PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF SEMI CAIR DENGAN CARA SEMENTASI
Bambang Sugito, Irwan Santoso Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ABSTRAK
PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF SEMI CAIR DENGAN CARA SEMENTASI : Telah dilakukan pengolahan limbah radioaktif semi cair dengan cara sementasi.
Limbah cair yang ditimbulkan dari dekomisioning fasilitas pemurnian asam fosfat telah diolah dengan proses biooksidasi menjadi limbah sludge radioaktif yang mengandung uranium. Limbah tersebut diimobilisasi melalui proses pemadatan menggunakan matriks semen, agar mudah dalam penyimpanan, monitoring serta menjamin keselamatan pekerja dan lingkungan. Limbah semi cair dimasukkan dalam shell beton 950 l ditambah semen Portland tipe 1 dan pasir dengan perbandingan 600 kg semen dan 400 kg pasir. Pengambilan sampel adonan campuran limbah semi cair, semen dan pasir diperlukan untuk mengetahui kuat tekan dan densitas hasil adonan tersebut. Sebelum dibawa ke tempat penyimpanan sementara shell beton diberi label yang berisi antara lain : paparan radiasi permukaan, paparan radiasi pada jarak 1m, asal limbah dan tanggal proses. Selama tahun 2012 telah diolah sebanyak 3.561 l semi cair (sludge) menggunakan 6 shell beton 950 l. Hasil pengukuran paparan pada jarak 1 m dan kontak permukaan setelah sementasi masih jauh lebih kecil dari yang dipersyaratkan IAEA.
Kata kunci : imobilisasi limbah radioaktif, semen, beton mix
ABSTRACT
SEMI LIQUID RADIOACTIVE WASTE TREATMENT BY CEMENTATION : There
have been semi-liquid radioactive waste treatment by cementation. The liquid waste arising from decommissioning phosphoric acid purification facilities have been treated with sewage sludge into the biooksidation containing radioactive uranium. The waste is immobilized through the process of solidification using cement matrix, for easy storage, monitoring and ensuring the safety of workers and the environment. Semi-liquid waste included in the concrete shell plus 950 l of type 1 Portland cement and sand in the ratio of 600 kg cement and 400 kg of sand. Sampling semi liquid dough mixed waste, cement and sand is required to determine the compressive strength and density of the mixture results. Before being taken to a temporary storage area labeled concrete shell that contains, among others: the surface radiation exposure, radiation exposure at a distance of 1m, and the date of the original waste. During the year 2012 has been treated as l 3561 semi-liquid (sludge) using 6 950 l concrete shell. The results of measurements of exposure at a distance of 1 m and the contact surfaces after cementation is still much smaller than that required by the IAEA.
.
Keywords: immobilization of radioactive waste, cement, betonmix
PENDAHULUAN
Limbah radioaktif adalah zat radioaktif dan bahan serta peralatan yang terkena zat radioaktif atau menjadi radioaktif karena pengoperasian instalasi nuklir, yang tidak dapat digunakan lagi. Pusat Teknologi Limbah Radioaktif (PTLR) adalah unit organisasi di bawah Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) yang bertugas melaksanakan penelitian dan pengembangan teknologi pengelolaan limbah radioaktif dalam rangka mendukung pengembangan industri nuklir dan
aplikasi iptek nuklir dalam berbagai bidang pembangunan. PTLR juga merupakan pelaksana pengelolaan limbah radioaktif dari seluruh wilayah Indonesia.
Limbah Sludge radioaktif dari dekomisioning fasilitas PAF-PKG mengandung uranium dan anak luruhnya termasuk kriteria limbah pemancar alfa umur panjang aktivitas rendah. Limbah tersebut harus diisolasi guna melindungi masyarakat dan lingkungan dari dampak radiasi. Isolasi limbah radioaktif dilakukan dengan cara imobilisasi melalui proses solidifikasi (pemadatan) dengan suatu bahan matriks, sehingga diperoleh blok hasil solidifikasi yang limbah radioaktifnya terkungkung dan terisolasi di dalamnya.
Fasilitas Pemurnian Asam Fosfat PT Petrokimia Gresik (PAF -PKG) berfungsi untuk mengambil uranium dari umpan asam fosfat dengan proses ekstraksi menggunakan pelarut organik dalam kerosin. Proses ini menghasilkan limbah berupa gunk yaitu endapan di dalam larutan organik, sedikit mengandung fase air, kerosin dan asam fosfat. Kegiatan dekomisioning PAF-PKG menghasilkan pula limbah uranium dan logam berat (dalam gunk)[1]. Semua limbah tersebut yang bersifat radioaktif telah dikirim ke PTLR dan akan diolah. Limbah yang mengandung kerosene inilah limbah terakhir dari PAF – PKG yang akan diolah menggunakan shell beton 950 l di PTLR – BATAN.
DASAR TEORI
Proses sementasi (imobilisasi dengan semen) adalah merubah bentuk limbah menjadi bentuk padat untuk mengurangi kemampuan pindah/ migrasi dari radionuklida karena proses alamiah selama penyimpanan dan pembuangan. Kualitas blok beton hasil limbah olahan ditunjukkan dengan parameter uji densitas, uji kuat tekan dan uji pelindihan. Kualitas blok beton yang baik harus memenuhi standar IAEA (International Atomic Energy Agency)[2] yaitu :
- Densitas : 1,70 – 2,50 g.cm-3
- Kuat tekan blok beton yang telah berumur 28 hari : 20,0 – 50,0 N.mm-2
- Laju lindih radionuklida terimobilisasi dalam beton : 1,70 . 10-1- 2,50 . 10-4 g.cm-2.hari-1
Semakin besar densitas maka akan semakin besar daya tahan terhadap radiasi, pengukuran densitas dilakukan dengan penimbangan dan pengukuran dimensi contoh blok beton hasil limbah olahan, dengan persamaan :
ρ = m/V
dimana : ρ = berat jenis (g/cm3) m = massa (g)
V = volume (cm3)
Kuat tekan sampel diukur menggunakan alat tekan“ Paul Weber” dengan cara memberi tekanan maksimum yang dapat ditahan oleh sampel blok beton limbah olahan sampai hancur. Kuat tekan dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:
σ = P maks/ A
dimana : σ = kuat tekan (N/mm2)
(N)
A = luas penampang sampel (mm2)
Laju pelindihan merupakan variabel yang menyatakan kecepatan pelepasan suatu radionuklida yang terimobilisasi sebagai akibat kontak dengan air atau larutan pelindih lainnya. Laju lindih tergantung dari komposisi blok beton, geometri dan homogenitasnya.
Laju pelindihan dapat ditentukan dengan persamaan : At x Mo
R = --- Ao x S x t
Dimana : R = laju pelindihan (g/cm2 hari)
At = aktivitas yang terlindih selama t hari (μCi)
Mo = massa awal sampel (g) Ao = aktivitas awal sampel (μCi) S = luas permukaan sampel (m2) t = waktu lindih (hari)
Untuk kelancaran proses pengolahan limbah tersebut diperlukan shell beton 950 l, semen portland tipe 1 dan pasir sesuai kebutuhan. Selain itu peralatan proses unit sementasi juga harus dicek dan dilakukan perawatan untuk menjamin kelancaran proses pengolahan tersebut. Pada saat proses sementasi hal utama yang memerlukan perhatian adalah faktor keselamatan, baik keselamatan radiasi maupun non radiasi. Potensi bahaya radiasi yang sangat perlu mendapat perhatian adalah ketika pengisian resin ke shell 950 liter, hal ini karena pengisian dilakukan secara manual, sehingga petugas radiasi harus menggunakan pakaian kerja secara lengkap, yaitu jas lab, sepatu kerja, sarung tangan karet, penutup kepala, masker dan kaca mata. Potensi bahaya yang kedua adalah saat pengambilan cuplikan untuk membuat benda uji dari hasil olahan. Uap yang keluar dari campuran resin , air , pasir dan semen akan terhirup karena posisi pengambilan sampel harus naik ketangga dimulut shell beton 950 l. Hal ini harus diantisipasi dengan peralatan yang lengkap. Potensi bahaya non radiasi yang berbahaya adalah debu semen, ini terjadi ketika pengisisan semen ke silo semen, sebelum ditimbang dan dimasukkan ke Mixer. Partikel debu semen yang sangat halus masih bisa menembus masker, ini bisa dibuktikan setiap selesai proses pengisian semen pekerja radiasi akan menemukan debu semen disekitar hidung. Hal ini bisa dikurangi resikonya dengan bekerja secara bergantian.
TATA KERJA
Bahan, Peralatan, dan Waktu Kegiatan
Bahan yang digunakan adalah : semen portland type 1, pasir, beton mix, detergent, limbah sludge mengandung kerosen yang ditimbulkan dari
dekomisioning fasilitas Pemurnian Asam Fosfat – Petrokimia Gresik, , cetakan blok limbah dari pipa PVC. Peralatan yang digunakan adalah : Shell beton 950l, forklift, kunci ring / pas 19, palu, sendok semen dan perlatan yang sejenis. Kegiatan ini dilakukan di Sub Bidang Pengolahan Limbah Cair, Bidang Teknologi Pengolahan Limbah Radioaktif, Pusat Teknologi Limbah Radioaktif, BATAN pada tahun 2012.
METODE KEGIATAN
Limbah dari PAF-PKG dikategorikan sebagai limbah semi cair karena terdiri dari campuran sludge dan cairan. Pengolahan limbah semi cair dilakukan dengan cara sementasi di dalam shell beton 950 liter. Sebelum proses pengolahan limbah semi cair dilaksanakan, lebih dahulu dilakukan pengecekan seluruh peralatan agar tidak ada gangguan selama proses pengolahan limbah berlangsung. Dilakukan juga pembersihan tool holder unit sementasi dari bekas adonan semen, pasir dan limbah yang sudah mengering. Pengecekan kondisi peralatan penimbangan material beton kering (mixer M33106) juga dilakukan, telah dilakukan perbaikan pada pneumatik valve mixer. Perbaikan kebocoran pada hidrolik dumper mixer sistem hidrolik yang mengendalikan gerakan membuka dan menutup damper timbangan sudah dilakukan perbaikan. Setelah dipastikan seluruh peralatan proses berfungsi baik maka proses pengolahan siap dilaksanakan[3].
Campuran sludge dan cairan dalam drum HDPE ( High Dencity
Polyethylen ) 150 liter dimasukkan manual kedalam shell beton 950 liter. Telah dilakukan percobaan pendahuluan sementasi limbah sludge dalam skala laboratorium, diperoleh data bahwa perbandingan yang terbaik antara sludge dengan cairan adalah 5:2 (v/v). Dalam satu shell beton, jumlah maskimum limbah adalah 350 liter dan volume sisanya akan diisi oleh campuran semen, pasir, dan air. Drum HDPE berisi limbah diletakkan di atas pallet kemudian dengan menggunakan forklift, pallet tersebut diposisikan di atas shell beton. Drum HDPE dimiringkan posisinya sehingga limbah dapat dituang ke dalam shell beton serta dikuras dengan sekop agar tidak ada limbah yang tertinggal. Selanjutnya, dilakukan penambahan detergen merk percil sebanyak 1 boks ( @ 3 kg) dan beton mix 1 liter untuk setiap shell beton.
Semen dan pasir dimasukkan kedalam silo secara manual, persediaan pasir dan semen dipastikan cukup untuk mengolah limbah dalam 6 buah shell yang telah disiapkan. Proses pencampuran resin, pasir, semen dan air dilakukan di dalam ruang Hot Cell R.4.0.01. Pengadukan adonan dilakukan dengan cara menghidupkan meja putar sehingga shell beton berputar secara konstan. Tool
Holder (pengaduk) diturunkan, dan kedalaman pengaduk diatur sehingga limbah, semen, pasir dan air menjadi adonan yang homogen. Setelah adonan menjadi homogen Tool Holder dinaikkan dan motor penggetar dihidupkan agar adonan yang menempel pada pengaduk turun ke shell beton. Trolley dijalankan keluar ruang Hot Cell dan dilakukan pengambilan cuplikan untuk uji tekan, densitas dan lindih[4]. Langkah akhir penyempurnaan proses sementasi adalah dengan menge‘seal’ tutup shell beton dengan adonan pasir dan semen sehingga shell beton menjadi tertutup permanen. Sebelum disimpan di Interim Storage shell
beton diberi nomor dan dipasang label yang berisi antara lain asal limbah, paparan kontak dan pada jarak 1 meter serta tanggal pengolahan[5]. Pelaksanaan sementasi dimulai tanggal 17 s.d. 23 september 2012 dengan kapasitas 1 buah
shell beton per hari.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Jumlah limbah semi cair ( sludge) yang berasal dari PT. Petrokimia Gresik sebanyak 3.561 liter ditampung dalam drum HDPE sebanyak 23 drum dengan isi bervariasi antara endapan dan cairan. Limbah yang berwarna hitam dan berbau tajam sangat tidak nyaman bagi pegawai yang bekerja disekitar lokasi penyimpanan. Untuk itu perlu segera diolah, dirubah bentuknya menjadi bentuk solid sehingga risiko dalam penyimpanan dapat dikurangi [6]. Immobilisasi dalam
shell beton 950 liter menjadi pilihan karena disesuaikan dengan ketersediaan peralatan.
Tabel 1. Data limbah sebelum diolah
Nomor Shell ISI (No Wadah HDPE)
Jumlah Limbah (Liter)
Padatan Cairan 84 C 27 136 0 54 136 0 85 C 98 136 0 11 112.5 67.5 86 C 101 155.5 19.5 12 75 100 87 C 100 97 78 10 125 75 30 39 136 88 C 26 19.5 155.5 28 78 19.5 61 19.5 155.5 13 100 75 89 C B 119 1,331 TOTAL 1,348 2,213
Tabel 1. memperlihatkan bahwa jumlah limbah dalam tiap shell beton bervariasi jumlahnya, hal ini dikarenakan karena kesulitan untuk mengukur dan mengatur volume limbah dalam drum HDPE. Pemilihan drum HDPE yang dituang isinya diatur sedemikian rupa sehingga dalam satu drum HDPE dituang dalam satu shell beton.
Tabel 2. Data Hasil Sementasi Limbah Semi Cair PT Petrokimia Gresik
Nomor Shell
Paparan (μSv/jam)
sebelum diolah setelah diolah
permukaan jarak 1 m permukaan jarak 1 m
84 C 1,19 0,58 0,031 0,025 1,12 0,71 85 C 0,86 0,75 0,032 0,020 1,02 0,54 86 C 0,80 0,58 0,031 0,024 0,81 0,60 87 C 0,68 0,59 0,026 0,019 0,38 0,20 4,02 3,00 88 C 0,54 0,37 0,026 0,022
0,60 0,56
0,46 0,42
0,44 0,38
89 C 2,529 1,629 0,030 0,026
Tabel 2. memperlihatkan bahwa paparan radiasi permukaan maupun pada jarak 1 meter pada tiap shell bervariasi, tetapi tidak terlalu berbeda jauh, yang tertinggi hanya pada shell nomer 89C. Terlihat jelas bahwa telah terjadi penurunan paparan radiasi pada permukaan dan jarak 1 meter pada limbah hasil olahan, sehingga lebih aman bagi pekerja masyarakat dan lingkungan.
Gambar 2. Shell beton 950 l hasil olahan KESIMPULAN
Proses pengolahan limbah semi cair (campuran sludge dan cairan) dari PT Petrokimia Gresik berjumlah 3.561 liter dalam 23 drum HDPE ke dalam 6 buah
shell beton 950 liter. Proses imobilisasi limbah sludge yang mengandung uranium dan kerosen menggunakan matriks semen telah selesai dilakukan dalam 6 buah
shell beton 950 l dan diberi nomor 84C, 85C, 86C, 87C, 88C dan 89C. Proses imobilisasi telah sesuai dengan Prosedur Kerja dan Instruksi Kerja yang tersedia, hasil pengukuran paparan pada jarak 1 m dan kontak permukaan setelah sementasi masih jauh lebih kecil dari yang dipersyaratkan IAEA yaitu 2.5 x 10-2mSv/jam. Hasil olahan limbah sludge dari PAF - PKG telah disimpan di Interim Storage. Hasil pengukuran paparan radiasi setelah proses sementasi pada jarak 1m adalah 0.019 – 0.026μSv/jam
DAFTAR PUSTAKA
[1.] SALIMIN Z., GUNANDJAR, dan ACHMAD ZAID, “Pengolahan Limbah Radioaktif Cair Organik Dari Kegiatan Dekomisioning Fasilitas Pemurnian Asam Fosfat Petrokimia Gresik Melalui Proses Oksidasi Biokimia”,
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Lingkungan VI, ITS, Surabaya, 2009
[2.] BATAN-TECHNICATOME, System Note “ Solid, Semi Solid, Liquid waste Treatment”, WSPG 330 NSN 9001, Paris, 1986
[3.] Juklak dan Protap Pengoperasian Unit Sementasi, BPLR-P2PLR, Serpong 1990
[4.] BAHDIR JOHAN,” Teknik dan Standar Uji Produk Sementasi Limbah Radioaktif,” PTLR – BATAN, Serpong 1997/1998
[5.] BAHDIR JOHAN.” Imobilisasi konsentrat limbah cair aktivitas rendah (LCAR) dengan matriks semen”Serpong,16 Oktober 1990
[6.] AYI MUZIYAWATI DKK.” Pengaruh Kandungan Limbah Tanah dari PT. TASUMA Terhadap Kekuatan Fisika dan Kimia Beton Limbah,” PTLR, Serpong 2005
