MAKALAH
SISTEM PERLAKUAN LIMBAH
LIMBAH INDUSTRI KERTAS
OLEH:
LIMBAH INDUSTRI KERTAS
PENGERTIAN
Limbah merupakan buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industry maupun domestic (rumah tangga atau yang lebih dikenal sabagai sampah), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Jenis sampah ini pada umumnya berbentuk padat dan cair. Kertas adalah bahan yang tipis dan rata, yang dihasilkan dengan kompresi serat yang berasal dari pulp. Serat yang digunakan biasanya adalah alami, dan mengandung selulosa dan hemiselulosa. Pabrik Kertas menghasilkan limbah cair yang mengandung logam berat jenis Hg dan Cu. Limbah cair tersebut berupa bubur kertas encer yang apabila dibuang sembarangan akan mengakibatkan pencemaran lingkungan.
BAHAN BAKU INDUSTRI KERTAS
Menurut Rini (2002), kayu sebagai bahan baku dalam industri kertas mengandung beberapa komponen antara lain :
1. Selulosa
Selulosa merupakan komponen yang paling dikehendaki dalam pembuatan kertas karena bersifat panjang dan kuat. Menurut Stanley (2001) dalam kayu mengandung sekitar 50 % komponen selulosa.
2. Hemiselulosa
Hemiselulosa lebih mudah larut dalam air dan biasanya dihilangkan dalam proses pulping. 3. Lignin
Lignin berfungsi merekatkan serat – serat selulosa sehingga menjadi kaku. Pada proses pulping
secara kimia dan proses pemutihan akan menghilangkan komponen lignin tanpa mengurangi serat selulosa. Menurut Stanley (2001) komponen lignin dalam kayu adalah sekitar 30 %.
4. Bahan ekstraktif
kertas. Menurut Stanley (2001), jumlah komponen hemiselulosa dan hidrokarbon dalam kayu adalah sekitar 20 %.
BAHAN TAMBAHAN
Pada pembuatan pulp (pulping) terdapat bahan-bahan tambahan yang digunakan untuk membantu proses tersebut. Bahan bahan tersebut diantaranya ialah :
v v Larutan Cl2. Larutan ini digunakan sebagai bahan pemutih pada tahap bleaching (proses
pemutihan pulp)
v Oksigen. Digunakan untuk menghilangkan lignin pada proses pemutihan. Namun pulp kimia tidak dapat diputihkan hanya dengan oksigen untuk memperoleh derajat putih yang tinggi tanpa merusak polisakarida.
v Hidrogen peroksida atau natrium peroksida, atau kombinasi keduanya. Digunakan dalam salah satu tahap proses pemutihan pulp.
v Gas Ozon. Digunakan juga dalam salah satu tahap proses pemutihan. Khususnya digunakan untuk mengoksidasi semua ikatan rangkap pada semua gugus alipatik dan aromatik.
v Asam parasetat. Digunakan dalam proses pemutihan dan pulping. Tujuan penggunaannya ialah untuk delignifikasi (mendegradasi lignin) dan peningkatan nilai derajat putih kertas.
v Hipoklorit (H), Klordioksida (D), dan Nitrogen Dioksida (N). Digunakan sebagai oksidator untuk mendegradasi dan menghilangkan lignin dari gugus kromoform.
v NaOH. Sebagai basa kuat untuk mendegradasi lignin dengan cara hidrolisa dan melarutkan gugus gula sederhana yang masih bersatu di dalam pulp.
PROSES PRODUKSI INDUSTRI KERTAS
Secara umum proses pembuatan bubur kertas (pulping) dapat diuraikan menjadi 9 tahapan :
1· Woodyard – Dimana sebuah lapangan luas umumnya terbuka tempat menerima dan menyimpan kayu gelondongan siap olah (log) untuk selanjutnya dilakukan proses pengkulitan, pemotongan kecil-kecil & penyaringan potongan kayu.
2· Barker – dalam proses penghilangan kulit kayu ini, gelondongan kayu (log) dimasukkan dalam “debarking drums”, log silinder berputar mengakibatkan log ikut berputar dan bergesekan satu dengan yang lain melucuti kulit kayunya.
3· Chipper – Log yang sudah bersih ini kemudian di iris menjadi potongan-potongan kecil yang di sebut dengan chip. Chip kemudian dikirim ke penyaringan utama untuk memisahkan chip yang bisa dipakai (ukuran standar 25x25x10mm) dengan yang tidak. Chip yang standar disimpan
ditempat penampungan.
4· Screen – diperlukan filter penyaring untuk memisahkan potongan kayu yang lebih besar dari target ukuran diatas, dan menghilangkan debu mesin potong yang tidak perlu.
5· Digester – Dari tempat penampungan, chip dibawa dengan konveyor ke bejana pemasak (digester). Steam dimasak dengan beberapa tahap. Pertama di kukus (presteamed), kemudian baru dipanaskan dengan steam di steaming vessel. chip di masak dengan cairan pemasak yang disebut dengan cooking liquor.. Larutan dan proses masak ini akan melembutkan dan akhirnya memisahkan serat kayu yang diinginkan dari “lignin” yaitu unsur kayu semacam lem yang menahan serat kayu bersatu.
6· Chemical Recovery and Regeneration – proses sampingan kimia inorganik yang diolah ulang dari proses “memasak” sebelumnya, untuk memasak kembali. Bahan kimia buangan dari proses memasak sebelumnya masih dapat diproses ulang, tidak dibuang begitu saja.
asin, manis, indah didekorasi dan lain sebagainya. Disini serat kayu sudah terpisah satu sama lain, secara resmi mereka sudah disebut pulp atau bubur kertas.
8· Washing – “mesin cuci” ini akan membersihkan sisa-sisa larutan kimia dan lignin yang masih tertinggal, yang dikirim ke proses nomor 6 yaitu chemical recovery process. Ibaratnya saat anda masak nasi, maka beberapa kali anda mentiriskan air beras yang anda cuci sebelum dimasak supaya kotoran hilang. Harap diingat disini anda bukan bertujuan membuatnya menjadi putih bersih! Pada tahap ini bubur kertas secara alami berwarna coklat dan umunya digunakan untuk membuat kertas kantong dan corrugated box yang coklat.
9· Bleaching – proses pemutihan bubur kertas menggunakan kimia pemutih atau bleach, yang tujuan utamanya khusus untuk membuat kertas cetak atau kertas budaya. Jadi proses pemutihan sangat relatif tergantung pada jenis kertas yang akan dibuat. Pada tahap inilah pulping telah selesai dan akan dilanjutkan ke mesin pembuat kertas.
LIMBAH INDUSTRI KERTAS
Pada proses pembuatan kertas terdapat zat yang berpotensi mencemari lingkungan. Menurut Rini (2002), limbah proses pembuatan kertas yang berpotensi mencemari lingkungan tersebut dibagi menjadi 4 kelompok yaitu :
Limbah cair, yang terdiri dari :
Padatan tersuspensi yang mengandung partikel kayu, serat dan pigmen
Senyawa organik koloid terlarut seperti hemiselulosa, gula, alkohol, lignin, terpenting, zat
pengurai serat, perekat pati dan zat sintetis yang menghasilkan BOD (Biological Oxygen Demand) tinggi,
Limbah cair berwarna pekat yang berasal dari lignin dan pewarna kertas,
Bahan anorganik seperti NaOH, Na2SO4 dan klorin,
Limbah panas
Mikroba seperti golongan bakteri koliform.
Partikulat yang terdiri dari :
Partikulat zat kimia terutama yang mengandung natrium dan kalsium.
Gas yang terdiri dari :
Gas sulfur yang berbau busuk seperti merkaptan dan H2S yang dilepaskan dari berbagai tahap
dalam proses kraft pulping dan proses pemulihan bahan kimia
Oksida sulfur dari pembakaran bahan bakar fosil, kraft recovery furnace dan lime kiln (tanur
kapur)
Uap yang mengganggu jarak pandangan
Limbah padat yang terdiri dari :
Sludge dari pengolahan limbah primer dan sekunder
Limbah dari potongan kayu
KARAKTERISTIK LIMBAH INDUSTRI KERTAS
Warnanya yang kehitaman atau abu-abu keruh, bau yang khas, kandungan padatan terlarut dan padatan tersuspensi yang tinggi, COD yang tinggi dan tahan terhadap oksidasi biologis.
PENGELOLAAN LIMBAH INDUSTRI KERTAS
Pengelolaan Berdasarkan Wujudnya
1. Pengelolaan limbah cair
Limbah yang dihasilkan dari proses produksi pulp dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu cair, padat, dan emisi udara. Limbah cair yang dihasilkan dari proses produksi diolah dengan menggunakan Instalasi Pengelolaan Air Limbah (IPAL). Sistem pengelolaan limbah cair berdasarkan unit operasinya dibedakan menjadi tiga, yaitu :
a. Fisik
berukuran besar akan dikembalikan lagi ke proses chipper, untuk diolah lagi dan mendapatkan ukuran kayu yang dikehendaki.
Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan. Pengendapan primer biasanya terjadi di bak pengendapan atau bak penjernih. Bak pengendap yang hanya berfungsi atas dasar gaya berat, tidak memberi keluwesan operasional. Karena itu memerlukan waktu tinggal sampai 24 jam. Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di dalam bak pengendap. Bak penjernih bulat yang dirancang dengan baik dapat menghilangkan 80% zat padat yang tersuspensi dan 50-995 BOD. Beberapa contoh Limbah atau proses-proses yang menggunakan pengolahan unit ini ialah :
Hasil pemasakan merupakan serat yang masih berwarna coklat dan mengandung sisa cairan pemasak aktif. Serat ini masih mengandung mata kayu dan serat-serat yang tidak dikehendaki (reject). Sisa cairan pemasak dalam serat dibersihkan dengan mengguna- kan washer, sedangkan pemisahan kayu dan reject dipakai screen.
Larutan hasil pencucian bubur pulp di brown stock washers dinamai weak black liquor yang disaring sebelum dialirkan ke unit pemekatan.
b. Kimia
Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang sukar mengendap, senyawa fosfor, logam-logam berat, dan zat organik beracun. Dinamakan secara kimia karena pada proses ini dibutuhkan bahan kimia yang akan mengubah sifat bahan terlarut tersebut dari sangat terlarut menjadi tidak terlarut atau dari ukuran sangat halus menjadi gumpalan (flok) yang dapat diendapkan maupun dipisahkan dengan filtrasi.
Beberapa limbah-limbah atau proses-proses yang menggunakan pengolahan unit ini ialah :
yang diputihkan dialirkan ke unit pengering, sisa klorin dioksida akan dinetralkan dengan injeksi larutan sulfur dioksida.
Jika pengambilan air dilakukan dari sungai, maka biasanya industri pulp seharusnya memberikan bahan pengendap secukupnya dan sedikit larutan hypo untuk membunuh bakteri dan jamur sebelum mengalami proses pengendapan di dalam settling basin dan penyaringan sehingga dihasilkan air proses yang bersih dan bebas jamur.
Pemasakan menggunakan bahan larutan kimia, seperti NaOH (sodium hidroksida) dan NaS (sodium sulfida) yang berfungsi untuk memisahkan serat selulosa dari bahan organik. Cairan yang dihasilkan dari proses pemasakan diolah dan menghasilkan bahan kimia, dengan daur ulang. Pada proses daur ulang terjadi limbah cair.
Proses pemutihan menggunakan zat-zat kimia, utamanya ClO2 dan cairan yang masih tertinggal berubah menjadi limbah dengan kandungan berbagai bahan kimia berupa organoklorin yang umumnya beracun.
c. Biologi
Tujuan utama dari pengolahan limbah cair secara biologi adalah
Menggumpalkan dan menghilangkan/menguraikan padatan organik terlarut yang
biodegradable dengan memanfaatkan aktivitas mikroorganisme. Pengolahan secara biologis mengurangi kadar racun dan meningkatkan mutu estetika buangan (bau, warna, potensi yang menggangu dan rasa air). Apabila terdapat lahan yang memadai, laguna fakultatif dan laguna aerasi bisa digunakan. Laguna aerasi akan mengurangi 80% BOD buangan pabrik dengan waktu tinggal 10 hari.
Prinsip dasar pengolahan secara biologi sebetulnya mengadopsi proses pertumbuhan mikroorganisme di alam, mikroorganisme yang tumbuh membutuhkan energi berupa unsure karbon (C) dimana unsure karbon (C) tersebut dengan mudah diperoleh dari senyawa organic dalam air limbah, sehingga senyawa organic tersebut terurai menjadi CO2 dan H2O. Salah satu limbah yang menggunakan pengolahan unit ini ialah hasil perasan sludge yang berasal dari primary clarifier yang berupa larutan. Larutan ini didinginkan di 6 unit menara pendingin sebelum dialirkan ke deep tank air activated sludge untuk mengurangi kandungan organik secara biologi dengan memanfaatkan bakteri dan gas oksigen dari udara yang diinjeksikan dan bantuan dari pupuk fosfor dan nitrogen.
Setelah penjelasan mengenai tiga unit operasi Instalasi Pengelolaan Air Limbah diatas, maka satu hal yang penting untuk diketahui ialah standar baku mutu limbah cair yang telah ditetapkan pemerintah untuk pabrik pulp. Standar baku mutu limbah cair yang telah ditetapkan pemerintah berdasarkan Keputusan Menteri LH No 51 Tahun 1995 untuk pabrik pulp, yakni toleransi PH dikisaran 6,0-9,0, BOD5: 150 mg/l, COD: 350 mg/l, dan TSS 150 mg/l.
2. Pengelolaan limbah padat
Dua jenis limbah padat lainnya, diolah dengan menggunakan Bark Boiler dan Lime Klin. Bark Boiler digunakan untuk pembakaran kulit kayu. Sedangkan Lime Klin digunakan untuk pengolahan lumpur kapur.
3. Pengelolaan limbah emisi udara
Untuk limbah berupa emisi udara yang dihasilkan dari proses produksi pulp, biasanya pabrik pulp menggunakan alat-alat berupa blow gas treatment di unit pulping, Electro Static Dust Precipitator pada Recovery Boiler, dan Wet Scrubber di Recausticizing Unit. Beberapa limbah atau proses yang menghasilkan emisi udara ini, beserta penanganannya ialah :
Kondensat tercemar yang berasal dari proses digester dikumpulkan dan dialirkan ke unit penanganan kondensat di evaporator plant.
Noncondensable gas (NCG) dibakar sebagian menjadi limbah di lime klin (tanur kapur).
Uap tekanan tinggi yang dihasilkan dari pembakaran bahan organik digunakan untuk memutar turbin dan menghasilkan listrik dan steam tekanan menengah untuk pemanasan dalam proses di seluruh unit operasi produksi.
Sisa bahan kimia menguap karena panas di unit pencucian. Uap diisap blower dan diarahkan ke sebuah menara penyerap yang berlangsung dua tahap. Di menara ini digunakan larutan sodium hidroksida dan diinjeksikan dengan sulfur dioksida (reduktor) untuk menetralkan sisa bahan kimia berupa klorin dioksida (oksidator) sehingga gas yang keluar bebas dari unsur gas klorin dioksida.
PENGELOLAAN LIMBAH BERDASARKAN PROSESNYA
1. Pengolahan primer
Pengolahan primer bertujuan membuang bahan – bahan padatan yang mengendap atau mengapung. Pada dasarnya pengolahan primer terdiri dari tahap – tahap untuk memisahkan air dari limbah padatan dengan membiarkan padatan tersebut mengendap atau memisahkan bagian – bagian padatan yang mengapung. Pengolahan primer ini dapat menghilangkan sebagian BOD dan padatan tersuspensi serta sebagian komponen organik. Proses pengolahan primer limbah cair ini biasanya belum memadai dan masih diperlukan proses pengolahan selanjutnya.
2. Pengolahan sekunder
Pengolahan sekunder limbah cair merupakan proses dekomposisi bahan – bahan padatan secara biologis. Penerapan yang efektif akan dapat menghilangkan sebagian besar padatan tersuspensi dan BOD. Ada 2 proses pada pengolahan sekunder yaitu :
a. Penyaring trikle
Penyaring trikle menggunakan lapisan batu dan kerikil dimana limbah cair dialirkan melalui lapisan ini secara lambat. Dengan bantuan bakteri yang berkembang pada batu dan kerikil akan mengkonsumsi sebagian besar bahan – bahan organik.
b. Lumpur aktif
Kecepatan aktivitas bakteri dapat ditingkatkan dengan cara memasukkan udara dan lumpur yang mengandung bakteri ke dalam tangki sehingga lebih banyak mengalami kontak dengan limbah cair yang telah diolah pada proses pengolahan primer. Selama proses ini limbah organik dipecah menjadi senyawa – senyawa yang lebih sederhana oleh bakteri yang terdapat di dalam lumpur aktif.
3. Pengolahan tersier
Proses pengolahan primer dan sekunder limbah cair dapat menurunkan BOD air dan meghilangkan bakteri yang berbahaya. Akan tetapi proses tersebut tidak dapat menghilangkan komponen organik dan anorganik terlarut. Oleh karena itu perlu dilengkapi dengan pengolahan tersier.
pengendapan primer, air limbah masuk dalam tempat penampungan dan netralisasi. Pada tahap ini digunakan saringan untuk menghilangkan benda – benda besar yang masuk ke air limbah.
Pengendapan primer biasanya bekerja atas dasar gaya berat. Oleh karenanya memerlukan waktu tinggal sampai 24 jam. Untuk meningkatkan proses pengendapan dapat digunakan bahan flokulasi dan koagulasi di samping mengurangi bahan yang membutuhkan oksigen. Pengolahan secara biologis dapat mengurangi kadar racun dan meningkatkan kualitas air buangan (bau, warna, dan potensi yang mengganggu badan air). Apabila terdapat lahan yang memadai dapat digunakan laguna fakultatif dan laguna aerasi. Laguna aerasi akan mengurangi 80 % BOD dengan waktu tinggal 10 hari.
Apabila tidak terdapat lahan yang memadai maka proses lumpur aktif, parit oksidasi dan
trickling filter dapat digunakan dengan hasil kualitas yang sama tetapi membutuhkan biaya operasional yang tinggi.
Tahap pengembangan dilakukan dengan kapasitas yang lebih besar, melalui pengolahan fisik dan kimia untuk melindungi badan air penerima (Devi, 2004). Sedangkan endapan (sludge) yang biasanya diperoleh dari proses filter press dari IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah), menurut Sunu (2001) dapat dikategorikan sebagai limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) atau tidak. Pembuangan lumpur organik, termasuk pada industri pulp dan kertas, dapat dibedakan menjadi : 1. Metode pembakaran
Metode pembakaran ini merupakan salah satu cara untuk mencegah dampak lingkungan yang lebih luas sebelum dilakukan pembuangan akhir. Beberapa metode yang dapat dilakukan antara lain adalah metode incinerator basah yang mengoksidasi lumpur organik pada suhu dan tekanan tinggi.
2. Metode fermentasi metan dan metode pembusukan
Dampak Pencemaran Limbah Pabrik Kertas
Adapun dampak dari limbah industri kertas yaitu pencemaran lingkungan dan kesehatan manusia, dan ini dampak bagi pencemaran lingkungan antara lain :
a. Membunuh ikan, kerang, dan invertebrata akuatik lainnya
b. Memasukkan zat kimia karsinogenik dan zat pengganggu aktivitas hormon ke dalam lingkungan
c. Menghabiskan jutaan liter air tawar
d. Menimbulkan resiko terpaparnya masyarakat oleh buangan zat kimia berbahaya dari limbah
industri yang mencemari lingkungan
Menurut Green (2005), terdapat beberapa senyawa dalam industri pulp dan kertas yang berpeluang besar bersifat karsinogenik bagi kesehatan manusia, yaitu :
Asbes
Asbes dapat menyebabkan kanker paru – paru, digunakan pada penyambungan pipa dan boiler. Aditif kertas lainnya termasuk benzidine-base dyes, formaldehid dan epichlorohydrin yang
berpeluang menimbulkan kanker pada manusia. Kromium heksavalen dan senyawa nikel
Senyawa ini umumnya digunakan pada pengelasan stainless steel dan dikenal sebagai karsinogenik terhadap paru – paru dan organ pernafasan lain.
Debu kayu (utamanya kayu keras)
Debu kayu keras dikenal sebagai penyebab kanker pernafasan. Hidrazin, styren, minyak mineral, chlorinated phenols dan dioxin
