PROSES PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF CAIR SECARA EVAPORASI DAN SEMENTASI
Irwan Santoso, Bambang Sugito, Tri Salyo, Suparno
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ABSTRAK
PROSES PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF CAIR SECARA EVAPORASI DAN SEMENTASI : Telah dilakukan serangkaian kegiatan dalam rangka pengolahan limbah cair dan semi cair. Kegiatan pengolahan limbah cair dan semi cair bertujuan untuk mereduksi volume, mengungkung limbah dan mempermudah dalam penanganan pada tahap pengelolaan selanjutnya. Kegiatan meliputi pengadaan barang, perawatan, persiapan limbah dan pengolahan limbah. Pengadaan barang berupa bahan, spare part dan alat pendukung. Pelaksanaan perawatan merupakan langkah pertama yang dilakukan untuk menjaga kesiapan peralatan sebelum digunakan untuk pengolahan. Limbah cair dari PT Batan Teknologi Persero ditampung dalam tangki penyimpanan limbah mentah R2201C dan R2201D pada unit evaporasi. Limbah semi cair (campuran sludge dan cairan) dari PT Petrokimia Gresik (PKG) diimobilisasi menggunakan matriks semen di dalam shell beton 950 liter. Pada tahun 2012 telah dilakukan imobilisasi limbah semi cair dari PT PKG sebanyak 3.561 liter kedalam 6 buah Shell Beton 950 liter. Telah ditampung sebanyak 120,4 m3 limbah cair yang akan diolah secara evaporasi.
Kata kunci : limbah cair, limbah semi cair, evaporasi, sementasi,
ABSTRACT
TREATMENT PROCESS OF LIQUID RADIOACTIVE WASTE BY EVAPORATION AND CEMENTATION. A series of activities according to the treatment of liquid and semi liquid
radioactive waste was done. The objective of the treatment was to reduce a volume, to immobilize, and to make handling easier on the next step of waste management. The series of activities include procurement, maintenance, preparation and waste treatment was done. Procurement of goods is the purchase, spare parts and support equipment was carried out. The maintenance is the first step for ensure the readiness of the equipment for waste processing. Liquid radioactive waste from PT Batan Teknologi Persero was collected in a storage tank R2201C and R2201D at the evaporation unit. A semi-liquid waste (a mixture of sludge and liquids) from PT Petrokimia Gresik Persero (PKG) was immobilized using cement matrix in the 950 liters concrete shell. In the year 2012, the 3561 liters semi-liquid waste has been immobilized into 6 pieces 950 liters concrete shell. There was 120.4 m3 liquid radioactive waste was stored and would be treated by evaporation.
Keywords: liquid radioactive waste, semi liquid radioactive waste, evaporation, cementation
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 satu-satunya pelaksana pengelolaan limbah radioaktif dari seluruh wilayah Indonesia. Pengelolaan limbah radioaktif dilaksanakan untuk mencegah timbulnya bahaya radiasi terhadap pekerja, anggota masyarakat dan lingkungan hidup.
Tujuan kegiatan ini adalah untuk melakukan proses pengolahan limbah radioaktif cair dan semi cair secara evaporasi dan sementasi sehingga diperoleh limbah radioaktif olahan (blok limbah) yang siap disimpan di fasilitas penyimpanan sementara limbah radioaktif dengan selamat dan aman.
Pada kegiatan tahun 2012, pengelolaan limbah radioaktif cair (dan semi cair ) dilakukan untuk limbah yang berasal dari Fasilitas Pemurnian Asam Petrokimia Gresik (PAF-PKG) dan PT Batan Teknologi Persero (PT Batek) dengan spesifikasi limbah sebagai berikut :
a) Limbah radioaktif dari PAF-PKG[1,2]
Fasilitas pemurnian asam fosfat PT Petrokimia Gresik (PAF-PKG) berfungsi untuk mengambil uranium dari umpan asam fosfat dengan proses ekstraksi menggunakan pelarut organik campuran D2EHPA (Di 2-ethylhexyl phosporic acid) dan TOPO (triocthyl phosphine oxide) dalam kerosin. Proses ini menghasilkan limbah berupa gunk yaitu endapan di dalam larutan organik, sedikit mengandug fase air, kerosin dan asam fosfat. Kegiatan dekomisioning PAF-PKG menghasilkan pula limbah sludge yang mengandung uranium dan logam berat (dalam gunk). Semua limbah tersebut yang bersifat radioaktif telah dikirim ke PTLR dan akan diolah dengan sementasi.
b) Limbah radioaktif dari PT Batek[3,4]
PT Batan Teknologi melakukan proses fisi dengan bahan uranium U-235 untuk memperoleh radioisotop. Proses tersebut menghasilkan empat fraksi produk fisi. Dua fraksi produk fisi bisa diolah lebih lanjut untuk menghasilkan radioisotop yang diperlukan sedangkan 2 fraksi lainnya dianggap limbah proses fisi. Radioisotop Cs-137 yang terdapat dalam fraksi limbah pasca iradiasi berupa limbah radioaktif cair RFW (radiation fission waste) tercampur dengan radioisotop hasil fisi lainnya. Limbah radioaktif cair tersebut dikirim ke PTLR untuk dilakukan pengolahan.
Imobilisasi limbah radioaktif dengan matriks semen[5,6]
Proses sementasi/ imobilisasi dengan semen adalah merubah bentuk limbah menjadi bentuk padat untuk mengurangi kemampuan pindah/ migrasi dari radionuklida karena proses alamiah selama penyimpanan atau pembuangan dalam tanah. Tujuan dari sementasi limbah adalah agar radionuklida terfiksasi atau terkungkung dan tertahan dalam komposit hasil sementasi/ imobilisasi.
Pada proses imobilisasi sludge (limbah semi cair) radioaktif menggunakan semen Portland tipe I dengan penyusun utamanya terdiri dari: 50% trikalsium silikat
(C3S), 3CaO.Si02, 24% dikalsium silikat (C2S) 2CaO.Si02, 11% trikalsium
aluminat (C3A) 3CaO.Al203, 8% tetrakalsium aluminoferit (C4AF)
4CaO.Al2O3.Fe2O3 dan 7% kandungan lainnya. Reaksi hidrasi semen dengan air:
2(3CaO.SiO2) +6 H20 3CaO.2Si02.3 H2O +3Ca(OH)2 ………..(1)
2(2CaO.SiO2) +4 H20 3CaO.2Si02.3 H2O +Ca(OH)2 ………(2)
3CaO.Al2O3 +6 H203CaO.Al2O3.6 H20 ……….(3)
4CaO.Al2O3.Fe2O3 +17H20 3CaO.Al2O3.12H20 +CaO.Fe2O3.5H2O ……(4)
Reaksi kimia antara semen Portland dengan air menghasilkan senyawa yang disertai dengan pelepasan panas. Kondisi ini mengandung resiko besar terhadap penyusutan beton yang berakibat pada keretakan beton. Reaksi semen dengan air dibedakan menjadi dua, yaitu periode pengikatan dan periode pengerasan. Pengikatan merupakan peralihan dari keadaan plastis menuju keadaan keras. Sedangkan pengerasan adalah penambahan kekuatan setelah pengikatan selesai. TATA KERJA
Bahan :
- Limbah dari PAF -PKG - Campuran semen pasir - beton mix
- persil
Peralatan dan Fasilitas - Unit Sementasi - Unit Evaporasi - Truck limbah cair - forklift
- pallet
- sekop, sendok semen dan ember -
Tempat dan Waktu Kegiatan
Seluruh tahapan kegiatan pengolahan limbah berlangsung di Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif (IPLR). Pengolahan limbah semi cair dari PAF-PKG berlangsung dari tanggal 3 September sampai dengan 4 Oktober 2012 sedangkan pemasukan limbah radioaktif cair PT Batek ke Tangki Penyimpanan R2201C dan D Unit Evaporasi berlangsung dari tanggal 29 Juni sampai dengan 27 September 2012.
Metode
a) Pengolahan Limbah dari PAF-PKG
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 Unit Sementasi 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.
Campuran sludge dan cairan dalam drum High Density Polyethylene (HDPE) 150 liter dimasukkan manual ke dalam 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 limbah, pasir, semen dan air dilakukan di dalam ruang Hot Cell R.4.0.01. Shell beton yang sudah berisi limbah, percil dan beton mix dimasukkan ke dalam Hot Cell. Campuran semen dan pasir ditambahkan ke dalam shell beton, perbandingan semen dengan pasir adalah 6:4 (w/w). 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. 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 sticker yang berisi antara lain asal limbah, paparan kontak dan pada jarak 1 meter serta tanggal pengolahan. Pelaksanaan sementasi dimulai tanggal 17 s.d. 23 september 2012 dengan kapasitas 1 buah shell beton per hari.
b) Pengolahan Limbah dari PT Batek
Limbah radioaktif cair dari PT Batek diangkut ke ruang penyimpanan limbah mentah di Unit Evaporasi menggunakan mobil pengangkut limbah cair.
Pada saat pengambilan limbah cair, dilakukan juga sampling untuk keperluan analisis. Kapasitas mobil pengangkut adalah 2,8 m3. Pengaturan konfigurasi valve dilakukan untuk penempatan limbah ke salah satu tangki dari empat tangki limbah mentah R2201 A, B, C atau D yang tersedia. Limbah cair dipompakan dari mobil pengangkut ke dalam tangki penyimpanan limbah mentah menggunakan pompa yang terpasang di mobil pengangkut limbah cair.
HASIL DAN PEMBAHASAN
a) Analisis Limbah Cair dari PT Batek
Limbah radioaktif cair dari PT Batek sebelum dimasukkan ke dalam tangki penyimpanan limbah mentah Unit Evaporasi dianalisis terlebih dahulu untuk mengetahui apakah limbah tersebut sesuai atau tidak dengan karakteristik limbah yang dapat diolah di Unit Evaporasi.
Tabel 1. Hasil analisa sampel limbah cair PT Batek
No Parameter Hasil Keterangan
1. Radioaktivitas α 3,1 .10-6 μCi/mL Analisis dilakukan oleh BKL β 1,2 .10-4 μCi/mL γ Cs-137 1,5 .10-4 μCi/mL Co-60 1,3 .10-7 μCi/mL Cs-137 1,6 .10-4 μCi/mL Analisis dilakukan oleh BPL 2. Fisikokimia pH 7,3 Konduktivitas 900 μS/cm
Unit Evaporasi PTLR dapat mengolah limbah radioaktif cair dengan karakteristik aktivitas jenis tidak melebihi dari 2.10-2 Ci/m3 dan pH antara 6-7. Berdasarkan data pada Tabel 1, disimpulkan bahwa limbah cair dari PT Batek bersifat radioaktif dan dapat diolah menggunakan evaporator. Perlu dilakukan pre-treatment sebelum evaporasi yaitu mengatur derajat keasaman limbah agar pada rentang yang diijinkan. Limbah cair tersebut berjumlah 120,4 m3 dan ditampung dalam tangki R2201B, R2201C dan R2201D Unit Evaporasi. Pengolahan limbah cair tersebut dengan cara evaporasi direncanakan pada tahun 2013.
b) Sementasi Limbah Semi Cair dari PAF-PKG
Sebelum dilakukan pengolahan, terlebih dahulu dilakukan identifikasi limbah semi cair PAF PKG dan diperoleh data sebagai berikut :
(a) Limbah berupa sludge dan cairan organik sebanyak 13 drum HDPE (dikodekan dengan angka), terdiri dari 1.365 liter sludge dan 745,5 liter cairan organik.
(b) Limbah berupa padatan kuning dan cairan bening sebanyak 10 drum HDPE (dikodekan dengan huruf B) terdiri dari 119 liter padatan dan 1.331 liter cairan bening.
(c) Limbah berupa cairan (campuran organik dan non organik) ditampung dalam 12 drum HDPE dengan volume total 2300 liter. Pada proses pengolahan limbah tahun 2012, limbah semi cair kelompok huruf a dan b di atas telah diolah dengan cara sementasi. Sedangkan karena keterbatasan jumlah shell beton maka limbah kelompok huruf c belum dapat dilakukan pengolahan. Sementasi limbah semi cair dari PT Petrokimia Gresik disajikan dalam Tabel 2. Komposisi dan jumlah limbah dalam setiap drum HDPE berbeda-beda. Pada Tabel 2 memperlihatkan bahwa jumlah dan komposisi limbah dalam tiap shell beton bervariasi, hal ini dikarenakan pemilihan drum HDPE yang akan dituang isinya diatur sedemikian rupa sehingga dalam satu drum HDPE dituang dalam satu shell beton. Terlihat jelas bahwa telah terjadi penurunan paparan radiasi pada permukaan shell beton dan jarak 1 meter pada limbah hasil olahan.
Tabel 2. Data Hasil Sementasi Limbah Semi Cair PT Petrokimia Gresik
No Shell ISI (No Drum HDPE) Jumlah Limbah (Liter) Laju dosis (μSv/jam)
sebelum diolah setelah diolah Padatan Cairan permukaan jarak 1 m permukaan jarak 1 m
84 C 27 136 0 1,19 0,58 0,031 0,025 54 136 0 1,12 0,71 85 C 98 136 0 0,86 0,75 0,032 0,020 11 112.5 67.5 1,02 0,54 86 C 101 155.5 19.5 0,80 0,58 0,031 0,024 12 75 100 0,81 0,60 87 C 100 97 78 0,68 0,59 0,026 0,019 10 125 75 0,38 0,20 30 39 136 4,02 3,00 88 C 26 19.5 155.5 0,54 0,37 0,026 0,022 28 78 19.5 0,60 0,56 61 19.5 155.5 0,46 0,42 13 100 75 0,44 0,38 89 C B 119 1,331 2,529 1,629 0,030 0,026 Total 1,348 2,213 Rerata 1,103 0,779 0,029 0,023
Setelah perhitungan, diperoleh laju dosis rerata pada permukaan shell beton berisi limbah olahan dan pada jarak 1 meter adalah 0,029 dan 0,023 μSv/jam. Laju dosis
maksimum yang diijinkan pada permukaan shell beton berisi limbah olahan adalah 0,25 μSv/jam.
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. Limbah PT Petrokimia Gresik yang belum diolah berupa limbah radioaktif cair sebanyak 2.300 liter ditampung dalam 12 drum HDPE. Telah dipindahkan limbah radioaktif cair sebanyak 120,4 m3 dari PT Batan Teknologi ke tangki penyimpanan limbah radioaktif cair R2201 B, C dan D Unit Evaporasi. Pengolahan limbah cair dengan cara evaporasi direncanakan pada tahun 2013.
DAFTAR PUSTAKA
[1]. Subbidang PLC, Laporan Pelaksanan Pengolahan Limbab Semi Cair PT. Petrokimia Gresik, Tangerang Selatan, September 2012.
[2]. ZAINUS SALIMIN dkk., “ Dekomisioning Fasilitas Pemurnian Asam Fosfat Petrokima Gresik” , Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengolahan Limbah VI, Jakarta, 2008
[3]. Subbidang Preparasi dan Analisis, Laporan Hasil Analisis Sampel Limbah Cair PT Batan Teknologi Persero, Tangerang Selatan, Juni 2012.
[4]. ANUNG PUJIYANTO dan SUNARHADIJOSO SOENARJO, “Perlakuan Limbah Radioaktif Cair Hasil Proses Fisi (RFW) menggunakan Matriks campuran Silika Gel dengan Kalium Heksasianoferat (II)-Tembaga (II) Klorida”, Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi Nuklir, PTNBR Bandung, 2007.
[5]. AYI MUZIYAWATI dkk, “Imobilisasi Limbah Sludge Radioaktif dari Proses Pengolahan Limbah Radioaktif Cair Secara Kimia Dengan Koagulan Feri Klorida Menggunakan Semen”, Prosiding Hasil Kegiatan dan Penelitian PTLR tahun 2006, Serpong, 2007. [6]. BAMBANG SUGITO, “Pengolahan Limbah Radioaktif Resin Bekas
dari Pusat Teknologi Nuklir , Bahan dan Radiometri serta Sludge dari PT. Tasuma Secara Sementasi” , Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengolahan Limbah VIII, Serpong, 2010
