sinar matahari (drying beds), dan mobile dewatering unit. Beberapa cara perlakuan lumpur dan disposal disampaikan pada Tabel 2.

Table 2. Pilihan cara pengolahan lumpur dan disposal

Thickening Stabilization/ Conditioning De-watering Partial Disposal Ultimate Disposal
Gravitation Lagooning Drying Bed Incineration Sanitary Landfill
Flotation Aerobic Digestion Filter Press Pyrolisis Crop Land
Centrifugation An-aerobic Digestion Centrifuge Wet Air Oxidation Ocean
  Polyelectrolyte Flocculation Vacuum Filter Composting Solidification
  Chemical Conditioning Belt Press    
  Elutriation      
  Heat treatment      

4.1.1 Thickening

Dari beberapa cara pengolahan/perlakuan lumpur yang disampaikan pada Tabel 2, proses thickening yang umum digunakan adalah gravity thickening dan flotasi. Prinsip kerja masing-masing peralatan tersebut disampaikan sebagai berikut ini.

 

(1) Gravity Thickening

Proses ini umumnya digunakan sebagai pretreatment sebelum lumpur diolah lebih lanjut ke proses de-watering lainnya. Prinsip dasar yang digunakan pada proses ini adalah pengendapan secara gravitasi. Pada proses ini, lumpur dibiarkan untuk mengendap pada bidang yang memiliki surface loading sekitar 300 sampai dengan 500 m3/m2.d.

 

Dengan proses ini primary sludge dapat dipekatkan pada 150 kg/m2.d dengan kandungan padatan sekitar 10%. Untuk meningkatkan efisiensi proses, biasanya ditambahkan chemical conditioners. Hal penting yang harus diperhatikan pada proses ini adalah timbulnya bau akibat proses an-aerobik. Skema peralatan proses gravity thickening dapat dilihat pada Gambar 3.

 

Gambar 3. Skema peralatan Gravity Thickener

 

(2) Centrifugation

Dengan metoda ini, lumpur dipekatkan sampai kandungan padatan di dalam lumpur mencapai 20% (meskipun umumnya peralatan ini digunakan untuk memekatkan lumpur hanya sampai kandungan padatan 10%). Proses pemisahan padatan terjadi saat lumpur dimasukkan ke dalam mangkuk yang berputar dengan kecepatan > 30 rev/detik. Lumpur dipisahkan ke bagian luar mangkuk dan dikeluarkan dari mangkuk dengan menggunakan screw conveyor atau scroll (lihat Gambar 4).

 

 

Gambar 4. Solid Bowl Centrifuge

(3) Flotation

Proses flotation yang digunakan untuk mengolah limbah yang berupa lumpur memiliki prinsip seperti proses flotation untuk penyisihan minyak.

 

4.1.2 Stabilization/Conditioning

Tujuan stabilisasi dan pengkondisian limbah lumpur pada proses penanganan lumpur, bertujuan untuk meningkatkan karakteristik atau kualitas proses de-watering limbah lumpur. Pengaruh proses conditioning umumnya diukur melalui pengamatan perubahan resistansi spesifik, r; capillary suction time, cst; dan koefisien kompresibilitas. Penjelasan mengenai parameter-parameter ini dapat dilihat pada Pengurangan Kadar Air (Sludge De-Watering). Proses stabilisasi atau pengkondisian dapat dilakukan melalui: (i) proses pengkondisian secara kimia, fisika, dan biologi. Pengkondisian secara kimia berlangsung dengan adanya proses pembentukan ikatan antara bahan-bahan kimia dengan partikel koloid. Pengkondisian secara fisika berlangsung dengan jalan memisahkan bahan-bahan kimia dan koloid dengan cara pencucian dan destruksi. Pengkondisian secara biologi berlangsung dengan adanya proses destruksi dengan bantuan enzim dan reaksi oksidasi.

 

(1)        Lagooning

Proses ini meliputi cold digestion, air drying, dan gravity thickening. Sludge lagoon umumnya memiliki kedalaman 3 – 5 m. Untuk pengolahan limbah domestik, volume laggoon yang dibutuhkan dapat diperkirakan dari standar volume limbah yang dihasilkan per kapita, yaitu sekitar 0,2 – 0,5 m3/orang untuk jangka waktu 7 – 15 tahun. Lagoon umumnya dilengkapi saluran pengumpanan yang mendistribusikan limbah lumpur secara merata ke seluruh bagian lagoon dan outlet weir yang mengalirkan air yang dapat dipisahkan. Industri yang menggunakan teknologi lagoon sebaiknya memiliki dua buah lagoon untuk memudahkan proses pengangkatan lumpur/padatan yang telah terpisahkan.

 

(2)        An – aerobic Digestion

Proses ini tidak hanya dapat digunakan untuk pengolahan lumpur organik, tetapi juga untuk beberapa macam jenis konsentrat limbah organik. Berdasarkan mikroorganisme yang terlibat, proses ini dibedakan menjadi liquefaction process dan gasification process. Mikroorganisme yang terlibat pada proses pertama (liquefaction process) melakukan hidrolisis dan fermentasi senyawa-senyawa organik yang kompleks menjadi produk sederhana, seperti primarily volatile organic acids dan alkohol. Mikroorganisme kelompok ini dikenal sebagai acid fermenters. Mikroorganisme yang terlibat pada proses ke dua (gasification process) mengkonversi senyawa-senyawa asam organik dan alkohol yang dihasilkan oleh kelompok organisme acid fermenters menjadi gas karbon dioksida dan metana. Mikroorganisme ini hanya tahan pada kondisi an-aerobik dan umumnya disebut sebagai methane formers. Skema an-aerobic digester pada Gambar  5.

 

(3)        Aerobic Digestion

Pada alat ini, lumpur distabilkan oleh proses aerobik yang pengkondisiannya dilakukan dengan external aeration sehingga senyawa organik yang terdapat pada lumpur dapat teroksidasi. Supernatan yang dihasilkan proses ini telah teroksidasi dengan baik, sehingga setiap aliran balik yang terjadi tidak akan mengakibatkan peningkatan beban pada proses ini. Proses dapat berlangsung secara: (i) batch, (ii) semi continuous, atau (iii) continuous. Pada sistem batch, pengolahan lumpur dilakukan di dalam sebuah tangki (batch reactor) yang dilengkapi diffuser udara (diffused-air) atau mechanical aerators sehingga terjadi penguraian padatan atau lumpur dan kemudian padatan dibiarkan mengendap pada dasar tangki. Endapan kemudian dikeluarkan pada saat tertentu.

Pada sistem semi continuous proses aerasi berlangsung pada selang tertentu untuk memberikan kesempatan terjadinya pengendapan (settling), dekantasi cairan supernatan, dan pengambilan padatan yang mengendap. Pada sistem continuous, proses aerasi, dekantasi, dan pengembalian lumpur berlangsung secara sinambung. Proses continuous dapat dilakukan secara single-stage atau multi-stage configuration.

 

Gambar 5. Skema peralatan An-aerobic Digester

 

(4)        Chemical Conditioning

Penambahan bahan kimia digunakan untuk meningkatkan laju pengurangan air pada limbah lumpur. Proses ini biasanya digunakan bersamaan dengan proses yang menggunakan peralatan drying beds dan gravity thickening, atau untuk persiapan proses selanjutnya yang menggunakan peralatan seperti: filter press, vacuum filters, dan centrifuges. Bahan kimia yang umumnya digunakan adalah: FeCl3, FeSO4Cl, Fe2(SO4)3, alum (Al2(SO4)3.18H2O), polyelectrolites , dan lime (CaO), Ca(OH)2).

 

(5)        Elutriation

Pada proses ini, lumpur dicuci dengan efluen atau air untuk menghilangkan kandungan amonia yang bercampur dengan koagulan maupun padatan tersuspensi sehingga sulit untuk dilakukan de-watering. Proses ini umumnya digunakan sebelum chemical conditioning maupun proses filtrasi.

 

4.1.3 Pengurangan Kadar Air (De-Watering)

Karakteristik yang menggambarkan kinerja proses pengurangan kadar air dengan cara filtrasi pada lumpur dinyatakan sebagai:

1.      specific restance untuk proses filtrasi ( r ) dan

2.      capillary suction time (cst).

 

Specific resistance adalah parameter yang umum digunakan untuk menentukan karakteristik proses de-watering (filtrasi) limbah lumpur. Parameter ini dapat dicari dengan menggunakan persamaan matematika hubungan antara t/v terhadap v, sebagai:

 

dV              PA2 t         µrC             µ RM

—— = ——————-  à   —- = ———  V + ———

dt         µ(rCV + RmA)           V      2 PA2 PA

dimana:

t = waktu untuk filtrasi, detik

v = volume filtrat, m3

P = tekanan vacuum, Pa

A = area filtrasi, m3

µ = viskositas filtrat, Pa.detik

r = resistan spesifik proses filtrasi, m/kG

C = konsentrasi SS, kG/ m3

RM = initial resistan dari media filter, m-1

 

Dari kurva hubungan t/v dengan v akan diperoleh:

µrC

b = slope = ———

2 PA2

 

,

2 PA2 b

r = ———–

µrC

Besaran r, resistansi spesifik dapat digunakan untuk menghitung A (luas permukaan atau bidang proses filtrasi). Beberapa nilai spesifik resistansi untuk masing-masing jenis limbah lumpur, disampaikan pada Table 3. Besarnya resistansi masing-masing lumpur tersebut sangat dipengaruhi oleh kondisi lumpur, ukuran partikel, konsentrasi dan kompresibilitas cake/padatan, serta kestabilan padatan.

Table 3. Besaran / nilai resistansi spesifik beberapa jenis / tipe lumpur

Tipe Lumpur r, m/kG
Primary Sludge 1 –   3  x 1014
Coagulated Primary 3 – 10  x 1014
Activated Sludge 4 –  12 x 1014
Digested Sludge 3 – 30  x 1014
Coagulated Digested 2 –  20 x 1014

 

Capillary suction time, cst, adalah ukuran kemampuan lumpur di filtrasi untuk memisahkan air dari dalam lumpur. Besaran ini bergantung pada banyaknya air yang dapat melalui pori-pori filter. Waktu yang digunakan air melalui pori-pori filter ini disebut capillary suction time. Pengujian ‘cst’ sangat cepat dan sederhana serta dapat digunakan untuk menilai kinerja pengoperasian proses filtrasi. Beberapa nilai ‘cst’ masing-masing jenis limbah lumpur, disampaikan pada Table 4. Besarnya ‘cst’ masing-masing jenis lumpur tersebut, sangat dipengaruhi oleh kondisi filter, konsentrasi padatan, dan viskositas lumpur.

Table 4. Nilai cst beberapa jenis / tipe lumpur pada beberapa kondisi

Tipe Lumpur Konsentrasi cst (detik)
  Padatan, % Range Rata-rata
Primary Sludge 1 9 – 100 70
  3 9 – 300 200
  5 10 – 500 300
  7 10 – 700 400
Activated Sludge 2 20 – 3000 400
Digested Sludge 3 10 – 1000 150

 

(1) Filtration

Proses filtrasi sangat umum digunakan untuk mengurangi kandungan air pada limbah lumpur sebelum lumpur ditangani pada sistem pembuangan akhir (dibakar, disimpan pada lahan urug (land fill), atau diinjeksikan pada sumur pembuangan limbah (injection well disposal)). Proses filtrasi umumnya terdiri dari peralatan yang berfungsi untuk memisahkan padatan dengan cara mengalirkan air (draining) melalui unggun pasir (sand beds) atau cara mekanik pada kondisi vacuum atau tekanan tertentu yang membutuhkan peralatan yang relatif lebih rumit dibandingkan dengan peralatan unggun pasir.

 

Drying Bed Filtration

Peralatan ini terdiri dari lapisan filter setinggi 10 cm (4in), dimana 0,5 mm (1/32 in) sampai dengan 1,5 mm (1/16 in) adalah lapisan pasir dan di bawahnya 15 (5/8 in) sampai dengan 25 mm (1 in) adalah batu kerikil (gravel). Diagram peralatan ini dapat dilihat pada Gambar 6.

 

 

Gambar 6. Drying Bed Filtration

 

Penguapan dengan bantuan sinar matahari (drying beds) hanya dapat diaplikasikan untuk lumpur yang sangat stabil. Peralatan ini umumnya dioperasikan melalui tahapan-tahapan:

1.      first stage: proses de-watering lumpur (filtrasi) pada tekanan rendah sampai kandungan air berkurang menjadi 80%,

2.      second stage: proses penguapan air (evaporation) sehingga menghasilkan padatan dengan kandungan sampai 65% (berat kering) bergantung pada waktu tinggal, kondisi udara, dan karakteristik lumpur.

Pressure Belt Filtration

Proses filtrasi dengan peralatan ini umumnya dilakukan secara kontinu yang dilengkapi dengan proses conditioning secara kimia, gravity drainage, dan penekanan mekanik untuk mengurangi kandungan air di dalam lumpur. Tahapan proses de-watering pada peralatan ini, mencakup:

1.      proses pengkondisian secara kimia,

2.      pengumpanan lumpur pada bagian gravity drainage sehingga kondisi lumpur makin memadat dengan berkurangnya kandungan air (secara gravitasi) di dalam lumpur,

3.      penekanan lumpur untuk mengurangi kandungan air di dalam lumpur secara signifikan.

 

Mekanisme filtrasi yang melibatkan proses-proses yang terlibat di atas, secara sederhana digambarkan pada Gambar 7. Peralatan ini sangat sesuai diterapkan untuk perlakuan lumpur pada kapasitas skala menengah dan kecil, dengan beberapa pertimbangan:

1.      kontinuitas dari proses de-watering dan pencucian,

2.      mudah pengoperasiannya dan robustness (low velocity),

3.      biaya investasi, pemakaian energi dan maintenance relatif murah,

4.      pengambilan lumpur yang sudah padat lebih mudah dari pada peralatan dengan kapasitas besar.

 

Gambar 7 Proses pengurangan air dengan pressure belt filtration.

 

Pressure Filtration

Peralatan pressure filtration sangat umum digunakan untuk pengurangan kadar air di dalam lumpur. Tipe yang sering digunakan adalah tipe plate filtration, karena kemudahanya untuk memisahkan lumpur padat hasil filtrasi. Peralatan terdiri atas pelat-pelat vertikal yang di antaranya diletakkan kain filter (filter fabrics), kemudian ditekan pada kedua ujungnya (diagram pada Gambar 8).

 

Mekanisme pemisahan lumpur terdiri atas beberapa tahapan proses, yaitu:

1.      filling, proses di mana lumpur yang akan diolah di masukkan ke ruang di antara kedua pelat,

2.      filtration, proses filtrasi yang memisahkan air dari padatan dan larutan hasil filtrasi (filtrat) kemudian terpisahkan melalui alur-alur menembus kain filter dan pelat-pelat yang ada menuju ke pengumpul filtrat,

3.      filter opening, proses di saat lumpur yang tertahan pada filter cukup tinggi sehingga filter perlu di buka untuk memisahkan padatan yang tertahan pada kedua pelat,

4.      cleaning, proses pencucian yang dilakukan setelah beberapa kali proses filtrasi. Proses ini tidak terlalu sering dilakukan (sangat jarang).

Perhitungan kapasitas peralatan ini, adalah sebagai berikut ini:

n R0.5 2s e2 C      Sf dg

tf = k ——————- (——–  – 1)2

P1-s C

Di mana:

tf =  waktu pengepresan

n          = viskositas filtrat

r 0.5 = resitansi spesifik pada saat tekanan filter, P = 0.5 bar

  s = koefisien kompresibilitas lumpur

e = ketebalan padatan (cake)

E dg Sf

L = ————

2 tcy 100

C = konsentrasi DS pada lumpur yang telah dikondisikan

P = tekanan filter

Sf = % kekeringan padatan

dg = volume dari padatan akhir yang dihasilkan

k = faktor koreksi (k= 1.2 – 1.3 jika filter memiliki proses pencucian kain secara otomatis

 

Gambar 8. Diagram sederhana sebuah filter press

4.2       Incineration

Dalam hal pengelolaan limbah padat, proses insinerasi atau pembakaran adalah teknologi pengolahan limbah dengan cara mengurangi volume dan massa limbah hingga sekitar 90 % (volume) dan 75% (berat). Sistem ini sebenarnya bukan merupakan solusi final dari sistem pengolahan limbah padat karena sistem ini hanya memindahkan limbah dari bentuk padat yang kasat mata menjadi bentuk lain yang tidak kasat mata yaitu gas. Di sisi lain, pembakaran limbah merupakan alternatif yang menarik dalam metode pengurangan limbah.

 

Keistimewaan pembakaran limbah adalah sebagai berikut :

–      sebagian besar komponen B3 dari limbah dapat dihancurkan;

–      volume dan berat limbah berkurang dan berubah menjadi bentuk asalnya;

–      limbah berkurang dengan cepat sekali, tidak seperti pada pengolahan limbah secara biologik maupun sistem penimbunan tanah. Limbah dapat dibakar setempat (on-site), tanpa harus diangkut ke tempat yang jauh;

–      pembuangan gas hasil-bakar dapat dikontrol secara efektif untuk meminimumkan pengaruh pada lingkungan;

–      pembakaran dengan mudah dihentikan;

–      jika abu sisa pembakaran tidak diklasifikasikan sebagai B3, maka metode pembuangannya (disposal) tidak seketat limbah padat B-3 pada umumnya;

–      pembakaran memerlukan area yang relatif lebih kecil, tidak seperti laguna (lagoons) maupun metode penimbunan tanah (land disposal);

–      melalui teknik pengambilan panas kembali, biaya operasi dapat dikurangi atau diimbangi dengan menggunakan atau menjual energi.

 

Meskipun pembakaran merupakan pilihan pengurangan limbah yang menarik, namun tidak dapat dengan mudah diterapkan pada semua limbah, karena:

–      beberapa bahan tidak dapat diinsinerasi yaitu material yang memiliki kandungan air yang tinggi,  atau merupakan material yang tak-terbakar;

–      pengontrolan logam-logam dari proses pembakaran mungkin menjadi sulit untuk limbah-limbah anorganik yang mengandung logam-logam berat (timbal, kromium, kadmium, air raksa, nikel, arsenik, dll.);

–      pembakaran umumnya membutuhkan biaya investasi yang tinggi;

–      diperlukan operator yang handal;

–      Tambahan bahan-bakar diperlukan untuk bahan-bahan tertentu, agar temperatur pembakaran dapat dijaga.

 

Proses insinerasi pada dasarnya adalah reaksi oksidasi cepat antara bahan organik dengan oksigen. Jika proses ini berlangsung secara sempurna, komponen utama penyusun bahan organik (H dan C) akan dikonversi menjadi gas karbon dioksida dan uap air. Unsur-unsur penyusun limbah padat organik lainnya seperti belerang (S), nitrogen (N) dioksidasi menjadi oksida-oksida dalam fasa gas (SOx, NOx) sedangkan unsur inert lainnya tetap berada pada fasa padat atau teruapkan dan terbawa oleh gas-gas produk insinerasi yang berpotensi menimbulkan pencemaran. Untuk mengurangi pencemaran, insinerator dilengkapi dengan sistem pengendalian polusi udara yang pada prinsipnya merupakan peralatan untuk menangkap gas-gas pencemar produk insinerasi.

 

Pada prinsipnya limbah dapat dikategorikan menjadi tiga macam berdasarkan kemampuan untuk dibakar yaitu: (i) limbah yang tidak dapat dibakar, yaitu limbah dengan heating value di bawah 1700 kkal/kg; (ii) limbah yang dapat dibakar dengan bantuan bahan bakar, yaitu limbah dengan heating value 1700-5000 kkal/kg, dan (iii) limbah yang dapat terbakar dengan sendirinya, yaitu limbah dengan heating value di atas 5000 kkal/kg. Temperatur yang digunakan untuk membakar limbah padatan tersebut dipengaruhi oleh kandungan atau komposisi limbah tersebut. Pembakaran bertemperatur tinggi (> 1200 0C) digunakan jika limbah mengandung PCB, dioxin. Pembakaran dengan temperatur medium (1000 – 1200 0C) digunakan jika limbah itu mengandung senyawa-senyawa toksik. Pembakaran dengan temperatur normal (700 – 1000 0C) digunakan jika limbah itu tidak mengandung komponen PCB, dioksin atau senyawa toksik. Scrubber ditambahkan jika gas yang dilepaskan dari insinerator mengandung komponen komponen seperti Cl, Br, F dan S. Jika komponen limbah mengandung (i) nitrogen (N), perlu penanganan NOX dari hasil pembakaran dan (ii) logam berat, perlu pemisahan partikulat dalam gas buang.

 

Proses insinerasi menghasilkan energi dalam bentuk panas. Aspek penting dalam sistem insinerasi adalah nilai kandungan energi (heating value) limbah. Selain menentukan kemampuan dalam mempertahankan berlangsungnya proses pembakaran, heating value juga menentukan banyaknya energi yang mungkin diperoleh dari sistem insinerasi. Jika sistem insinerasi dilengkapi dengan peralatan pengendali pencemaran udara, heating value akan menentukan volume fluida pendingin yang diperlukan untuk melengkapi sistem agar gas-gas produk proses insinerasi berada pada kondisi temperatur yang sesuai dengan spesifikasi peralatan pengendali pencemaran.

 

Pada mulanya sistem insinerasi digunakan hanya untuk mengurangi volume padatan. Pada saat ini selain digunakan sebagai sistem pengelolaan limbah padat, sistem insinerasi juga banyak difungsikan sebagai suatu sistem pembangkit energi. Jika sistem insinerasi ini terletak cukup dekat dengan industri, panas yang dihasilkan dapat disupply ke industri untuk memenuhi kebutuhan panas proses (produksi steam, untuk pengeringan bahan dsb.). Di samping itu panas hasil proses insinerasi dapat pula digunakan untuk membangkitkan listrik lewat proses thermo-mechanic. Pengolahan limbah B3 dengan insinerasi (thermal treatment) diatur dalam Kep-03/Bapedal/09/1995, yang mencakup cara pembangunan insinerator sejak pengajuan ijin; pemasangan, uji coba; hingga pemantauan dan pelaporan.

 

Jenis insinerator yang paling umum diterapkan untuk membakar limbah padat B3, yaitu: (a) Rotary Kiln, (b) Multiple Hearth, (c) Fluidized Bed, (d) open pit, (e) Single Chamber, (f) Multiple Chamber, (g) Aqueous Waste Injection, (h) Starved Air Unit

 

4.2.1    Rotary Kiln

Sistem insinerator jenis rotary kiln merupakan sistem pembuangan limbah yang paling universal dari segi jenis dan kondisi limbah yang dikelola. Insinerator jenis ini dapat digunakan untuk mengo­lah berbagai jenis limbah padat dan sludge, cair maupun limbah gas. Perangkat insinerator jenis rotary kiln biasanya terdiri dari sistem pengumpan, injeksi udara, kiln atau silinder horisontal yang dapat berputar pada sumbunya, afterburner, sis­tem pengumpul dan pengambilan abu, dan sistem pengendali pencemaran udara (lihat Gambar 9).  Pada insinerator jenis ini, limbah dimasukkan di salah satu ujung dan dibakar pada ujung lainnya dengan waktu tinggal tertentu. Putaran silinder bervariasi antara 3/4 sampai 4 rpm.

 

Kiln biasanya dipasang dengan kemiringan tertentu terhadap horisontal dengan ujung yang lebih tinggi merupakan tempat masuk bahan dan ujung lainnya tempat keluar abu. Sumber panas biasanya diperlukan untuk meningkatkan dan memperta­hankan suhu kiln hingga temperatur operasinya. Bahan bakar tamba­han biasanya diinjeksikan melalui burner konvensional atau suatu burner jenis cincin jika bahan bakar tersebut berupa gas. Beberapa variasi desain kiln diantaranya, adalah:

-        aliran paralel co-current atau berlawanan counter current,

-        slagging atau nonslagging, dengan atau tanpa refractory.

 

Jenis aliran di dalam rotary kiln ada dua macam yaitu counter current dan co-current. Jika gas dan bahan yang diinsenerasi mengalir pada arah yang sama kiln tersebut dinamakan paralel sedangkan jika arah aliran gas dan bahan berlawanan kiln dinamakan countercurrent. Countercurrent biasanya digunakan untuk mengolah aqueous waste atau setidaknya mempunyai kandungan air sekitar 60% berat. Limbah diumpankan diakhiri tanur, jauh dari pembakaran. Gas yang keluar dari kiln akan mengeringkan bahan basah yang masuk kiln dalam arah berlawa­nan dengan aliran gas.

 

Limbah yang berisi fraksi volatil ringan (berisi minyak sebagai contohnya) menggunakan kiln jenis cocurrent. Zat volatil ini akan diuapkan segera setelah limbah diumpankan ke kiln. Pemakaian cocurrent kiln me­mungkinkan diperolehnya waktu tinggal yang lebih lama guna pemba­karan volatil dibandingkan dengan pemakaian sistem countercur­rent. Jika limbah cair diumpankan secara co-current, air akan diuapkan di ujung akhir pembakar dan terjadi penurunan temperatur di ujung akhir tanur. Akibatnya diperlukan pengering yang lebih panjang untuk membakar habis limbah tersebut. Penghancuran campuran organik diperoleh dengan mengkombinasikan temperatur pembakaran dan waktu tinggal. Biasanya, makin tinggi temperatur pembakaran makin singkat waktu tinggal untuk menghancurkannya. Begitu juga sebaliknya, makin lama waktu tinggal maka dapat digunakan temperatur lebih rendah untuk menghancurkan limbah tersebut.

 

Dalam operasi kiln model slugging, limbah dibakar dengan temperatur tinggi hingga abu sisa pembakaran berada pada kondisi meleleh. Biasanya, slagging kiln beroperasi pada temperatur antara 2600-2800 F. Proses penghancuran bahan organik tercapai oleh kombinasi antara temperatur tinggi dan waktu tinggal. Biasanya, makin tinggi temperatur makin rendah waktu tinggal yang dibutuhkan dan sebaliknya. Operasi kiln pada temperatur tinggi mengurangi waktu tinggal yang dibutuhkan oleh gas buang sehingga biasanya after­burner yang dibutuhkan slagging kiln berukuran lebih kecil di­banding yang dibutuhkan nonslagging. Lelehan abu merupakan heat sink yang menstabilkan temperatur dalam sistem. Kiln dapat mem­pertahan profil temperatur yang konstan pada suatu kondisi pen­gumpanan yang berubah cepat sehingga faktor-faktor pengamanan da­lam disain dan operasi peralatan downstream dapat dikurangi jika digunakan kiln sistem slagging.

Sistem kiln mempunyai banyak titik-titik sumber kebocoran gas. Agar kebocoran tersebut mengarah ke dalam kiln, sistem kiln dioperasikan dengan aliran draft negative yaitu den­gan menggunakan ID-fan. ID fan dipasang di sistem pengendali pencemaran untuk menghisap gas dari kiln melalui equipment line dan mengeluarkannya melalui cerobong ke atmosfir. Untuk merecover energi dari aliran gas buang insinerator kiln dapat dilengkapi dengan waste heat boiler yang dipasang diantara af­terburner dan scrubber. Waste heat boiler menurunkan temperatur gas sehingga memungkinkan digunakannya fabric filter, baghouse dan pengendali partikulat.

 

Rotary kiln mempunyai beberapa keunggulan dan kekurangan, keunggulan itu antara lain: (i) mampu membakar variasi aliran limbah; (ii) limbah mengalami perlakuan awal yang minimum; (iii) dapat membakar berbagai macam limbah (padatan atau cair) pada waktu bersamaan; (iv) tersedia dalam berbagai macam jenis mekanisme pengumpan (ram feeder, screw, injeksi langsung, dan lain-lain); (v) dengan mudah mengontrol waktu tinggal limbah dalam pengering; (vi) mempunyai turbulensi yang tinggi dan kontak yang efektif dengan udara di dalam pengering.

 

Sedangkan kekurangan Rotary Kiln antara lain: (i) partikulat yang terbawa oleh aliran gas relatif tinggi; (ii) diperlukannya after-burner yang terpisah untuk menghancurkan senyawa-senyawa volatil; (iii) kondisi di sepanjang tanur (kiln) sulit dikontrol; (iv) jumlah udara berlebih (excess) yang dibutuhkan relatif besar yaitu sekitar 100 % dari stoikiometri; (v) Seal tanur yang efektif sulit diperoleh; dan (vi) jumlah panas yang hilang cukup berarti.

 

Gambar 9 Insinerator Rotary Kiln

4.2.2    Multiple Hearth

Multiple-hearth furnace terdiri dari sebuah rak baja, tungku berbentuk lingkaran yang disusun seri, satu di atas yang lainnya dan biasanya berjumlah 5-8 buah, shaft rabble arms beserta rabble teeth-nya dengan kecepatan berputar 3/4-2 rpm. Temperatur pembakaran 1400-1800 oF (760-980 oC). Umpan dimasukkan dari atas tungku secara terus menerus dan abu dari proses dikeluarkan melalui silo.

 

Limbah yang dapat diproses dalam multiple-hearth furnace memiliki kandungan padatan minimum antara 15-50 %-berat. Limbah yang kandungan padatannya di bawah 15 %-berat padatan mempunyai sifat seperti cairan daripada padatan. Limbah semacam ini cenderung untuk mengalir di dalam tungku dan manfaat rabble tidak akan efektif. Jika kandungan padatan di atas 50 % berat, maka lumpur bersifat sangat viscous dan cenderung untuk menutup rabble teeth. Udara dipasok dari bagian bawah furnace dan naik melalui tungku demi tungku dengan membawa produk pembakaran dan partikel abu. Sebagian udara pembakar yang tidak sempat memasuki rabble arms didaur ulang seperti yang terlihat pada Gambar 10.

 

Gambar 10.  Multiple-hearth furnace

 

Multiple-heart furnace terdiri dari tiga zona, yaitu:

1. Zona pengeringan

Terletak di bagian atas furnace, gunanya memanaskan dan menguapkan air yang dikandung oleh umpan sekaligus mendinginkan gas panas yang akan keluar dari furnace.

2. Zona pembakaran

Terletak dibagian tengah furnace. Limbah lumpur yang memasuki zona ini dipanaskan sampai terbakar (temperatur pembakaran). Jika lumpur terlalu kering (berisi lebih dari 25 %-berat padatan) atau kandungan minyak dalam limbah tinggi maka sebuah afterburner perlu ditambahkan. Afterburner ini berguna untuk menjaga kalau ada senyawa volatil yang tidak terbakar yang menyebabkan asap dan bau emisi. Letak afterburner yang efektif adalah pada aliran sebelum gas keluar dari insinerator.

3. Zona pendinginan

Terletak pada bagian bawah furnace, gunanya untuk mendinginkan abu sisa pembakaran dengan cara memindahkan panas sensibelnya pada udara pembakar yang diumpankan dari bawah furnace.

4.2.3 Fluidized Bed Incinerator (Insinerator Unggun Pancar)

Limbah yang dapat diolah Fluidized Bed Incinerator adalah cairan organik, gas dan butiran atau padatan dari proses sumur minyak. Dalam tungku unggun ini penghancuran limbah terjadi di mana bahan dalam keadaan terfluidakan dan proses pembakaran terjadi pada temperatur sekitar 1400-2000 oF (760-1100 oC). Di dalam tungku terdapat suatu media padat granular yang berfungsi sebagai penyimpan panas biasanya, berupa pasir. Diagram proses peralatan ini disampaikan pada Gambar 11.

 

Gambar 11. Fluidized bed system

 

FBI menggunakan forced draft fan untuk menggerakkan unggun maupun untuk mengalirkan gas hasil insinerasi dalam sistem. Limbah dimasukkan dari bagian samping insinerator sehingga proses pengeringannya otomatis seketika. Kandungan air diflashkan menjadi steam begitu memasuki unggun pasir. Unggun yang panas terfluidisasi membuat kontak maksimum antara permukaan limbah dengan udara yang berarti memaksimumkan efisiensi pembakaran. Pengumpanan bahan bakar digunakan start-up dan reheat, bergantung pada nilai kalor bahan yang diinsinerasi, untuk mempertahankan temperatur proses. Bahan yang digunakan sebagai unggun biasanya berupa pasir silika tetapi dapat juga limestone, alumina atau bahan keramik. Unggun akan mengembang sekitar 30-60% volume unggun pada keadaan dingin jika difluidakan dengan laju udara 2-3 ft/detik.

 

Salah satu kelebihan sistem FBI adalah dimungkinkannnya penggunaan limestone atau batu alkali lainnya dalam unggun yang dapat berguna juga sebagai penangkap zat-zat halogen dan senyawa-senyawa lain sehingga dapat mengurangi kandungan asam dalam gas buang. Untuk dapat diproses dengan FBI limbah harus dibersihkan dari bahan-bahan kaca dan logam-logam dengan bertitik didih rendah (aluminium) karena senyawa -senyawa ini walaupun dalam jumlah sedikit akan menimbulkan slag pada unggun. Di samping itu, ukuran umpan harus tertentu dan homogen. Udara diumpankan melalui fluidizing air inlet pada tekanan 3,5-5 psig. Udara masuk ke wind box kemudian ke tuyere plate dan ke unggun pasir. Udara ini menciptakan derajat keturbulenan yang tinggi dalam unggun pasir sehingga bagian atas pasir seperti fluida.

Abu hasil proses insinerasi ikut keluar bersama-sama dengan gas buang yang selanjutnya dibersihkan di sistem scrubber abu. Pencampuran antara udara dan bahan yang diinsinerasi dalam FBI cukup efektif sehingga kebutuhan akan udara pembakar tidak terlampau besar, biasanya sekitar 40% di atas stoikiometri. Suhu ruangan di atas unggun terfluidakan dipertahankan sekitar 1500F dan waktu tinggal bahan di dalam ruangan ini biasanya cukup untuk mencapai pembakaran sempurna.

 

4.2.4    Open Pit Insinerator

Insinerator jenis ini dikembangkan untuk mengendalikan insinerasi bahan-bahan eksplosif, yaitu yang menimbulkan bahaya ledakan atau pelepasan panas yang tinggi pada insinerator tertutup biasa. Udara pembakar disemprotkan ke dalam ruang bakar dari atas insinerator dengan kecepatan tinggi sehingga menciptakan turbulensi. Temperatur pembakaran mencapai 2000F dan menghasilkan gas dengan emisi partikulat yang rendah.

 

4.2.5    Single Chamber Incinerators

Limbah padat pada sistem ini diletakkan di atas grid kemudian dibakar. Sistem ini dapat dilengkapi peralatan penyalaan atau tidak. Pada sistem ini upaya mengendalikan emisi dilakukan dengan menambahkan afterburner dan damper, keduanya dimaksudkan untuk mengendalikan proses pembakaran. Sebagian besar emisi disebabkan oleh proses pembakaran yang tidak sempurna.

4.2.6    Multiple Chamber Incinerators

Dalam upaya untuk mencapai pembakaran bahan secara sempurna dan mengurangi partikulat yang terbawa gas buang, insinerator dengan banyak ruang bakar telah dikembangkan. Ruang bakar utama digunakan untuk membakar padatan. Ruang bakar kedua memperpanjang waktu tinggal produk gas yang tidak terbakar dan merupakan tempat masuk bahan bakar tambahan guna pembakaran produk gas yang belum terbakar dan padatan-padatan yang terbawa aliran gas buang yang keluar dari ruang bakar utama. Pada insinerator jenis ini, baffle-baffle didisain untuk mengarahkan aliran gas hingga membuat belokan 90o dalam arah horisontal maupun vertikal sehingga memungkinkan terjadinya pengendapan padatan yang terbawa aliran gas. Pada jenis in-line insinerator arah belokan gas hanya vertikal. Jenis in biasanya dilengkapi dengan sistem pengeluaran abu otomatis atau konveyor pembuang debu dan beroperasi secara kontinu.

4.2.7    Aqueous Waste Injection

Aqueous Waste injection terdiri dari sebuah nozel yang berguna untuk mengatomisasi limbah yang akan dibakar, dan alat penunjang lainnya. Jenis-jenis nozel: mechanical atomizing nozzles, rotary cap burners, external low-pressure air atomizing burner, external high-pressure two-flow burner, internal mix nozzles, dan sonic nozzles. Limbah yang dapat diolah dengan sistem ini adalah limbah cair dan lumpur yang dapat dipompa. Temperatur pembakaran antara 1300-3000 oF (700-1650 oC). Limbah yang akan dibakar diatomisasi dengan ukuran partikel antara 40-100 mm dan disemburkan ke dalam ruang bakar. Efisiensi destruksi ditentukan oleh banyaknya pengembunan dan uap yang bereaksi. Turbulansi sangat diinginkan untuk mendapatkan destruksi limbah organik setinggi mungkin. Penempatan dan peletakan alat pembakar (fuel burner) serta nozel penginjeksi akan tergantung pada aliran cairan yang akan diinsinerasi (aksial, radial ataupun tangensial).

4.2.8    Starved Air Unit

Dalam upaya mengurangi emisi partikulat, laju udara pembakar yang masuk melalui grid dapat dikurangi. Sebagai akibatnya pembakaran sempurna gas-gas hasil proses pirolisa  dan gasifikasi padatan tidak terjadi di atas unggun. Gas-gas tersebut dibakar di ruang yang terpisah dari ruang insinerasi yaitu di ruang bakar kedua (secondary). Sistem insinerasi demikian dinamakan SAU. Limbah padat ditempatkan dalam ruang bakar primary dan dibakar dengan udara yang jumlahnya kurang dari volume stoikio­metrinya, biasanya sekitar 70-80% dari volume stoikiometri. Gas hasil pembakaran ini akan berupa gas-gas bakar yang selanjutnya dialirkan ke ruang bakar kedua. Ke dalam ruang bakar kedua ini udara dimasukkan secara terkendali untuk membakar gas dari ruang bakar pertama. Ruang bakar kedua didisain sedemikian rupa sehing­ga gas mempunyai waktu tinggal yang cukup untuk terjadinya pemba­karan total zat-zat organik dalam gas hasil proses di ruang bakar pertama. Untuk mencapai pembakaran sempurna, jumlah udara yang dimasukkan cukup berlebih yaitu sekitar 140-200% dari volume stoikiometri.

 

Perangkat pembersih gas seperti wet scrubber atau electric precipitator mungkin tidak lagi diperlukan pada sistem ini. Pembakaran off-gas di ruang bakar sekunder biasanya mampu membersihkan gas hingga 0,08 gram/stft3. Salah satu sifat yang menonjol dari proses SAU adalah turbulensi umpan limbahnya minimal. Bahan-bahan yang proses pembakaran efektifnya mensyarat­kan turbulensi seperti karbon atau limbah pulp tidak cocok diolah dengan SAU. Dibandingkan metoda insinerasi lainnya, udara di ruang bakar utama SAU rendah dalam jumlah maupun kecepatannya. Kecepatan yang rendah dan hampir tidak adanya turbulensi ba­han limbah menyebabkan jumlah particulate yang terbawa oleh alir­an gas minimum. Gas panas yang keluar dari ruang bakar kedua re­latif bersih; oleh karena itu permukaan boiler ataupun sistem-sistem penukar panas lainnya yang ditempatkan dalam aliran gas tersebut akan mengalami permasalahan minimal dalam hal erosi dan penyumbatan yang disebabkan oleh partikulat.

 

4.3       Stabilization/Solidification

Secara umum stabilisasi dapat didefinisikan sebagai proses pencampuran limbah dengan bahan tambahan (aditif) dengan tujuan menurunkan laju migrasi bahan pencemar dari limbah, dan untuk mengurangi toksisitas limbah tersebut. Solidifikasi didefinisikan sebagai proses pemadatan suatu bahan berbahaya dengan penambahan aditif. Kedua proses ini seringkali saling terkait, sehingga istilah stabilisasi dan solidifikasi sering dianggap mempunyai arti yang sama. Pada proses stabilisasi dan solidifikasi, interaksi antara limbah dan bahan aditif dapat terjadi secara fisika maupun kimia. Interaksi secara kimia lebih diinginkan karena bahan pencemar yang terikat secara kimia bersifat lebih stabil. Keluaran proses ini adalah limbah yang bersifat lebih stabil atau padat, sehingga memenuhi syarat untuk dibuang ke land fill, sesuai dengan aturan yang berlaku.

 

4.3.1    Teknis pelaksanaan

Proses stabilisasi/solidifikasi berdasarkan mekanismenya dapat dibagi menjadi 6 golongan yaitu:

–      Macroencapsulation, yaitu proses dimana bahan berbahaya dalam limbah dibungkus dalam matriks struktur yang besar.

–      Microencapsulation, yaitu proses yang mirip macroencapsulation, tetapi bahan pencemar terbungkus secara fisik dalam struktur kristal pada tingkat mikroskopik.

–      Precipitation.

–      Adsorpsi, yaitu proses di mana bahan pencemar diikat secara elektrokimia pada bahan pemadat melalui mekanisme adsorpsi. Logam berat yang terlarut dalam limbah dapat dipisahkan dengan cara mengubah sifatnya sehingga kelarutannya menjadi lebih kecil, proses ini yang dikenal dengan presipitasi.

–      Absorpsi, adalah solidifikasi bahan pencemar dengan menyerapnya ke bahan padat.

–      Detoxification, yaitu proses yang mengubah suatu senyawa beracun menjadi senyawa lain yang tingkat racunnya lebih rendah atau hilang sama sekali.

 

Suatu proses dapat terdiri dari satu atau lebih mekanisme di atas. Teknologi solidifikasi/stabilisasi yang telah banyak dikembangkan dan dipatenkan, umumnya menggunakan semen, kapur (CaOH2), dan bahan termoplastik. Selain itu juga telah dikembangkan penggunaan tanah liat termodifikasi, polimer, dsb.

Semen

Untuk keperluan ini biasa digunakan semen Portland tipe I, yaitu semen yang digunakan untuk konstruksi. Untuk limbah yang mengandung sulfat dengan konsentrasi 150-1500 mg/kg  digunakan portland tipe II, dan limbah dengan konsentrasi sulfat tinggi (> 1500 mg/kg) digunakan portland tipe V. Stabilisasi/solidifikasi yaitu mencampur limbah dengan semen dan air hingga menghasilkan massa yang padat dan keras. Limbah yang telah disolidifikasi dengan metoda ini masih dapat terlarut dan bermigrasi keluar, walaupun dengan laju yang lebih lambat.

Kapur

Stabilisasi/solidifikasi dengan menggunakan kapur (CaOH2), biasanya berhubungan dengan reaksi antara kapur dengan bahan pozzolan. Pozzolan adalah bahan yang jika bereaksi dengan kapur dan air dapat membentuk material yang menyerupai semen. Termasuk bahan pozzolan ini adalah fly ash, debu kiln semen, dll. Penggunaan kapur dapat menaikkan pH limbah yang bersifat asam, sehingga dapat membantu proses stabilisasi. Selain itu pemakaian fly ash juga memberikan keuntungan, karena bahan ini sering memiliki karbon yang tidak terbakar yang dapat menyerap senyawa organik dari limbah. Proses solidifikasi dilakukan dengan cara mencampur kapur, bahan pozzolan, dan air, dengan limbah. Pada proses ini diperoleh massa yang menyerupai tanah dengan kelarutan bahan pencemar yang lebih rendah.

Proses termoplastik

Bahan termoplastik yang digunakan berupa aspal, bitumen, parafin, polyethylene, dll. Di antara bahan-bahan tersebut yang paling umum digunakan adalah aspal. Keunggulan proses termoplastik ini adalah tingkat kelarutan bahan pencemar lebih kecil dibanding proses lainnya. Proses menggunakan aspal, dilakukan dengan cara mencampurkan limbah dengan aspal yang telah dipanaskan hingga suhu antara 130-230 oC.

Metoda alternatif untuk solidifikasi di lapangan

Penerapan teknik solidifikasi di lapangan dapat dilakukan dengan beberapa alternatif diantaranya in-drum mixing, in-situ mixing, dan plant mixing.

–        In-drum mixing

Limbah B-3 yang berada di dalam drum dapat disolidifikasi dengan memasukkan bahan tambahan, yang telah disebutkan pada bagian sebelumnya, dan kemudian diikuti dengan pengadukan. Untuk melaksanakan proses ini perlu diperhatikan kondisi drum yang digunakan, agar tidak terjadi kebocoran.

–        In-situ mixing

Metoda ini merupakan metoda yang paling banyak digunakan untuk solidifikasi di lapangan. Komposisi campuran yang umum digunakan adalah 100 bagian lumpur limbah, 15 bagian kapur, dan 5 bagian debu kiln semen. Bahan tersebut dimasukkan ke dalam lagoon, kemudian diaduk dengan alat pengaduk. Karena keterbatasan kemampuannya dalam mensolidifikasi/stabilisasi limbah, metoda ini sebaiknya diterapkan jika tidak diperlukan pengadukan seluruh limbah secara seragam dengan bahan tambahannya.

–        Plant mixing

Untuk pengadukan dan pencampuran yang lebih sempurna, dapat digunakan metoda pencampuran di dalam plant. Pencampuran dapat dilakukan dengan menggunakan pug mill atau extruder. Pelaksanaan metoda ini dapat pula dilakukan dengan peralatan yang bersifat mobile (transportable).

4.3.2    Peraturan yang Berlaku

Produk limbah yang telah disolidifikasi perlu dikontrol untuk menentukan tingkat kestabilan produk tersebut, dan membandingkannya dengan standar yang berlaku. Standar kualitas produk solidifikasi yang dapat dibuang ke land fill ditetapkan berdasarkan KEP-03/BAPEDAL/09/1995 dan KEP-04/BAPEDAL/09/1995. Beberapa karakter penting yang perlu diperhatikan:

–        Kelarutan bahan pencemar dan

–        Kekuatan mekanis produk ( compressive strength )

4.3.3 Pemilihan limbah

Pertimbangan untuk menentukan apakah suatu limbah dapat diolah dengan metoda solidifikasi dilakukan dengan memperhatikan kandungan beberapa senyawa dalam limbah tersebut, diantaranya asbes, organik, sianida, dan logam. Limbah yang mengandung asbes tidak cocok diolah dengan metoda ini, sedangkan untuk senyawa organik dan sianida, kandungan maksimalnya masing-masing adalah 1 % dan 0,3 %.

4.4       Penanganan Limbah Padat atau Lumpur B-3

Dalam bagian ini akan dibicarakan hal-hal mengenai pengemasan, penyimpanan, dan pengangkutan limbah B3. Bahan tulisan mengenai hal ini merujuk keputusan BAPEDAL No: KEP-01/BAPEDAL/09/1995, kecuali jika disebut khusus.

 

4.4.1    Pengemasan Limbah B-3

Pengemasan limbah B3 dilakukan sesuai dengan karakteristik limbah yang bersangkutan. Secara umum syarat kemasan yang dapat digunakan untuk limbah B3 adalah:

–      Kondisi kemasan baik, dan bebas dari perkaratan serta kebocoran.

–      Bentuk ukuran dan bahan kemasan disesuaikan dengan karakteristik limbah, dengan pertimbangan keamanan dan kemudahan penanganan.

–      Bahan kemasan tidak bereaksi dengan limbah yang disimpan di dalamnya. Bahan dimaksud dapat berupa berbagai plastik, dan logam.

 

Dalam melakukan pengemasan, hal-hal yang perlu diperhatikan diantaranya:

–      Kompatibilitas limbah.

–      Pengembangan volume limbah selama dalam kemasan.

–      Kondisi kemasan.

–      Pemasangan simbol dan label pada kemasan.

–      Pemeriksaaan kondisi kemasan minimal sekali seminggu, dan diambil tindakan penanggulangan jika ditemukan kerusakan pada kemasan tersebut.

–      Kemasan bekas penyimpanan limbah B3 hanya dapat digunakan kembali untuk limbah yang sama atau kompatibelnya, kecuali jika telah dicuci bersih.

–      Kemasan yang rusak/tidak digunakan lagi, diperlakukan sebagai limbah B3.

 

Apabila penyimpanan limbah B3 dilakukan dalam jumlah besar dengan menggunakan tangki, maka persyaratan berikut ini harus dipenuhi :

–      Memiliki rekomendasi dari Kepala BAPEDAL.

–      Memastikan pelaksanaan konstruksi berjalan sesuai prosedur dan standar yang berlaku, termasuk kualitas bahan yang digunakan, memperhatikan dan menyesuaikan dengan karakteristik limbah yang akan disimpan di dalamnya.

–      Memiliki sistem penampungan sekunder.

–      Melakukan pemeriksaan kondisi tangki sekurangnya 1 (satu) kali sehari dan menyimpan catatan hasil pemeriksaan tersebut.

 

Untuk limbah yang mudah meledak, hal lain yang perlu diperhatikan selain hal-hal di atas diantaranya adalah keharusan pengemasan rangkap untuk zat cair yang mudah meledak, pengemasan bagian dalam harus dapat menahan zat agar tidak bergerak, mampu menahan kenaikan tekanan dari dalam atau dari luar. Limbah yang memiliki sifat dapat bereaksi sendiri (self reactive) dan peroksida organik, memerlukan persyaratan khusus dalam pengemasannya, diantaranya bahan pembantalan tidak mudah terbakar dan tidak mengalami penguraian (dekomposisi) saat berhubungan dengan limbah, jumlah yang dikemas biasanya dibatasi kurang dari 50 kg tiap kemasan, sedangkan untuk yang memiliki aktivitas rendah dapat dikemas hingga kurang dari 400 kg tiap kemasan.

4.4.2    Penyimpanan

Ketentuan penyimpanan yang dibicarakan dalam bagian ini adalah yang berlaku bagi penghasil limbah B3, yang menempatkan limbah sementara waktu sebelum diolah. Untuk penyimpanan kemasan limbah, persyaratan yang harus dipenuhi:

–      Penyimpanan dilakukan dengan sistem blok dan tiap blok terdiri atas 2 X 2 kemasan.

–      Jarak antar blok harus mencukupi lalu lintas manusia dan kendaraan pengangkut.

–      Penumpukan kemasan limbah harus dengan pertimbangan kestabilan tumpukan, jika perlu dapat digunakan rak.

–      Jarak minimal antara kemasan yang paling tinggi dengan atap, dan antara kemasan terluar dengan dinding adalah 1 (satu) meter.

–      Menghindari kontak antar limbah yang tidak kompatibel.

 

Untuk penyimpanan dengan tangki, ketentuan yang berlaku adalah:

–      Dibuat tanggul di sekitar tangki yang dilengkapi dengan saluran ke bak penampung.

–      Bak penampung kedap air dengan kapasitas 110 % dari volume maksimal tangki.

–      Tangki diatur sedemikian rupa hingga jika terguling, tidak menimpa tangki lain, dan terjadi di daerah tanggul.

–      Terlindung dari sinar matahari langsung dan air hujan.

Untuk bangunan penyimpan limbah persyaratannya, adalah:

–      Bangunan harus sesuai dengan peruntukannya, melindungi dari masuknya air hujan, dibuat tanpa plafon dan memiliki ventilasi yang baik, mencegah masuknya hewan, memiliki sistem penerangan yang sesuai dengan standar, dilengkapi dengan sistem penangkal petir, dan memiliki simbol yang sesuai.

–      Lantai kedap air, tidak bergelombang, dan melandai ke arah bak penampung dengan kemiringan maksimal 1 %.

–      Jika bangunan penyimpan menampung limbah dengan berbagai karakter, maka bangunan harus terdiri dari bagian-bagian yang dipisahkan oleh tanggul atau tembok pemisah, dan setiap bagian dilengkapi bak penampung. Setiap bagian berisi limbah yang sejenis, atau yang kompatibel.

–      Memiliki fasilitas  pendukung untuk keamanan yang sesuai dengan standar.

 

Untuk menampung limbah yang bersifat mudah terbakar, perlu pula dibuat bangunan dengan persyaratan khusus, seperti:

–      Jika berdampingan dengan gudang lain, harus dipisahkan oleh beton bertulang dengan ketebalan minimal 15 cm, atau oleh bata merah dengan ketebalan minimal 23 cm, atau blok-blok (tanpa rongga) dengan ketebalan minimal 30 cm. Pintu darurat tidak dibuat pada tembok pemisah ini.

–      Jika terpisah dari gudang lain, jarak minimal adalah 20 meter.

–      Struktur pendukung bangunan tidak mengandung bahan yang mudah menyala, dengan atap yang dibuat sedemikian sehingga mudah hancur bila terjadi kebakaran.

–      Instalasi penerangan dibuat sedemikian sehingga tidak menimbulkan percikan listrik.

–      Bangunan untuk penyimpanan limbah yang mudah meledak harus memenuhi persyaratan diantaranya lantai dan dinding dibuat lebih kuat dari atap, suhu ruangan terjaga pada kondisi normal, dan dapat menghindarkan dari sinar matahari langsung.

 

Limbah yang bersifat reaktif atau korosif memerlukan bangunan penyimpan yang memiliki kontruksi dinding yang mudah dilepas untuk memudahkan pada keadaan darurat, dengan bahan konstruksi yang tahan korosi serta api. Tangki disimpan dalam bangunan yang tidak memiliki dinding, dan hanya terdiri dari atap pelindung dan lantai yang dibuat kedap air. Bangunan ini harus dapat menghindarkan tangki dari sinar matahari langsung dan air hujan.

4.4.3    Pengangkutan Limbah

Mengenai pengangkutan limbah B3, sampai dengan tahun 2002 ini Indonesia belum memiliki peraturan pengangkutan limbah B3. Sebagai perbandingan, dapat dirujuk peraturan pengangkutan yang diterapkan di Amerika Serikat. Peraturan mengenai pengangkutan limbah B3 tersebut diatur oleh Department of Transportation (DOT), yang merupakan pengalihan kewenangan dari Interstate Commerce Commission, Department of Treasury dan Civil Aeronautics Board. Peraturan yang dikeluarkan oleh U.S. EPA, mengambil dari peraturan DOT.

 

Aturan-aturan mengenai kewajiban bagi penghasil limbah B3 sebelum limbah diangkut, dalam hal pemberian simbol dan label, analisa karakter limbah, dan lain-lain umumnya sama dengan yang berlaku di Indonesia. Kemasan (container) yang umum digunakan untuk pengangkutan limbah B3 secara curah diantaranya adalah tank cars, truk tangki, dll. Untuk pengangkutan dalam jumlah yang lebih kecil dapat digunakan drum, barrel, kaleng, kotak dll. Persyaratan yang harus dipenuhi oleh kemasan-kemasan ini diantaranya adalah jika terjadi kecelakaan dalam kondisi pengangkutan yang normal, tidak mengakibatkan kebocoran limbah ke lingkungan dalam jumlah yang berarti, dan efektifitas pengemasan tidak akan berkurang selama pengangkutan. Selain itu disyaratkan juga bahwa dalam kemasan tidak boleh ada campuran gas atau uap yang dapat secara spontan mengalami peningkatan suhu atau tekanan, atau bahkan ledakan yang dapat mengakibatkan kerusakan pada kemasan. Juga disyaratkan penggunaan gasket atau penahan bocoran lain yang tidak dapat rusak oleh limbah yang berada di dalamnya.

 

Aturan-aturan lain mengenai kemasan, hampir sama dengan aturan di Indonesia. Untuk pengangkutan secara curah, tangki dapat dibuat dari baja, paduan (alloy) aluminium, titanium, nikel, dll, sesuai dengan karakter limbah yang diangkut. Untuk mengangkut limbah gas yang mudah terbakar harus digunakan head shields sebagai pelindung dari kerusakan coupler dan tambahan pelindung panas untuk mencegah kenaikan suhu yang cepat. Dalam peraturan yang diberlakukan di Amerika juga diatur mengenai rute pengangkutan, dan juga keharusan untuk memberikan informasi mengenai bahaya yang dapat ditimbulkan dari bahan kimia yang terlibat. Sebagai bagian dari aturan ini diantaranya adalah bahwa salinan Material Safety Data Sheets (MSDS) harus dimiliki oleh dinas pemadam kebakaran setempat.

 

4.5       Disposal

Sebagian dari limbah bahan kimia (B3), yang telah diolah atau tidak dapat diolah dengan teknologi yang tersedia, harus berakhir pada pembuangan (disposal). Tempat pembuangan akhir yang banyak digunakan untuk limbah B3 adalah landfill (lahan urug) dan disposal well (sumur pembuangan/injeksi).

4.5.1    Land Fill (Lahan Urug)

Dalam bagian ini akan dibahas secara singkat pengolahan limbah bahan kimia sebelum penimbunan, penyiapan lokasi lahan urug, rancang bangun lahan urug dan pemantauan lokasi sekitar lahan urug sesudah lahan urug ditutup. Tata cara dan persyaratan mengenai lahan urug secara rinci telah diatur oleh Badan Pengendalian Dampak Lingkungan melalui Kep-04/Bapedal/09/1995.

(1) Perlakuan Limbah Sebelum Ditimbun

Tujuan perlakuan ini adalah untuk memenuhi beberapa persyaratan tertentu, sehingga meminimumkan dampak yang mungkin timbul selanjutnya. Salah satu perlakuan adalah stabilisasi/solidifikasi yang bertujuan mengurangi potensi racun dan kandungan limbah B3 melalui upaya membatasi daya larut, pergerakan dan daya racunnya.

(2) Penimbunan Limbah B-3

Penimbunan harus seefisien mungkin dalam pemanfaatan ruangan, sehingga limbah dalam bentuk padat merupakan pilihan yang tepat. Lokasi penimbunan harus tepat, sehingga tidak mengurangi potensi lokasi, seperti misalnya untuk pertanian. Disamping itu, lokasi tersebut menjamin keamanan bagi lingkungan sekitarnya dari kebocoran limbah B3. Beberapa faktor yang dipertimbangkan dalam pemilihan lokasi penimbunan untuk meminimumkan resiko kesehatan bagi manusia dan lingkungan, antara lain:

–      Hidrogeologi, meliputi air tanah dan air permukaan.

–      Geologi lingkungan, meliputi batuan dasar dan bencana alam.

–      Pengaruh terhadap flora dan fauna.

–      Topografi, meliputi iklim dan curah hujan.

–      Keselamatan operasi.

–      Penyebaran penyakit.

–      Pengaruh terhadap rantai makanan.

 

Setelah menentukan lokasi penimbunan yang tepat, langkah selanjutnya adalah rancang bangun lahan urug. Rancang bangun ini harus mampu mencegah kontaminasi terhadap udara, air permukaan dan air tanah serta mengurangi pencemaran lingkungan, baik selama lahan urug beroperasi maupun sesudah ditutup. Beberapa aspek yang harus diperhatikan dalam merancang lahan urug:

–      Tipe dan volume limbah yang akan ditimbun.

–      Harapan hidup lahan urug selama aktif beroperasi.

–      Topografi dan karakteristik tanah di lokasi dan sekitarnya.

–      Kondisi iklim sepanjang tahun.

–      Air permukaan dan air tanah sekitar.

–      Pengumpulan dan pengolahan aliran di permukaan.

–      Tanah penutup yang diperlukan untuk penahanan individual.

–      Antisipasi kualitas dan volume lindi.

–      Pemilihan sistem pengumpulan dan pengolahan lindi.

–      Pemantauan air tanah dan air permukaan selama operasi dan sesudahnya.

–      Pemilihan sistem ventilasi untuk gas produk.

–      Pemilihan lapisan membran fleksibel dan lapisan impermeable.

–      Perencanaan penutupan dan sesudah penutupan.

–      Alternatif penggunaan selama sesudah penutupan.

–      Dampak bagi kesehatan manusia dan lingkungan.

 

Dari pertimbangan di atas ada tiga kategori lahan urug yaitu Kategori I (secured landfill double liner), Kategori II (secured landfill single liner) dan Kategori III (landfill clay liner). Masing-masing kategori mempunyai ketentuan khusus sesuai dengan limbah B3 yang ditimbun. Rancang bangun lahan urug terdiri atas tiga bagian yaitu bagian dasar, limbah B3, dan bagian penutup (lihat Gambar 12).

 

Dimulai dari bawah, bagian dasar terdiri atas tanah setempat, lapisan dasar, sistem deteksi kebocoran, lapisan tanah penghalang, sistem pengumpulan dan pemindahan lindi, dan lapisan pelindung. Untuk kasus tertentu di atas dan/atau di bawah sistem pengumpulan dan pemindahan lindi dilapisi geomembran. Sedangkan bagian penutup terdiri dari tanah penutup perantara, tanah tudung penghalang, tudung geomembran, pelapis tudung drainase, pelapis tanah untuk tumbuhan dan vegetasi penutup.

 

Bagian dasar lahan urug harus mampu menahan resapan air dari luar serta menahan ekspansi limbah B3 ke lingkungan sekitar dan mengakomodasi lindi yang timbul. Lindi kemudian dikumpulkan untuk diolah lebih lanjut di lokasi pengolahan limbah cair. Bagian penutup berfungsi meminimumkan infiltrasi air permukaan, mencegah kontaminasi aliran air dan terutama untuk menjamin keamanan lingkungan akibat limbah B3 selama periode sesudah ditutup.

 

 

Gambar 12 Lahan urug (Land Fill)

(3) Pemantauan selama Operasi dan sesudah Penutupan

Selama operasi dan pasca-operasi, lahan urug harus dilengkapi dengan sistem pemantauan kualitas air tanah dan air permukaan di sekitar lokasi. Sistem pemantauan tersebut berupa sumur pantau pada upstream dan downstream lokasi lahan urug, serta pemantauan air permukaan disekitar lokasi. Sampel air kemudian dianalisis dan hasilnya dibandingkan dengan bakumutu yang telah ditentukan. Jika kualitas sampel air tidak memenuhi bakumutu, maka harus dilakukan evaluasi serta perbaikan lahan urug. Beberapa parameter yang harus diukur terhadap sampel air adalah : pH, TOC (disaring), konduktivitas, mangan, besi, amonium (sbg N), klorida dan natrium. Setelah lahan urug ditutup harus selalu dilakukan pengumpulan lindi yang timbul, dan lokasi tersebut jangan dimanfaatkan sehingga membahayakan bagi manusia, flora, fauna dan lingkungan sekitar, serta secara periodik harus selalu dipantau.

 

4.5.2 Sumur Injeksi

Sumur injeksi atau sumur dalam (deep well injection) digunakan di Amerika Serikat sebagai salah satu tempat pembuangan limbah B3 cair (liquid hazardous wastes). Data tahun 1984 menunjukkan bahwa sekitar 195 sumur digunakan secara aktif sebagai sumur injeksi limbah B3. Pembuangan ke sumur injeksi dilakukan dengan memompakan limbah cair ke dalam sumur. Berdasarkan sumber pustaka yang ada, tidak dijumpai adanya sumur-dalam ex sumur eksplorasi minyak (abandoned oil and gas well) digunakan sebagai pembuangan limbah bahan kimia. Dengan demikian pedoman berikut ini berkaitan dengan injeksi limbah B3 cair ke sumur dalam.

Pembuangan limbah ke sumur dalam (deep well injection) merupakan suatu usaha membuang limbah B3, ke dalam formasi geologi yang berada jauh di bawah permukaan bumi, dan memiliki kemampuan mengikat limbah, seperti halnya kemampuan formasi tersebut menyimpan cadangan minyak dan gas bumi. Hal penting untuk diperhatikan adalah struktur dan kestabilan geologi serta hidrogeologi wilayah setempat. Pembuangan ke sumur dalam dapat dibagi menjadi 5 kelas sumur, yaitu:

(1) Kelas I, untuk membuang limbah B3, non B3, juga limbah rumah tangga (municipal waste) ke lapisan yang berada di bawah lapisan sumber air yang paling bawah (underground source of drinking water).

(2) Kelas II, untuk membuang air yang dikeluarkan dari dalam bumi pada proses produksi minyak dan gas bumi (produced water).

(3) Kelas III, untuk menginjeksikan fluida untuk ekstraksi mineral.

(4) Kelas IV, digunakan untuk pembuangan limbah yang mengandung radioaktif, (sumur jenis ini tidak lagi digunakan).

(5) Kelas V, sumur yang tidak termasuk kelas-kelas di atas, biasanya untuk pembuangan limbah bukan B3 ke sumur (bagian atas lapisan sumber air).

 

Pada bagian ini akan dibicarakan terutama sumur kelas I, karena sumur jenis ini yang lebih cocok dengan penggunaan sumur ex sumur-eksplorasi sebagai sumur pembuangan limbah bahan kimia.

Mekanisme Pengikatan Limbah dalam Sumur

Pada pembuangan ke sumur dalam, limbah diinjeksikan ke dalam suatu formasi berpori yang berada jauh di bawah lapisan yang mengandung air tanah. Di antara lapisan ini harus ada lapisan impermeable seperti shale atau tanah liat yang cukup tebal, sehingga cairan limbah yang diinjeksikan tidak dapat bermigrasi. Kedalaman sumur ini berkisar antara 0,5 sampai dengan 2 mil dari permukaan.

 

Kemampuan formasi untuk menahan dan menyimpan cairan juga merupakan karakter yang memungkinkannya menampung kandungan minyak dan gas. Berkaitan dengan mekanisme pengikatan tersebut, beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam pemilihan lokasi untuk sumur pembuangan adalah:

–      kondisi geologi dan hidrogeologi, termasuk kestabilannya.

–      keberadaan sumur pasca-operasi, yang mengakibatkan bocoran ke luar formasi.

–      cadangan/deposit mineral, termasuk minyak dan gas.

–      air tanah.

–      selain itu perlu pula diperhatikan karakter fisik dan kimia formasi serta cairan alami yang berada di dalamnya untuk memperkirakan interaksi yang akan terjadi antara limbah dengan formasi tersebut.

Teknis Pelaksanaan

Pembuatan sumur untuk kelas I dan II pada dasarnya adalah sama. Perbedaan antara keduanya adalah pada lapisan geologis penerima limbah. Pada sumur kelas I lapisan penerima limbah adalah formasi gamping atau batuan pasir yang berada pada kedalaman 2000 ft atau lebih di bawah permukaan, dengan lapisan penahan umumnya adalah tanah liat atau shale, sedangkan pada sumur kelas II, limbah dapat dimasukkan ke lapisan geologis manapun, selama tidak mengganggu manusia dan lingkungan. Langkah-langkah pembuatan sumur yang digambarkan secara skematik di Gambar 13, adalah:

–      membuat lubang hingga melampaui kedalaman aquifer air tanah. Lubang ini dilapisi casing baja yang di-semen ke bagian luar lubang.

–      melalui lubang, pemboran diteruskan hingga mencapai zona penginjeksian (pada lubang dipasang casing yang dilapisi dengan semen).

–      ke dalam lubang kedua ini dimasukkan pipa injeksi, yang dibagian atasnya dipasang well head, dan dibagian bawahnya dipasang packer.

–      ruang kosong antara pipa injeksi dan casing kedua diisi cairan bertekanan non korosif.

–      tekanan pada cairan dipantau untuk mengetahui jika ada kebocoran pada pipa injeksi.

Pemilihan Jenis Limbah untuk Pembuangan ke Sumur Dalam

Beberapa jenis limbah dapat mengakibatkan gangguan/kerusakan pada sumur dan formasi penerima limbah berupa penyumbatan sumur, kerusakan pada casing sumur dan/atau pada formasi lapisan penahan, serta ledakan sumur. Gangguan tersebut dapat dihindari dengan tidak memasukkan limbah yang memiliki karakteristik sebagai berikut :

–      Dapat mengalami presipitasi/represipitasi.

–      Memiliki partikel padatan atau koloid.

–      Dapat membentuk emulsi.

–      Bersifat asam kuat atau basa kuat.

–      Bersifat aktif secara kimia.

–      Densitas dan viskositasnya lebih rendah daripada cairan alami dalam formasi.

–      Kadar HCl > 6 % dan bersuhu lebih tinggi dari 88oF.

Ketentuan mengenai Pembuangan ke Sumur Dalam dan Situasi Saat ini dalam Penggunaan Sumur Dalam

Hingga saat ini di Indonesia belum ada ketentuan mengenai pembuangan ke sumur dalam. Ketentuan yang ada mengenai hal ini ditetapkan oleh U.S. EPA (53 Federal Register 281188-28157, July 26, 1988). Dalam ketentuan ini disebutkan:

–      Dalam kurun waktu 10.000 tahun tidak akan bermigrasi secara vertikal keluar dari zona injeksi atau lateral ke titik temu dengan sumber air tanah.

–      Sebelum limbah yang diinjeksikan bermigrasi dalam arah seperti disebutkan di atas, limbah telah mengalami perubahan sehingga tidak lagi bersifat B3.

 

Berdasarkan sumber pustaka (Wentz, 1989, Hazardous Waste Management, McGraw-Hill) dilaporkan bahwa dijumpainya kebocoran pada sejumlah sumur injeksi di AS. Hal ini menimbulkan keraguan terhadap keselamatan pembuangan ke sumur-dalam, karena kebocoran pada sumur-dalam akan memiliki potensi untuk mencemari air-tanah. Disamping itu, peraturan yang dikeluarkan oleh EPA akan makin ketat di masa mendatang.

 

Hal lain yang perlu dipertimbangkan adalah pemantauan dan kuantifikasi masalah untuk pembuangan ke sumur-dalam jauh lebih sulit. Dampak terhadap kesehatan manusia dan lingkungannya jauh lebih komplek. Untuk mengkaji dampak tersebut secara tepat dan komprehensif masih perlu dikembangkan teknik pengkajian yang lebih baik. Pertimbangan-pertimbangan inilah yang menyebabkan pembuangan limbah ke sumur-dalam belum bisa diterima di seluruh negara bagian di Amerika Serikat dan beberapa negara di dunia ini. Disamping itu, data memperlihatkan bahwa pembuatan sumur-injeksi paling banyak dilakukan di AS antara 1965 – 1974 dan hampir tidak ada sumur baru setelah 1980 (Freeman, 1989).

 

 

 

 

Gambar 13 Injection Well Disposal

 

About these ads

About nunulasa
Idealis yang realistis, Selalu Optimis dan Mudah Beradaptasi.

2 Responses to TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH PADAT B-3

  1. iis says:

    Assalamu’alaikum…

    terima kasih banyak ya…

    isi blognya sangat bermanfa’at…^^

    –salam kenal, saya iis dari T.kimia ITS–

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: