3.4 Perhitungan Gauss
3.4.2 Pengukuran Pada Malam Hari
Jika perhitungan dilakukan pada malam hari, maka hasil perhitungan juga akan berbeda, karena stabilitas atmosfer yang berbeda pula. Berikut perhitungan untuk malam hari
Perhitungan 1 bulan
karena stabilitas pada siang hari maupun malam hari pada data 1 bulan sama, yatu D, maka perhitungan 1 bulan pada malam hari sama dengan perhitungan satu bulan pada siang hari.
Perhitungan Musim Hujan
Begitu juga dengan perhitungan malalam hari musim hujan dengan perhitungan siang hari musim hujan, karena stabilitas dan arah angin sama dengan data satu bulan siang hari, sehingga jatuhnya emisi di tempat yang sama, maka perhitungan dispersi gas sama dengan satu bulan pada malam hari.
Perhitungan Musim Kering
Stabilitas angin pada musim kering dengan pengukuran siang hari dan malam hari berbeda. Pengukuran stabilitas angin pada siang hari adalah C, sementara pada malam hari adalah D, sehingga perhitungan emisi gas akan berbeda.
Diketahui :
Parameter Simbol Hasil
Pengukuran Satuan Kecepatan Angin U 10,9 m/s Koefisien y Σy 2500 m Koefisien z Σz 2600 m Jarak sb. X X 7000 m Jarak sb. Z Z 0 m Jarak sb. Y Y 5000 m
Tinggi Stack H 100 m *Z = 0 adalah pengukuran diasumsikan emisi jatuh pada ground level *nilai σy dan σy didapat dari pitagoras antara koordinat reseptor dan koordinat resepien
Dispersi Gas CO2
Diketahui :
Parameter Simbol Hasil
Pengukuran Satuan
Debit aliran emisi gas
buang QQ 1036,6 Ton/tahun 32,9 gr/s X(x,0,0,H) = 𝑄 𝜋.𝜎𝑦.𝜎𝑧.𝑢exp[−( 𝑦2 2𝜎𝑦2+ 𝐻2 2𝜎𝑧2)] = 32,9 3,14.2500.2600.10,9exp[−(50002 2.25002+ 𝐻2 2.26002)] = 1,09 x 10−6 gr/m3 = 1,09 µg/m3 Dispersi gas NO Diketahui :
Parameter Simbol Hasil
Pengukuran Satuan
Debit aliran emisi gas
buang Q 3314,2 Ton/tahun 105,1 gr/s X(x,0,0,H) = 𝑄 𝜋.𝜎𝑦.𝜎𝑧.𝑢exp[−( 𝑦2 2𝜎𝑦2+ 𝐻2 2𝜎𝑧2)] = 105,1 3,14.2500.2600.10,9exp[−(50002 2.25002+ 𝐻2 2.26002)] = 3,49 x 10−6 gr/m3 = 3,49 µg/m3 Dispersi Gas CO Diketahui :
Parameter Simbol Hasil
Pengukuran Satuan
Debit aliran emisi gas buang Q Q 82,8 Ton/tahun 2,63 gr/s X(x,0,0,H) = 𝑄 𝜋.𝜎𝑦.𝜎𝑧.𝑢exp[−( 𝑦2 2𝜎𝑦2+ 𝐻2 2𝜎𝑧2)] = 2,63 3,14.2500.2600.10,9exp[−(50002 2.25002+ 𝐻2 2.26002)] = 8,74 x 10−8 gr/m3 = 0,0874 µg/m3 Dispersi Gas SO2 Diketahui :
Parameter Simbol Hasil
Pengukuran Satuan
Debit aliran emisi gas
buang Q 2518,8 Ton/tahun 79,87 gr/s X(x,0,0,H) = 𝑄 𝜋.𝜎𝑦.𝜎𝑧.𝑢exp[−( 𝑦2 2𝜎𝑦2+ 𝐻2 2𝜎𝑧2)] = 79,87 3,14.2500.2600.10,9exp[−(50002 2.25002+ 𝐻2 2.26002)] = 2,65 x 10−6 gr/m3 = 2,65 µg/m3 Dispersi Gas CH4 Diketahui :
Parameter Simbol Hasil
Pengukuran Satuan
Debit aliran emisi gas
buang Q 33,14 Ton/tahun 1,05 gr/s X(x,0,0,H) = 𝑄 𝜋.𝜎𝑦.𝜎𝑧.𝑢exp[−( 𝑦2 2𝜎𝑦2+ 𝐻2 2𝜎𝑧2)]
= 1,05 3,14.2500.2600.10,9exp[−(50002 2.25002+ 𝐻2 2.26002)] = 3,49 x 10−8 gr/m3 = 0,0349 µg/m3 Perhitungan 1 Tahun
Pengukuran emisi dalam data satu tahun pada siang hari menggunakan stabilitas B yaitu labil sedang, sementara untuk pengukuran malam hari
diasumsikan tutupan awan sebesar 3/8 dengan stabilitas angin D yaitu netral. Karena jatuhnya emisi pada koordinat yang sama dengan perhitungan musim kering, maka perhitungan juga akan sama
Dari semua data perhitunga 1 bulan, musim hujan, musim kering dan 1 tahun pada malam hari, maka dapat dibuat tabulasi sebagai berikut :
Tabel 3.9 Tabulasi hasil perhitungan dispersi emisi gas malam hari
Parameter
Nilai Emisi Gas (µg/m3) 1
Bulan Musim Kering Musim Hujan
1 Tahun CO2 22,9 1,09 22,9 42,3 NO2 73,4 3,49 73,4 135 CO 1,83 0,0874 1,83 3,38 SO2 55,7 2,65 55,7 102 CH4 0,73 0,349 0,73 1,35
Dari data pengukuran siang hari dan malam, maka dapat dibandingkan dengan membuat tabulasi sebagai berikut :
Tabel 3.10 Tabulasi hasil perhitungan pengukuran siang dan malam hari
Parameter
Nilai Emisi Gas (µg/m3) Siang Hari Nilai Emisi Gas (µg/m3) Malam Hari 1 Bulan Musim Kering Musim Hujan 1 Tahun 1 Bulan Musim Kering Musim Hujan 1 Tahun CO2 22,9 4,86 22,9 42,3 22,9 1,09 22,9 42,3 NO2 73,4 15,58 73,4 135 73,4 3,49 73,4 135 CO 1,83 0,39 1,83 3,38 1,83 0,0874 1,83 3,38 SO2 55,7 11,84 55,7 102 55,7 2,65 55,7 102 CH4 0,73 0,156 0,73 1,35 0,73 0,349 0,73 1,35
BAB V PEMBAHASAN
Perhitungan matematika berupa pemodelan sebaran emisi dari stack power plant berbahan bakar batubara terhadap penurunan kualitas udara ambien adalah untuk memprediksi wilayah yang akan terkena dampak sehingga dapat dilakukan evaluasi dalam rangka untuk mengelola dan memantau dampak. Hasil evaluasi dampak tersebut dapat dijadikan dasar untuk membuat suatu program pengelolaan dan pemantauan lingkungan, sehingga dampak terhadap gangguan estetika, kesehatan, dan pertumbuhan tanaman dapat ditekan seminimal mungkin. Pemodelan yang disusun berdasarkan data yang telah diasumsikan sebelumnya. Setelah dilakukan perhitungan 1 bulan, musim hujan, musim kering dan 1 tahun, dapat dilihat penyebaran emisi yang dikeluarkan dari proses pembakaran batu bara.
Setiap perhitungan pada tiap data berbeda-beda. Perbedaan tersebut disebabkan pola iklim berbeda pada siang dan malam khususnya temperatur udara, penyinaran matahari dan kecepatan angin, sehingga mengakibatkan perbedaan kesetabilan atmosfir. Untuk data satu bulan dan musim hujan, angin dominan berhembus dari arah Barat Laut menuju ke arah pusat kota yang jatuh pada radius 18000 m sehingga perhitunga sebaran emisi gas sama. Konsentrasi gas SO2, NO2, CO, CO2 dan CH4 berturut-turut adalah 55,7 µg/m3, 73,4 µg/m3, 1,83 µg/m3, 10,4 µg/m3, 0,73 µg/m3. Jika dilihat, nilai sebaran emisi CH4 paling kecil, hal ini disebabkan karena faktor emisi CH4 juga kecil, begitu juga dengan data lainnya, nilai CH4 pada data lain juga kecil. Untuk perbandingan data 1 bulan, musim hujan, musim kering dan 1 tahun, nilai emisi pada musim kering terlihat paling kecil dibandingkan dengan data lainnya. Jatuhnya emisi pada musim kering dari arah barat menuju pemukiman low income yang berada tepat di sebelah industri batu bara berdiri. Konsentrasi gas SO2, NO2, CO, CO2 dan CH4
berturut-turutadalah 11,84 µg/m3, 15,58 µg/m3, 0,39 µg/m3, 4,86 µg/m3, 0,156 µg/m3.Rendahnya hasil perhitungan ini disebabkan oleh faktor cuaca dan angin.
Kondisi atmosfer pada musim kering menunjukkan tingkat kestabilan yang rendah. Faktor angin juga berpengaruh perhitungan emisi. Pada musim kering, angin yang digunakan bukanlah angin dominan, karena angin dominan tidak mengarah ke dalam kota. Karena itu, semakin rendah kecepatan angin, maka semakin kecil perhitungan emisi gas. Untuk perhitungan satu tahun, angin dominan juga berhembus menuju pemukiman low income dan high income, namun pada perhitungan dilakukan perhitungan emisi untuk pemukiman high income. Sebaran emisi pada data 1 tahun terlihat lebih tinggi dari data lainnya, hal ini juga disebabkan oleh perbedaan kondisi iklim dan angin yang terjadi. Dari data 1 tahun ini, dapat terlihat bahwa pemukiman high income akan mendapatkan efek seberan emisi terbesar di semua parameter pencemar. Utnuk perhitungan malam hari, karena data sebagian besar sama, maka sulit untuk dibandingkan, tetapi jika dilihat dari data musim kering pada pengukuran siang hari dan malam hari, perbedaan yang terjadi tidak begitu jauh berbeda. Pengukuran pada malam hari menjadi lebih kecil, dikarenakan penyinaran matahari yang tidak ada mengakibatkan partikel menjadi lebih cepat jatuh.Untuk Perbedaan hasil pemodelan antara siang dan malam hari disebabkan perbedaan kesetabilan atmosfir sehingga tinggi kepulan,tempertatur, penyinaran matahari dan kecepatan angin, sehingga semakin rendah dan secara gravitasi partikel debu akan semakin cepat jatuh.
Berdasarkan hasil perhitungan, nilai sebaran emisi ini jika dibandingkan dengan baku mutu udara ambien yaitu PP No. 41 Tahun 1999 untuk pengukuran 1 tahun, masih dalam batas yang aman kecuali untuk parameter gas SO2. Menurut PP No. 41 Tahun 1999, baku mutu udara ambien untuk SO2 pada waktu pengukuran 1 tahun adalah 60 µg/m3, sementara pada perhitungan nilai SO2 yang didapat adalah sebesar 102 µg/m3. Jika dibandingkan dengan KepMenLH No. 7 Tahun 2007 tentang baku mutu emisi sumber tidak bergerak bagi ketel uap menggunakan bahan bakar batubara, masih memenuhi baku mutu untuk semua parameter pencemar. Sebagai upaya penanggulangan dan pencegahandampak dari menurunnya kualitas udara yang akan berdampak pada kesehatan manusia dan makhluk hidup disekitarnya, perlu dilakukan pengendalian. Pengendalian yang
mungkin dilakukan adalah menggunakan teknologi tepat guna untuk menekan emisi yang dikeluarkan oleh cerobong. Salah satu teknologi yang dapat dimanfaatkan adalah FGD (Flue Gas Desulfurization) adalah alat yang berguna untuk menghilangkan/mereduksi Sulfur Dioksida (SO2) dari flue gas (gas buang) hasil pembakaran batubara PLTU.Hasil samping proses FGD disebut gipsum sintetis karena memiliki senyawa kimia yang sama dengan gipsum alam. Gipsum tersebut dapat digunakan untuk bahan bangunan. Reaksi pembentukan asam pada FGD adalah sebagai berikut:
SO2 (gas) + H2O + ½O2 (gas)→ SO42- (solid) + 2H+ HCO3- + H+ → H2O + CO2 (gas)
Selain itu, untuk mencegah terjadinya dampak yang lebih buruk lagi akibat penurunan kualitas udara, dapat juga digunakan alatElectrostatic precipitation. Alat ini memiliki teknik pemisahan partikel padat dan tetesan kecil cairan dari gas terpolusi yang paling efisien. Gas yang mengandung partikel debu dilewatkan melalui daerah yang dialiri listrik bertegangan 50.000 Volt antara dua elektroda dengan polaritas berlawanan.Efesiensi alat ini dipengaruhi oleh laju alir gas yang melalui sistem elekroda, temperatur gas, konsentrasi debu, dan ukuran partikel. Alat ini mampu memisahkan partikel berdiameter di bawah 10 nm dengan efisiensi mencapai 99,5%. Walaupun biaya instalasi dan pemeliharaan alat ini cukup mahal, namun biaya operasinya murah karena menggunakan konsumsi energi yang rendah. Rasio kebutuhan energi untuk electrostatic precipitator mendekati 50% apabila dibandingkan dengan sistem wet scrubbing dan 25% apabila dibandingkan dengan sistem bag filter.
BAB V KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Hasil perhitungan sebaran emisi dengan data satu bulan dan musim hujan pada siang hari, nilai konsentrasi gas SO2, NO2, CO, CO2 dan CH4 berturut-turut adalah 55,7 µg/m3, 73,4 µg/m3, 1,83 µg/m3, 10,4 µg/m3, 0,73 µg/m3
2. Hasil perhitungan sebaran emisi dengan data musim kering, nilai konsentrasi gas SO2, NO2, CO, CO2 dan CH4 berturut-turut adalah 11,84 µg/m3, 15,58 µg/m3, 0,39 µg/m3, 4,86 µg/m3, 0,156 µg/m3
3. Hasil perhitungan sebaran emisi dengan data satu tahun, nilai konsentrasi gas SO2, NO2, CO, CO2 dan CH4 berturut-turut adalah 55,7 µg/m3, 135 µg/m3, 3,38 µg/m3, 42,3 µg/m3, 1,35 µg/m3
4. Hasil perhitungan sebaran emisi dengan data musim kering pada malam hari, nilai konsentrasi gas SO2, NO2, CO, CO2 dan CH4 berturut-turut adalah 2,65 µg/m3, 3,49 µg/m3, 0,0874 µg/m3, 1,09 µg/m3, 0,349 µg/m3
5. Hasil perhitungan sebaran emisi untuk data satu bulan, musim hujan dan satu tahu sama dengan perhitungan pada siang hari karena stabilitas dan koordinat jatuhnya emisi yangsama.
6. Perbedaan hasil pemodelan antara siang dan malam hari disebabkan perbedaan kesetabilan atmosfir sehingga tinggi kepulan, tempertatur, penyinaran matahari dan kecepatan angin berbeda.
7. Nilai sebaran emisi ini jika dibandingkan dengan baku mutu udara ambien yaitu PP No. 41 Tahun 1999 untuk pengukuran 1 tahun, masih dalam batas yang amankecuali untuk parameter gas SO2.
8. Jika dibandingkan dengan KepMenLH No. 7 Tahun 2007 tentang baku mutu emisi sumber tidak bergerak bagi ketel uap menggunakan bahan bakar batubara, masih memenuhi baku mutu untuk semua parameter pencemar.
9. Pengendalian yang dapat dilakukan adalah penggunaan alat FGD untuk mereduksi gas SO2 dan Electrostatic precipitation untuk menekan emisi partikulat