INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
1. Penukar Kation ( Cation exchanger )
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar
7.6.28 Tangki Utilitas (TU)
Fungsi : Menampung air domestik sebelum didistribusikan Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-53 grade B
Kondisi operasi : Temperatur = 30°C, tekanan = 1 atm
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 10,124 m3 Diameter : 2,581 m
Tinggi : 1,936 m
Tebal dinding : 1 3/8 in.
7.6.29 Pompa Domestik (PU-15)
Fungsi : Memompa air dari tangki utilitas -02 ke kebutuhan domestik
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Commercial steel
Daya motor : 0,25Hp
7.6.30 Deaerator (DE)
Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C
Kondisi operasi : Temperatur = 90°C, tekanan = 1 atm
Jumlah : 1 unit Kapasitas : 86,426 m3 Silinder - Diameter : 2,807 m - Tinggi : 4,2105 m - Tebal : 1 1/2 in
Tutup
- Diameter : 2,807 m - Tinggi : 0,70175 m - Tebal : 1 1/2 in
7.6.31 Pompa Deaerator (PU-17)
Fungsi : Memompa air dari deaerator ke ketel uap Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Commercial steel
Daya motor : 0,3Hp
7.6.32 Ketel Uap (KU)
Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses Jenis : Ketel pipa air
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 2030,7098kg/jam Panjang tube :18 ft
Diameter tube :1 ½ in Jumlah tube : 164 buah Daya motor : 115,75 Hp
7.7Unit Pengolahan Limbah
Dalam kegiatan industri, air limbah akan mengandung zat-zat atau kontaminan yang dihasilkan dari sisa bahan baku, sisa pelarut atau bahan aditif, produk terbuang atau gagal, pencucian dan pembilasan peralatan, blowdown beberapa peralatan seperti kettle boiler dan sistem air pendingin, serta sanitary wastes. Agar dapat memenuhi baku mutu, industri harus menerapkan prinsip pengendalian limbah secara cermat dan terpadu baik di dalam proses produksi (in-pipe pollution prevention) dan setelah proses produksi (end-pipe pollution prevention).
Pengendalian dalam proses produksi bertujuan untuk meminimalkan volume limbah yang ditimbulkan, juga konsentrasi dan toksisitas kontaminannya. Sedangkan pengendalian setelah proses produksi dimaksudkan untuk menurunkan kadar bahan pencemar sehingga pada akhirnya air tersebut memenuhi baku mutu yang sudah ditetapkan. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah (Hidayat, 2008).
Pengontrolan air limbah (wastewater) haruslah dimulai dengan suatu pengertian akan sumbernya dan efek yang terjadi dengan adanya polutan yang terdapat didalamnya. Lalu dilanjutkan dengan langkah penganalisaan sumber polutannya (Pohan, 2010). Pada pabrik pembuatan asetanilida, unit pengolahan limbah dirancang untuk mengubah suatu kondisi air limbah yang merupakan buangan dari berbagai proses menjadi kondisi yang dapat diterima oleh lingkungan disekitarnya. Sehingga aman dan tidak mencemari lingkungan. Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan asetanilida ini meliputi :
1. Limbah proses seperti buangan uap evaporator (V-210), mother liquor dari alat sentrifuse (H-230) dan uap air dari rotary dryer (D-240).
2. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik. Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik. 3. Limbah domestik
Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair.
4. Limbah laboratorium
Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses.
Pengolahan limbah cair pada pabrik pembuatan asetanilida ini dilakukan dengan menggunakan sistem activated sludge (sistem lumpur aktif), mengingat
cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah (20 – 30 mg/l) (Perry, 1997).
Tabel 7.7 Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri
No. Parameter Satuan Kadar
Maksimum 1 pH - 6-9 2 TSS mg/L 150 3 BOD mg/L 50 4 COD mg/L 100 5 Sulfida mg/L 1 6 Amonia (NH3-N) mg/L 20 7 Fenol mg/L 1
8 Minyak & Lemak mg/L 15
9 MBAS mg/L 10 10 Kadmium mg/L 0,1 11 Krom Heksavalen (CR6+) mg/L 0,5 12 Krom Total (Cr) mg/L 1 13 Tembaga (Cu) mg/L 2 14 Timbal (Pb) mg/L 1 15 Nikel (Ni) mg/L 0,5 16 Seng (Zn) mg/L 10
17 Kuantitas Air Limbah Maksimum
0,8 L/detil per Ha
Lahan Kawasan Terpakai
(Sumber : Kementerian Negara Lingkungan Hidup, 2010)
Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah
Diperkirakan jumlah air buangan pabrik :
2. Limbah domestik dan kantor
Diperkirakan air buangan tiap orang untuk :
- domestik = 10 ltr/hari (Metcalf & Eddy, 1991)
- kantor = 20 ltr/hari (Metcalf & Eddy,
1991)
Jadi, jumlah limbah domestik dan kantor
= 100 x (20 + 10) ltr/hari x 1 hari / 24 jam = 125 ltr/jam
3. Laboratorium = 30 liter/jam
Total air buangan = 120.000 + 125 + 30
= 120.155 liter/jam = 120,155 m3/jam ≈ 121 m3/jam
Bak Penampungan Tangki Sedimentasi Awal Bak Netralisasi Kolam Aerasi Tangki Sedimentasi Akhir
Gambar 7.1 Pengolahan Air Limbah Pada Pabrik Pembuatan Asetanilida
7.7.1 Bak Penampungan
Bak Penampungan berfungsi untuk tempat menampung air buangan pabrik asetanilida untuk sementara sebelum diolah lebih lanjut.
Laju volumetrik air buangan = 121 m3/jam Waktu penampungan air buangan = 15 hari
Volume air buangan = 121 x 15 x 24 = 43560 m3 Bak terisi 90 % maka volume bak =
9 , 0 43560
= 48400 m3 Jika digunakan 8 bak penampungan maka :
= 6050 m3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak (p) = 1,5 x lebar bak (l) - tinggi bak (t) = lebar bak (l) Maka : Volume bak = p x l x t 6050 m3 = 1,5l x l x l
l = 15,918 m Jadi, panjang bak = 23,877 m Lebar bak = 15,918 m Tinggi bak = 15,918 m Luas bak = 380,074 m2
7.7.2 Bak Pengendapan Awal
Bak pengendapan awal berfungsi untuk menghilangkan padatan dengan cara pengendapan dan merupakan proses sedimentasi awal sebelum diolah dengan sistem Activated Sludge (lumpur aktif).
Laju volumetrik air buangan = 121 m3/jam = 2904 m3/hari
Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari (Perry, 1997)
Volume bak (V) = 2904 m3/hari x 0,083 hari = 241,032 m3 Bak terisi 90 % maka volume bak =
9 , 0 032 , 241 = 267,813 m3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l) - tinggi bak (t) = lebar bak (l) Maka: Volume bak = p x l x t
267,813 m3 = 2l x l x l
l = 5,116 m = 5,2 m Jadi, panjang bak = 10,4 m
Lebar bak = 5,2 m Tinggi bak = 3 m
Luas bak = 54,08 m2
7.7.3 Bak Netralisasi
Sebagian besar limbah cair dari industri mengandung bahan bahan yang bersifat asam (acidic) ataupun basa (alkaline) yang perlu dinetralkan sebelum dibuang kelingkungan. Netralisasi adalah penambahan basa (alkali) pada limbah yang bersifat asam (Rahayu,2009). Netralisasi biasanya tidak dibutuhkan jika pH sudah mencapai pH netral (7), netralisasi hanya dibutuhkan untuk mengubah pH hingga mencapai nilai yang dapat diterima (Andrianjati, 2011).
Volume total limbah :
Volume limbah = 121×1×24 = 2904 m3
/hari Bak terisi 90 % maka volume bak =
9 , 0 2904
= 3226,6667 m3/hari Direncanakan ukuran bak sebagai berikut:
- panjang bak, p = 2 × lebar bak, l
- tinggi bak, t = 1,5 m maka;
Volume bak = p×l×t
3226,6667 m3 = 2l×l×1,5 l = 10,246 m
Jadi, panjang bak = 20,492 m Lebar bak = 10,246 m Tinggi bak = 15,369 m Luas bak = 209,961 m2 Menentukan kebutuhan Na2CO3 ;
Air buangan pabrik yang mengandung bahan organik diperkirakan mempunyai pH 4-5, yang dipengaruhi oleh bahan baku yang bersifat asam (asam asetat). Untuk menetralkan limbah diinjeksikan larutan soda abu (Na2CO3) agar
diperoleh pH netral. Kebutuhan Na2CO3 untuk menetralkan pH air limbah
berdasarkan data pada Lab. Analisa FMIPA USU (1999) adalah 0,15 gr Na2CO3/
30 ml air limbah yang bersifat asam.
Jumlah air buangan : 3226,6667 m3/hari = 3226,6667L/hari Kebutuhan Na2CO3 :
= (3226,6667L/hari) x (15 mg/L) x (1 kg/ 106 mg) x (1 hari/ 24 jam) = 0,00102 kg jam
7.7.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif)
Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis (lumpur yang mengandung biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur yang mengandung O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur
campuran. Flok biologis ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme ini sehingga akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi.
Data:
Laju volumetrik (Q) air buangan = 121 m3/jam = 767.149,68 gal/hari
BOD5 (So) = 783 mg/l
Efisiensi (E) = 95 % (Metcalf & Eddy, 1991) Koefisien cell yield (Y) = 0,8 mg VSS/mg BOD5 (Metcalf & Eddy,
1991)
Koefisien endogenous decay (Kd) = 0,025 hari-1 (Metcalf & Eddy,
1991)
Mixed Liquor Suspended Solid = 441 mg/l 2004)
Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (X) = 353 mg/l
Waktu tinggal sel (θc) = 10 hari
1. Penentuan BOD Effluent (S) x100 S S S E o o −
= (Metcalf & Eddy,
1991)
95 = 783 – S x 100 783
S = 39,15 mg/l
2. Penentuan Volume Tangki Aerator (Vr) ) .θ k X(1 S) .Q.Y(S θ Vr c d o c + −
= (Metcalf & Eddy,
1991) Vr 10) x 0,025 mg/l)(1 (353 39,15)mg/l 0,8)(783 gal/hari)( 149,68 hari)(767. (10 + − = = 10.345.958,79 gal = 39.164,0186 m3 3. Penentuan Ukuran Tangki Aerasi
Direncanakan tinggi cairan dalam aerator = 14,57 m (Metcalf & Eddy, 1991)
Perbandingan lebar dan tinggi cairan = 1,5 : 1 (Metcalf & Eddy, 1991)
Jadi, lebar = 1,5 x 14,57 m = 21,855 m Direncanakan digunakan 5 bak aerasi
Maka : Volume 1 bak = 1/5 . 39.164,0186 m3 = 7832,8037 m3
V = p x l x t
7832,8037 m3 = p x 21,855 m x 14,57 m p = 24,5984 m
Faktor kelonggaran = 0,5 m di atas permukaan air (Metcalf & Eddy, 1991)
Jadi, ukuran tangki aerasi sebagai berikut: Panjang = 24,5984 m
Lebar = 21,855 m
Tinggi = (14,57 + 0,5 )m = 15,07 m 4. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr)