129

BAB VI

UTILITAS

6.1 Water Treatment (Pengolahan Air)

Water treatment (pengolahan air) diperlukan pada pabrik dikarenakan air yang digunakan pada proses pengolahan dan air umpan boiler harus memenuhi standar. Dengan kata lain proses water treatment adalah proses pengolahan air untuk mengurangi dan menghilangkan pengotor atau impurities yang terdapat dalam air sehingga air dapat memenuhi syarat-syarat mutu air yang diperlukan dalam penggunaannya. Adapun kandungan yang terdapat di dalam air dapat dibagi ke dalam beberapa golongan, yaitu : Zat-zat padat yang larut dalam airZat-zat yang larut dalam air seperti natrium, magnesium, kalsium, garam bikarbonat, sulfat, silika, dan klorida, terdapat dalam bentuk ion, asam, basa, maupun garam Zat-zat yang tersuspensi/melayang dalam air

Zat-zat yang tersuspensi dalam air biasanya zat yang memiliki struktur yang ringan, biasanya berbentuk padatan halus (contohnya pasir halus), lumpur, dan zat-zat organik yang berasal dari tumbuhan/ hewan. Zat-zat tersebut akan menyebabkan kekeruhan pada air.

Gas-gas yang terlarut dalam air

Contohnya oksigen, nitrogen dan karbondioksida. Oksigen dan nitrogen banyak terdapat dalam air permukaan dan sedikit pada air tanah. Karbondioksida banyak terdapat pada air tanah dan sedikit pada air permukaan.6.1.1 Parameter Mutu AirAir merupakan salah satu faktor utama yang sangat penting dibutuhkan dalam proses pengolahan di PKS, oleh sebab itu mutu dan kualitas air harus benar-benar menjadi perhatian. Beberapa parameter mutu dan kualitas air yang harus diperhatikan adalah sebagai berikut :1. Kesadahan

Kesadahan atau hardness adalah banyaknya kandungan mineral kalsium (Ca2+) dan magnesium (Mg2+) yang terkandung pada air. Selain dari dua zat diatas terdapat juga unsur kimia yang dapat menyebabkan kesadahan pada air yaitu bikarbonat (HCO3) dan sulfat (SO4). Kalsium yang terkandung pada air biasanya berupa kalsium karbonat (CaCO3).Satuan kesadahan pada air dihitung berdasarkan banyaknya miligram kalsium karbonat (CaCO3) per berapa banyak air tergantung dari satuan yang digunakan.Satuan tersebut adalah :

Tabel 6.1. Satuan Kesadahan

SatuanPenjelasan

Parts per million (ppm)1 miligram CaCO3 per liter air

Milimol per liter (mmol/liter)1 mol dari Ca2+ maupun CaCO3 per liter air

Satuan yang digunakan oleh Pabrik Kelapa Sawit Langkat adalah Parts per Million (ppm). Klasifikasi hardness dalam air ditentukan berdasarkan berapa banyak kandungan CaCO3 yang terkandung dalam air. Dalam penggunaan sebagai air umpan untuk boiler, tingkat kesadahan air tidak boleh melebihi 2 ppm. 2. Total Dissolved Solid (Jumlah Padatan yang Terlarut)Total Dissolved Solid atau disingkat TDS adalah pengukuran dari bahan anorganik dan organik yang terdapat pada molekul air. TDS dapat timbul dari sumber organik dan non organik. Sumber organik biasanya berupa plankton yang hidup di air. Sumber non organik berasal dari material non organik seperti batu dan udara yang mengandung kalsium karbonat, nitrogen, sulfur, dan mineral seperti garam dan logam. Secara umum komponen-komponen pada TDS adalah kalsium, karbonat, bikarbonat, nitrat, fosfor, sodium, sulfat, klorin, besi, mangan, magnesium, dan alumunium.Dalam penggunaan sebagai air umpan untuk boiler, tingkat TDS air tidak boleh melebihi 1500 ppm.3. pH

pH adalah derajat keasaman pada suatu cairan. Range nilai pH adalah 1 - 14. Berdasarkan nilainya, pH dapat dikelompokkan menjadi tiga bagian, yaitu pH dengan range 1 6,9 disebut pH asam, pH 7 disebut pH normal, dan range 7,1 14 disebut pH basa.Dalam penggunaan sebagai air umpan untuk boiler, pH air umpan berada pada range 8,5 9,2.4. Silika

Silicon dioxide atau lebih dikenal sebagai silika adalah zat yang berasal dari butiran pasir yang larut dalam air dalam bentuk molekul serta memiliki rumus kimia SiO2.Dalam penggunaan sebagai air umpan untuk boiler, Kandungan silika dalam air tidak boleh melebihi 150 ppm.6.1.2 Sistem Pengolahan Air

Sistem Pengolahan Air yang digunakan di PKS Unit Usaha Langkat dibagi dua bagian, yaitu :

1. Pengolahan Luar (External Treatment)

2. Pengolahan Dalam (Internal Treatment)

6.1.2.1 Pengolahan Luar (External Treatment)

Pengolahan luar adalah pengolahan dengan sistem berupa pemberian bahan kimia dan juga bersifat mekanis yang dilakukan terhadap air sumber sebelum air masuk ke dalam boiler. Proses pengolahan luar (external treatment) di PKS Unit Usaha Langkat melalui beberapa tahapan, yaitu1. Pemompaan Air Sungai (Raw Water Pump)Fungsi pompa ini adalah untuk memompa air dari sungai Basilam (sumber air) ke bak water basin 1. Pompa ada 2 unit, kapasitas pompa masing-masing 80 100 m3/ jam dan jarak yang ditempuh dari sungai Basilam ke water treatment adalah 1000 meter.

Gambar 6.1 Rumah Raw Water Pump

2. Penampungan Air di Bak Penampung (Water Basin 1)

Bak penampungan air berfungsi untuk memisahkan partikel-partikel berat seperti pasir, tanah, dan lumpur dari air baku. Prinsip kerja dari bak penampungan ini ialah pengendapan secara alami (gravitasi). Selanjutnya air jenih dipompakan ke tangki clarifier.3. Penjernihan air di Clarifier Tank

Proses penjernihan air di clarifier tank meliputi :

1. Proses Koagulasi

Proses koagulasi adalah proses pembentukan flok-flok di dalam air. Partikel-partikel halus yang sukar larut, semuanya bermuatan negatif sehingga sukar mengendap dan melayang di dalam air. Dengan penambahan unsur-unsur yang bermuatan positif, maka semua partikel-partikel halus yang bermuatan negatifakan dinetralisir (ditangkap) sehingga dapat terbentuk partikel-partikel yang lebih besar sebagai flok (gumpalan).2. Proses Flokulasi

Partikel-partikel halus hasil koagulasi berupa flok belum seluruhnya dapat mengendap. Agar massanya menjadi besar sehingga mengendap maka flok-flok tersebut harus digabungkan dengan penambahan bahan kimia flokulan.Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam proses penjernihan air adalah :

Soda ash, sebagai larutan pengontrol/penstabil pH air

Alumunium sulfat/tawas, sebagai bahan penetralisir partikel-partikel halus sehingga terbentuk flok-flok Flokulan, sebagai bahan penggabung/pengikat flok-flok sehingga massanya lebih berat sehingga akan mengendap.Prosedur penjernihan air di clarifier tank untuk mencapai efektifitas pemakaian bahan kimia yaitu :

Bila pH air baku/sumber < 6, urutan penginjeksian bahan kimia di pipa inlet clarifier tank sebagai berikut :

Injeksikan soda ash untuk menaikkan pH air Kemudian injeksikan larutan amonium sulfat (tawas), alumunium sulfat akan bekerja optimal pada pH 6 7,5 Injeksikan bahan kimia flokulan agar terbentuk flok-flok yang lebih besar sehingga dapat mengendap

Bila pH air baku/sumber > 6, urutan penginjeksian bahan kimia di pipa inlet clarifier tank sebagai berikut :

Injeksikkan larutan amonium sulfat. Ammonium sulfat akan bekerja optimal pada pH 6 7,5

Dan kemudian injeksikan bahan kimia flokulan agar terbentuk flok-flok yang lebih besar sehingga dapat mengendap

Injeksikan soda ash untuk menaikkan pH air kembali karena penginjeksian alumunium sulfat dan flokulan terlebih dahulu menyebabkan penurunan pH air

Sebelum dilakukan injeksi bahan kimia di pipa inlet clarifier tank, terlebih dahulu dilakukan percobaan jar test untuk menentukan dosis bahan kimia yang dipakai agar dicapai kualitas air yang distandarkan.

Gambar 6.2 Clarifier Tank4. Pengendapan (Sedimentasi) di Water Basin 2Air hasil penjernihan di clarifier tank kemudian dimasukkan ke dalam water basin 2. Sisa-sisa flok yang terikut kemudian diendapkan di water basin. Selain itu, water basin juga berfungsi sebagai tempat cadangan penampungan air untuk kebutuhan air untuk kebutungan pabrik agar tetap terpenuhi.

Gambar 6.3 Water Basin 25. Penyaringan (Filterisasi) di Sand Filter

Penyaringan atau filterisasi di sand filter menggunakan pasir, arang antrachite atau beberapa medium lain untuk menghilangkan padatan tersuspensi.

Sand filter mengandung lapisan media yang porous (dapat dilalui oleh air). Air mengisi celah-celah media dan meninggalkan padatan tersuspensi pada media itu sendiri. Efisiensi sand filter yang paling baik terjadi bila unit beroperasi pada laju aliran sesuai desain.

Jika laju aliran terlalu kecil, padatan akan melalui medium yang kurang padat. Jika laju aliran terlalu besar, air akan melalui media membawa padatan bersamanya. Demikian juga tekanan yang tinggi akan memecahkan media dan akan keluar pada saat melakukan back wash.

Penyaringan yang benar di sand filter sangat diperlukan untuk mencegah padatan tersuspensi dari masalah-masalah yang dapat timbul pada demineralisasi, deaerator dan ketel uap.

Gambar 6.4 Sand Filter6. Menara Air (Water Tower)Menara air digunakan untuk menyimpan dan menyalurkan air kepada peralatan yang memerlukan air. Menara ini terdiri dari 2 unit, yaitu menara bagian atas untuk air kotor dan menara bawah untuk air bersih.

Fungsi menara ini adalah mengirimkan air ke pabrik untuk pencucian dan pembersihan (air kotor), mengirimkan air bersih ke unit demin plant, serta mensuplai air ke kantor-kantor dan perumahan karyawan.

Gambar 6.5 Menara Air (Water Tower)7. Proses Pemurnian Air (Demineralisasi)Demineralisasi digunakan untuk menghasilkan air dengan kemurnian yang tinggi dengan menghilangkan kation-kation kalsium, magnesium dan sodium serta juga untuk menghilangkan anion-anion silika, klorida dan sulfat.Meskipun air dari hasil penyaringan di sand filter sudah jernih, namun air tersebut masih mengandung zat-zat terlarut yang membahayakan boiler. Zat-zat tersebut larut di dalam air sebagai ion-ion yang bermuatan listrik negatif (anion) dan positif (kation).

Oleh karena itu, ion-ion yang tidak dikehendaki harus dihilangkan dari dalam air dengan cara pertukaran ion. Penukaran ion dapat dilakukan dengan menggunakan resin. Resin mengandung gugus ion aktif yang akan dipertukarkan dengan ion - ion yang terkandung didalam air.

Gambar 6.6 Proses Penukaran Ion dengan Resin

Gambar 6.7 Demin PlantAdapun peralatan yang terdapat di Demin Plant, meliputi :1. Cation Tank

Cation tank berbentuk sebuah tangki dengan kapasitas 1000L/jam untuk menerima air bersih dari menara air yang dipompa oleh cation pump, menyalurkan air ke degasifer tank, dan mengadakan regenerasi air apabila telah mencapai kapasitas 800 m3 dengan menggunakan asam sulfat.

Gambar 6.8 Cation tank2. Dearator Tank

Dearator tank berfungsi untuk menerima air dari cation tank melalui blower dan menghisapnya untuk dikirim ke anion tank. Alat ini dilengkapi dengan blower penghisap dan pompa degasifer.

Gambar 6.9 Dearator tank

3. Anion Tank

Anion tank berupa tangki dengan kapasitas 1000 L/jam. Pada bagian dalam tangki diisi dengan resin duolite untuk penyaringan air. Tangki ini berfungsi untuk menyaring air, mengirim air ke boiler feed water tank, dan mengadakan regenerasi air apabila telah mencapai kapasitas 800 m3 dengan menggunakan caustic soda.

Gambar 6.10 Anion Tank

Sistem pemurnian air umpan boiler pada PKS Unit Usaha Langkat adalah sebagai berikut :a. Penukaran Ion dengan ResinDalam proses penukaran ion dengan resin digunakan dua resin penukar yaitu resin penukar kation dan resin penukar anion. Resin penukar kation menangkap ion negatif Resin Penukar Kation (Kation Exchanger)

Adalah resin yang mengandung ion-ion hidrogen atau natrium yang akan dipertukarkan dengan ion-ion positif (Ca, Mg) yang terkandung dalam air.Proses yang terjadi di resin penukar kation adalah :

Tangan-tangan resin penukar kation akan jenuh jika permukaan resin sudah kehilangan kekuatan untuk menangkap kation (standar total hardness < 2 ppm). Apabila resin penukar kation telah jenuh maka harus dilakukan proses pengaktifan kembali resin yang disebut regenerasi dengan memakai larutan asam sulfat (H2SO4) 98 %. Proses kimia yang terjadi diregenerasi kation adalah:

Resin Jenuh Resin Aktif Resin Penukar Anion (Anion Exchanger)

Adalah resin yang mengandung ion-ion hidroksil yang akan dipertukarkan dengan ion-ion negatif (SiO3, CO3) yang terkandung dalam air. Proses yang terjadi di resin penukar ion adalah :

Resin Aktif Anion Resin Jenuh

Resin Aktif Anion Resin Jenuh

Tangan-tangan resin penukar anion akan jenuh jika permukaan resin sudah kehilangan kekuatan untuk menangkap anion (standar SiO3< 5 ppm). Apabila resin penukar kation telah jenuh maka harus dilakukan proses pengaktifan kembali resin yang disebut Regenerasi dengan memakai larutan natrium hidroksida (NaOH).

Proses kimia yang terjadi diregenerasi kation adalah :

Resin Jenuh Resin Aktif

Parameter kontrol untuk sistem penukar anion dan kation adalah sebagai berikut :Tabel 6.2 Parameter Kontrol Regenerasi

ParameterBatas Kontrol Mutu AirTindakan Koreksi

1. Total hardness, ppm CaCO3Max 2Regenerasi Unit Kation

2. Silika, ppm SiO2Max 5Regenerasi Unit Anion

Apabila analisa menginformasikan bahwa kadar CaCO3 dan silika diatas parameter kontrol diatas maka perlu dilakukan regenerasi. Prosedur proses regenerasi dilakukan dalam 4 (empat) tahap :1. Backwash

Air dipompakan melalui bagian bawah. Air akan mencuci semua kotoran pada lapisan resin dan mengeluarkan kotoran tersebut melalui saluran pembuangan bagian atas tangki. Lamanya proses regenerasi ini sekitar 15 20 menit

Gambar 6.11 Regenerasi Penukar Ion Tahap Backwasha. Injeksi Bahan Kimia pada sistem penukar kation

Air dipompakan melalui bagian atas lapisan resin kation. Larutan asam sulfat (H2SO4) kemudian masuk ke dalam lapisan resin kation. Ion hidrogen dari larutan H2SO4 akan menggantikan ion kalsiumdan magnesium pada resin. Selanjutnya ion kalsiumdan magnesium dari pergantian ini akan dibawa keluar melalui saluran pembuangan. Lama proses regenerasi sekitar 30 45 menit.

Gambar 6.12 Regenerasi Penukar Ion Tahap Injeksi Bahan Kimia pada Sistem Penukar Kationb. Injeksi Bahan Kimia pada Sistem Penukar Anion

Air dipompakan melalui bagian atas lapisan resin anion. Larutan natrium hidroksida (NaOH) kemudian masuk ke dalam lapisan resin anion. Ion hidroksida dari larutan NaOH akan menggantikan ion silika, sulfat dan nitrat pada resin. Ion silika, sulfat dan nitrat akan terbawa keluar melalui saluran pembuangan.

Gambar 6.13 Regenerasi Penukar Ion Tahap Injeksi Bahan Kimia pada Sistem Penukar Anionc. Pembilasan Lapisan Resin dengan Air Bersih Dilakukan setelah penambahan bahan kimia. Air dipompakan melalui resin kation dan anion dan akan membuang sisa-sisa bahan kimia dari dalam exchanger. Bahan-bahan kimia ini akan keluar melalui saluran pembuangan. Pembilasan/pencucian resin ada dua tahap yaitu slow rinse (bilas lambat) dan fast rinse (bilas cepat). Slow rinse adalah perlakuan pembilasan dengan aliran air yang tidak terlalu kencang, fast rinse perlakuan pembilasan dengan aliran air yang kencang (sama dengan tekanan pada saat operasi), sehingga sisa-sisa bahan kimia regenerant pada resin benar-benar bersih dan air keluar penukar anion telah dipergunakan.

Gambar 6.14 Regenerasi Penukar Ion Tahap (a) Bilas Lambat (b) Bilas Cepat6.1.2.2 Pengolahan Dalam (Internal Treatment)

Sistem pengolahan dalam ini berupa pemberian/penginjeksian bahan kimia langsung ke dalamboiler bersamaan dengan air umpan boiler. Reaksi-reaksi yang timbul dengan injeksi bahan kimia tersebut terjadi di dalam boiler pada suhu dan tekanan kerjanya, dan hasil reaksi kimia tadi tetap didalam boiler.

Tujuan utama pengolahan dalam adalah untuk mengatur atau mengontrol terhadap zat-zat padat, alkalinity (menjaga korosi akibat pH rendah), gas -gas korosif (oksigen dan karbondioksida), menghindarkan timbulnya endapan-endapan (kerak dan deposit) yang dapat melekat dan mengeras pada dinding dalam pipa-pipa boiler, dan juga membuat lapisan boiler lebih tahan terhadap korosi.

Jenis dan fungsi bahan-bahan kimia untuk pengolahan dalam boiler adalah :

Bahan kimia yang mempunyai fungsi dasar sebagai pengontrol parameter sodium sulphite (Na2SO3) yang bekerja sebagai pengikat oksigen menjadi sodium sulphate (Na2SO4), sehingga dapat mencegah terjadinya korosi.

Bahan kimia yang mengandung bahan dasarphosphate dan zat anti pembusaan organik dan carry over.

Bahan kimia yang dapat memisahkan hardness (kesadahan) dari air boiler sehingga memudahkan pembuangan melalui blowdown.

Bahan kimia yang melarutkan silika dari air boiler sehingga memudahkan pembuangan melalui blowdown.

Bahan kimia yang dapat meningkatkan alkalinity air umpan boilersehingga mencegah terjadinya korosi karena zat asam (pH rendah)

Bahan kimia tannin yang menghasilkan natrium piroglat dalam kondisi Alkalis dalam air boiler. Apabila dalam air boiler selalu terbentuk sejumlah tannin maka korosi oleh oksigen tidak akan terbentuk. Tannindapat juga sebagai sludge conditioners dan akan membentuk lapisan pelindung terhadap korosi pada permukaan boiler.

Bahan kimia untuk internal boiler yang dipergunakan di PKS Unit Usaha Langkat saat ini adalah :

Tabel 6.3. Bahan Kimia Internal BoilerBahan KimiaKandunganFungsi

1. BoilerWater Treatment (BWT) 2200Sodium Hydroside

Sodium Carbonat

Sodium ChlorideMeningkatkan alkalinity dan mengontrol pH

2. BoilerWater Treatment (BWT) 2430Sodium Polyacrylate Memisahkan mineral-mineral dari air, agar nantinya dapat dengan mudah terbuang pada saat blowdown. Melapisi pipa-pipa boiler agar tidak terjadi korosi

3. BoilerWater Treatment (BWT) 2042TanninMenangkap oksigen serta melarutkannya ke dalam air.

Untuk memastikan suatu treatment program berfungsi sebagai mana mestinya, parameter tersebut dibawah ini harus selalu dikontrol sesuai dengan batas-batas yang direkomendasikan.Tabel 6.4 Parameter Kontrol Air Umpan Boiler dan Air BoilerParameterSatuanBatas KontrolTindakan Koreksi Air

Air UmpanAir Boiler

1. pH8,5 9,210,5 11,5Blowdown/Tambah NaOH

2. Caustic Alkalinity ppm CaCO3-Max 750Setting ppm Chemical

3. Total Alkalinity

ppm CaCO3Max 20Max 1400Setting ppm Chemical

4. Total Hardness

ppm CaCO3Max 2-Setting ppm Chemical

5. Silica

ppm SiO3Max 5Max 150Blowdown

6. TDS PpmMax 100Max 1500Blowdown

6.2 Boiler (Ketel Uap)

Gambar 6.15 Boiler

Boiler adalah suatu stasiun yang digunakan untuk mengubah air yang ada di dalamnya menjadi uap dengan cara dipanaskan. Boiler (ketel uap) sebagai penghasil uap di PKS diibaratkan sebagai jantung pabrik. Hal ini disebabkan karena uap yang dihasilkan boiler merupakan sumber energi untuk menggerakkan seluruh instalasi dan kebutuhan proses yang diperlukan pabrik. Oleh karena itu kesetabilan tekanan uap di boiler merupakan faktor yang sangat mutlak untuk keberhasilan proses pengolahan di PKS. Boiler memiliki fungsi sebagai berikut :

1. Untuk merubah energi air menjadi energi uap dengan menggunakan bahan bakar cangkang dan fibre di dalam dapur boiler.

2. Menyuplai uap ke stasiun pembangkit tenaga (turbin uap) untuk menghasilkan listrik.

3. Menyuplai uap untuk keperluan proses pengolahan di pabrik.

Dalam menjalankan tugasnya, boiler memiliki beberapa instrumen penting yang semuanya memiliki fungsi masing-masing. Instrumen-instrumen pada boiler tersebut pada saat dioperasikan memerlukan pengawasan karena jika tidak dilakukan pengawasan pada saat pengoperasian dapat berakibat fatal. Berikut adalah instrumentasi dari boiler beserta fungsinya :

1. IDF (Induced Draft Fan)

Berfungsi untuk menciptakan kevakuman dalam boiler.2. Draft Control

Fungsi dari instrumen ini adalah untuk menstabilkan tekanan uap pada boiler.

3. FDF (Force Draft Fan)

Berfungsi untuk memberikan oksigen untuk membantu proses pembakaran sekaligus untuk menyebarkan bahan bakar agar lebih merata.4. Secondary FDF

Membantu menyebarkan bahan bakar yang masuk ke dapur pembakaran agar lebih merata.

5. Rooster

Sebagai lantai bahan bakar.

6. Sight Glass

Alat pengukur level air pada upper drum.7. Safety valve

Untuk menjaga tekanan berlebih yang dihasilkan oleh boiler. Biasanya safety valve harus minimal sama dengan kapasitas boiler.

8. Chimney

Cerobong asap pada boiler. Pada PKS Unit Usaha Langkat, panas yang digunakan berasal dari pembangkaran cangkang dan fibre. Perbandingan antara fibre dan cangkang yang digunakan adalah 3 : 1. Panas tersebut digunakan untuk memanaskan air untuk kemudian menghasilkan uap. Uap tersebut digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik (melalui turbin uap) untuk keperluan proses produksi di pabrik. Jenis boiler yang digunakan adalah boiler pipa air (water tube boiler). Boiler yang digunakan di PKS Unit Usaha Langkat bermerk Takuma dengan tipe N 450. Fibre dan cangkang disalurkan melalui pipa yang berasal dari stasiun pengempaan menuju ke ruang pembakaran. Di dalam saluran tersebut, terdapat air lock yang berfungsi untuk membagi dua bahan bakar tersebut agar pembakaran lebih merata dan lebih cepat di dalam ruang pembakaran. Standar air dalam boiler adalah memiliki pH 10,5 11,5, kadar silika kurang dari 150 ppm, dan TDS (total dissolve solid) kurang dari 1200 ppm.Dalam PKS Unit Usaha Langkat terdapat 2 unit boiler, tetapi hanya satu saja yang dipakai, sedangkan yang lain digunakan sebagai cadangan (stand by). Kapasitas uap boiler adalah 15 ton uap/jam, kapasitas air umpan 15 ton/jam. Pipa-pipa air (header) sebagai tempat pemanasan air ketel yang dibuat sebanyak mungkin, sehingga penyerapan panas lebih merata dengan efisiensi tinggi. Di dalam boiler terdiri dari dua ruang pembakaran. Ruang pertama, berfungsi sebagai ruang pembakaran yang dihasilkan dan diterima langsung pipa air yang berada dalam ruangan dapur tersebut, yang terdiri dari pipa-pipa air dari drum ke header samping kanan dan kiri. Dalam ruang ini udara pembakaran ditiupkan oleh blower penghembus udara (forced draft fan) melalui lubang-lubang kecil sekeliling dinding pembakaran dan melalui kisi-kisi bagian bawah dapur (fire grates). Ruang kedua merupakan ruang gas panas dari uap diterima dari hasil pembakaran dari ruang pertama. Dalam ruang kedua ini sebagian besar dari panas dari uap diterima oleh pipa-pipa drum atas ke drum bawah. Jumlah udara yang diperlukan diatur melalui valve (air draft controller) yang dikendalikan oleh planel. Sedangkan dalam ruang kedua gas panas dihisap oleh blower hisap (induced draft fan) sehingga terjadi aliran panas dari ruang pertama ke ruang kedua dapur pembakaran. Di dalam ruang kedua dipasang sekat-sekat sedemikian rupa yang dapat memperpanjang permukaan yang dilalui gas panas tersebut dapat memanasi seluruh bagian luar drum bawah.

Drum atas berfungsi untuk tempat pembentukan uap yang dilengkapi dengan sekat-sekat penahan butir-butir air untuk memperkecil kemungkinan air terbawa oleh uap. Drum bawah berfungsi sebagai tempat pemanasan air ketel yang di dalamnya. Pada bagian dalam drum dipasang plat-plat pengumpul endapan lumpur untuk memudahkan pembuangan keluar (blow down). Gas bekas setelah ruang pembakaran kedua dihisap oleh blower hisap (induced draft fan) melalui saringan abu (dust collector) dibuang ke udara bebas melalui cerobong asap (chimney). Pengaturan tekanan di dalam dapur dilakukan oleh corong keluar blower (exhaust) dengan valve yang diatur secara otomatis oleh hidrolisis (furnace draft controller).

Katup pengaman (safety valve) pada boiler bekerja untuk membuang uap apabila tekanan melebihi tekanan yang telah ditentukan sesuai dengan penyetel klep pada alat ini. Umumya katup pengaman diatur pada tekanan 19,38 kg/cm2. Selain itu, juga terdapat gelas penduga (sight glass) yang merupakan alat untuk melihat tinggi air di dalam drum atas untuk memudahkan pengontrolan dalam ketel selama operasi. Agar tidak terjadi penyumbatan pada kran uap dan air pada alat ini, perlu dilakukan pengecekan air dan uap secara periodik. Gelas penduga dilengkapi dengan alat pengontrolan air otomatis yang akan berbunyi pada saat ketel kelebihan atau kekurangan air.

Faktor faktor yang perlu diperhatikan dalam pengoperasian ketel uap (boiler) diantaranya yaitu menjaga ketingian air di upper drum (60-70%), melakukan pemeriksaan pada sistem otomatis dan peralatan pompa dalam keadaan baik yang dapat dikontrol dengan gelas penduga, menjaga tekanan steam pada tekanan kerja (18-20kg/cm2), melakukan pemeriksaan terhadap ruang bakar agar bahan bakar tidak menumpuk dengan cara menyetel dumper IDF dan mengorek kerak dari ruang bakar secara manual, melakukan blowdown sesuai rekomendasi dari laboratorium setiap 3 jam sekali, dan melakukan pembersihan pipa dengan shoot blower secara periodik.

6.3 Turbin Uap

Rangkaian pembangkit listrik tenaga uap terdiri dari 1 unit turbin uap. 1 unit gear box, dan 1 unit alternator. PKS Unit Usaha Langkat melakukan sinkronisasi terhadap turbin uap dan diesel genset. Artinya, pada saat memulai proses pengolahan, diesel dioperasikan terlebih dahulu. Kemudian jika sinkronisasi berhasil, beban genset diturunkan dan beban turbin uap dinaikkan. Voltase turbin 380 volt.

Gambar 6.16 Turbin uapTurbin uap merupakan alat yang digunakan untuk mengkonversi energi dari steam menjadi energi mekanis (putaran) yang digunakan untuk membangkitkan energi listrik melalui alternator. Setiap turbin dilengkapi dengan katup keselamatan (safety valve) untuk melindungi turbin dari kondisi pengoperasian yang tidak aman. Pada pengoperasin turbin, katub turbin harus terbuka dengan mekanis pegas, dan menutup katub pada tekanan tertentu agar turbin berhenti. Peralatan ini juga berhubungan dengan overspeed, dimana jika putaran terlalu tinggi, maka plunger akan tersambung dan akan memicu katub tertutup. Uap yang digunakan pada turbin merupakan uap kering.

Dalam pengoperasian turbin uap perlu memperhatikan berbagai faktor diantaranya yaitu melakukan pengontrolan tekanan uap yang masuk (16-20 kg/cm2), melakukan set frekuensi agar diperoleh daya listrik yang diharapkan, memeriksa oil gear box, memberikan pelumas pada bearing shaft, memeriksa temperatur oli (40-50C) dan tekanan oli (2-5 bar), dan memeriksa serta membersihkan generator secara periodik.

Turbin uap memiliki beberapa alat pengaman yang menunjang keselamatan bagi para pekerja pada saat pengoperasiannya. Alat pengaman yang terdapat pada turbin adalah Overspeed Trip Mechanism (OTM), Low Oil Pressure Trip, Emergency Switch, dan High Temperature Trip. Overspeed Trip Mechanism (OTM) merupakan alat pendukung sistem untuk kecepatan lebih yang terdiri dari sebuah baut eksentrik yang dilengkapi dengan sebuah pegas yang diatur untuk bekerja pada 110-115% dari kecepatan normal.

Low oil pressure trip merupakan alat untuk mencegah bearing tergesek oleh poros ketika sistem lubrikasi gagal. Kontak pengaman tekanan otomatis mendeteksi setiap tekanan minyak yang turun dan membunyikan sirene untuk menandai bahaya kepada operator atau mengaktifkan katub solenoid yang langsung menghentikan operasi turbin secara darurat dengan secepatnya menutup control trip valve. Emergency switch yang terpasang di panel listrik merupakan alat pengaman dalam kondisi darurat yang dapat digunakan oleh operator. Penekanan emergency switch akan mengaktifkan solenoid yang akan menutup control trip valve.

High temperature trip merupakan pengaman yang digunakan untuk mencegah kebakaran atau rusak pada bearing akibat temperatur oli melewati batas maksimum. Kontak pengaman secara otomatis akan mendeteksi setiap kenaikan temperatur dan akan membunyikan sirene untuk menandai adanya bahaya kepada operator atau mengaktifkan katub solenoid yang langsung menghentikan operasi turbin dengan secepatnya menutup control trip valve.6.4 Back Pressure Vessel (BPV)

Back pressure vessel berfungsi untuk mengumpulkan uap dari turbin yang mempunyai tekanan 3-3,2 kg/cm2 dan akan didistribusikan kepada unit yang membutuhkan uap. BPV yang digunakan oleh PKS Unit Usaha Langkat ini dilengkapi dengan manometer, termometer, dan bypass yang dilengkapi dengan reducer valve. Back pressure vessel (BPV) merupakan bejana tekanan yang menampung exhaust system dari turbin uap untuk disalurkan ke stasiun-stasiun pengolahan yang membutuhkan steam terutama pada stasiun sterilizer. Suplai utama steam untuk back pressure vessel (BPV) berasal dari steam bekas turbin uap. Jika steam yang dibutuhkan tidak menukupi, dapat dibantu dengan mengalirkan uap langsung dari turbin yang dikirim melaluin pipa induk melalui kran bypass. Uap sisa dari turbin yang masuk BPV akan dikonversi menjadi uap basah dengan cara menginjeksikan air. Tekanan steam yang digunakan dalam proses pengolahan adalah 2,8-3,0 kg/cm2. Dalam pengoperasian back pressure vessel (BPV) perlu memperhatikan faktor-faktor agar tidak terjadi kesalahana (kerusakan dan bahaya) diantaranya yaitu menjaga tekanan BPV pada 2,8-3,0 kg/cm2, membuang uap jika tekanan melebihi 3 kg/cm2, dan mengatur distribusi steam agar semua proses pengolahan berjalan lancar.

(a)

(b)

Gambar 6.17 (a) Back Pressure Vessel dan (b) Konstruksi Back Pressure VesselKeterangan :

A. Uap untuk proses produksi

F. Steam exhaustB. Inlet dari turbin

G. Tekanan uap di dalam BPV

C. Injeksi uap langsung dari ketelH. Suhu uap di dalam BPV

D. Outlet uap ke stasiun rebusanI. Outlet air kondensat

E. Outlet uap ke storage tank

J. Tekanan uap ke stasiun rebusan

6.5 Diesel GensetDiesel genset berfungsi sebagai start awal proses dan juga pada saat tenaga yang dihasilkan turbin tidak mencukupi untuk proses pengolahan. Jika turbin mampu digunakan untuk proses pengolahan, maka diesel genset tidak perlu dioperasikan. Tetapi bila beban lebih maka diesel genset akan digunakan secara paralel dengan turbin uap. Pada akhir pengolahan, diesel genset mulai dioperasikan kembali. Voltase pada diesel genset harus dipastikan berada pada batas normal yaitu 380-400 volt. Genset (generator set) merupakan generator dengan diesel engine yang berfungsi sebagai start awal proses dan juga pada saat tenaga yang dihasilkan dari turbin tidak mencukupi untuk proses pengolahan. Pada saat tenaga yang dihasilkan turbin berkurang, maka genset diparalelkan dengan turbin. Genset juga diperlukan untuk menggantikan peran turbin pada saat pabrik tidak mengolah. Dalam pengoperasian genset harus memperhatikan berbagai faktor diantaranya melakukan pemeriksaan bahan bakar (solar) dan melakukan pencucian tangki solar secara periodik, memperhatikan tekanan minyak dan temperatur mesin, memeriksa ketinggian pelumas, memperhatikan getaran mesin saat beroperasi, dan mengganti penyaring sesuai umur pemakaian.

Gambar 6.18 Diesel Genset6.6 Kontrol Panel

Kontrol Panel adalah lemari pembangkit untuk mendistribusikan tenaga listrik ke stasiun-stasiun di dalam pabrik dan peralatan lain yang menggunakan listrik. Lemari ini dilengkapi dengan saklar-saklar pembagi ke stasiun-stasiun, kapasitor, syncronizer, dan alat-alat ukur listrik. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam pengoperasian Kontrol panel adalah pada saat memasukkan saklar utama, semua saklar pembagi dalam keadaan bebas. Apabila mesin akan diparalelkan maka voltase, frekuensi dari kedua mesin harus sama, kemudian jarum synchronizer tepat pada angka nol dan lampu paralel padam. Posisi sebelum saklar dimasukkan, harus diperiksa saklar pembagi dalam keadaan bebas dan alat ukur dalam keadaan baik.

Gambar 6.19 Kontrol Panel6.7 Perusahaan Listrik Negara (PLN)

PLN digunakan sebagai pembangkit cadangan pada saat diesel genset sedang tidak berfungsi. Penggunaan sumber energi dari PLN ini biasanya lebih digunakan untuk kebutuhan kantor.6.8 Limbah dan Penanganannya

Limbah merupakan salah satu aspek penting yang harus diperhatikan industri. Limbah yang tidak tertangani dengan baik akan menimbulkan masalah terhadap lingkungan industri. PT Perkebunan Nusantara IV Unit Usaha Langkat merupakan industri pengolahan kelapa sawit menjadi CPO. Dalam proses produksi CPO ini dihasilkan empat jenis limbah yaitu limbah padat, limbah cair, limbah gas dan limbah bahan berbahaya dan beracun (B3).

6.8.1 Limbah Padat

Limbah padat yang dihasilkan PKS Unit Usaha Langkat berasal dari proses penebahan, proses pressing dan pemecahan biji serta pembakaran bahan bakar boiler. Proses penebahan menghasilkan limbah padat berupa tandan kosong. Limbah padat berupa tandan kosong dikumpulkan pada suatu tempat yaitu hopper tandan kosong. Tandan kosong ini dimanfaatkan sebagai pupuk organik pada lahan kelapa sawit yang dimiliki PKS Unit Usaha Langkat.

Gambar 6.20 Hopper Tandan Kosong

Limbah padat yang dihasilkan selanjutnya berasal dari proses pressing. Pada proses pressing ini dihasilkan serat kelapa sawit. Selain itu, limbah padat juga dihasilkan oleh proses pemecahan biji sawit. Proses pemecahan biji sawit ini menghasilkan limbah padat berupa cangkang sawit. Serat sawit dan cangkang sawit ini dikumpulkan pada suatu tempat yang berada dekat boiler. Serat dan cangkang sawit yang dihasilkan proses pressing dan pemecahan biji dimanfaatkan sebagai bahan bakar boiler.

(a) (b)

(c)

Gambar 6.21 (a) Cangkang Sawit, (b) Serat, dan (c) Tempat Pengumpulan Cangkang dan SeratProses pembakaran bahan bakar boiler yang menggunakan cangkang dan serabut sawit menghasilkan limbah padat berupa abu ketel uap. Abu ketel ini dikumpulkan pada suatu tempat lalu diangkut menggunakan truk untuk dibuang.

Gambar 6.22 Abu Ketel UapLimbah padat juga dihasilkan pada proses pemurnian minyak berupa solid decanter. Solid decanter ini masih memiliki kandungan minyak, oleh karena itu solid decanter ini dimanfaatkan kembali dengan memasukannya ke dalam fat fit untuk diambil minyaknya.

6.8.2 Limbah Cair

PKS Unit Usaha Langkat memiliki kapasitas pengolahan sebanyak 20 TBS/jam atau 480 TBS/hari. Limbah cair yang yang dihasilkan PKS 60% dari TBS yang diolah. Limbah cair pengolahan kelapa sawit berasal dari proses perebusan, proses klarifikasi dan hydrocyclone. Limbah cair yang dihasilkan dari ketiga proses tersebut dialirkan menuju kolam fat fit untuk mengambil minyak yang masih terkandung dalam air limbah. Limbah cair ini kemudian masuk ke deoiling pond untuk mengambil sisa minyak yang masih ada pada air limbah. Limbah cair dari deoiling pond ini lalu dialirkan melalui parit yang diarahkan menuju unit pengolahan limbah.6.8.2.1 Kolam Pembiakan (Seeding Pond)

Sebagai prakondisi bagi limbah sebelum masuk ke kolam anaerobik. Waktu tinggal limbah cair di kolam ini adalah 4 hari dengan ke dalaman kolam 3 m dan volume daya tampung sebesar 1.152 m3. Untuk menanggulangi limbah secara biologis dengan menggunakan bakteri totamci. Bakteri ini merubah senyawa kompleks menjadi VFA (Volatile Fatty Acid). Perkembangan bakteri ini dengan munculnya gelembung-gelembung gas (sekitar 24 hari), bakteri tersebut dimasukkan ke dalam bak kolam pembiakan yang sebelumnya telah diisi limbah matang kemudian dialirkan ke kolam anaerobik pertama.6.8.2.2 Kolam Anaerobik (Primary Pond)Limbah yang telah keluar dari cooling pond selanjutnya memasuki kolam anaerobik primer. Fungsi kolam kedua ini adalah untuk menguraikan butiran-butiran minyak yang masih tersisa dengan bantuan bakteri. Bakteri yang aktif akan membentuk asam organik dan gas CO2 dari senyawa organik kompleks. Perubahan yang terjadi dalam kolam adalah zat organik diubah menjadi asam organik dan alkohol yang mudah menguap. Waktu tinggal limbah cair di kolam ini adalah 80 hari. Kedalaman kolam adalah 5 m dengan volume daya tampung sebesar 23.040 m3.

Gambar 6.23 Kolam Anaerobik6.8.2.3 Kolam Fakultatif (Secondary Pond)Kolam ini merupakan lanjutan dari kolam anaerobik primer. Fungsi kolam ini adalah memproses kembali limbah yang berasal dari kolam anaerobik primer karena nilai BOD limbah masih cukup tinggi. Proses yang terjadi adalah mengubah bahan organik dalam limbah cair menjadi CH4 dan CO2 tanpa ada oksigen. Agar proses pembusukan anaerobik dapat berfungsi dengan baik kadang-kadang ditambahkan nitrogen dan fosfor. Waktu tinggal limbah cair di kolam ini adalah 25 hari. Kedalaman kolam adalah 5 m dengan volume daya tampung sebesar 7200 m3.

Gambar 6.24 Kolam Fakultatif6.8.2.4 Kolam AerasiKolam aerasi digunakan untuk menampung dan mengolah limbah setelah melewati kolam fakultatif. Kolam aerasi memanfaatkan mikroorganisme tersuspensi tanpa menggunakan resirkulasi lumpur. Penambahan udara pada kolam oksidasi dilakukan dengan menggunakan aerator.

Gambar 6.25 Kolam Aerasi6.8.2.5 Aerobic Pond

Fungsi kolam ini adalah untuk melakukan proses aerobik dengan cara memasukkan oksigen ke dalam air limbah dengan bantuan aerator. Kolam aerobik dibuat agak dangkal agar sinar matahari sampai ke dasar kolam sehingga sinar matahari dapat dipergunakan oleh ganggang pada proses fotosintesis. Kolam ini merupakan kolam terakhir limbah sebelum dialirkan menuju land application. Sebelum limbah tersebut dialirkan ke parit menuju land application, terlebih dahulu diambil sampel untuk memastikan limbah cair sudah memenuhi standar. Waktu tinggal limbah cair di kolam ini adalah 50 hari. Kedalaman kolam adalah 5 m. Limbah cair yang telah keluar kemudian dialirkan menuju land application. Pengaliran limbah dilakukan melalui parit yang berkelok-kelok dan sebagian diangkut menggunakan mobil tangki menuju kebun. Setiap sebulan sekali limbah cair ini dianalisis sesuai parameter-parameternya. Pengujian limbah ini dilakukan oleh UPT Laboratorium Lingkungan Hidup Pemerintah Provinsi Sumatera Utara dan Laboratorium Pengolahan Kantor Pusat PT Perkebunan Nusantara IV.

Gambar 6.26 Aerobic Pond6.8.3Limbah Gas

Limbah gas yang dihasilkan oleh PKS Unit Usaha Langkat merupakan gas yang keluar dari cerobong ketel uap (boiler) dan gas hasil pembakaran solar dari generator set (genset). Gas yang dihasilkan oleh boiler berasal dari pembakaran cangkang dan serat kelapa sawit. Gas buangan boiler ini diuji setiap enam bulan sekali. Pengujian emisi gas buang dilakukan oleh UPT Laboratorium Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan. Selain pengujian emisi gas buang juga dilakukan pengujian terhadap kualitas udara ambient. Pengujian ini dilakukan di tiga lokasi sekitar pabrik. Lokasi pertama yaitu ruang proses, lokasi kedua adalah halaman pabrik setelah proses dan lokasi ketiga yaitu halaman pabrik sebelum proses.

Pengujian emisi gas buang ini mencakup pengukuran terhadap parameter yang terdiri atas sulfur dioksida (SO2), nitrogen dioksida (NO2), amonia (NH3), partikulat, hidrogen flourida (HF), gas klorin (Cl2), hidrogen klorida (HCl), opasitas dan getaran. Baku mutu yang digunakan adalah baku mutu emisi tidak bergerak berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor: PERMENLH No.7 Tahun 2007 Lampiran I.

Pengujian udara ambient di PKS Unit Usaha Langkat dilakukan untuk mengetahui kualitas udara ambient di sekitar Pabrik. Udara ambient merupakan udara bebas di permukaan bumi lapisan troposfir yang berada di sekitar lingkungan pabrik. Pengujian udara ambient ini mengukur parameter-parameter yang terdiri atas sulfur dioksida (SO2), nitrogen dioksida (NO2), hidrogen sulfida (H2S), amonia (NH3), TSP (debu) dan kebisingan. Baku mutu yang digunakan mengacu kepada Peraturan Pemerintah No 41 Tahun 1999 tentang Pengendalian Pencemaran Udara, Kep.Men LH No 48/MENLH/11/1996 tentang Baku Mutu Tingkat Kebisingan dan Kep. Men LH No 50/MENLH/11/1996 tentang Baku Mutu Tingkat Kebauan.6.8.4 Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3)

Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3) yang dihasilkan PKS Unit Usaha Langkat bersumber pada bagian pengolahan, bagian teknik dan bagian tata usaha. Pada bagian pengolahan dihasilkan limbah berupa oli bekas, buangan wadah bekas bahan kimia,buangan sampel yang sudah dianalisis, buangan alat pelindung diri bekas kontaminasi bahan kimia, dan bahan kimia kadaluarsa. Bagian teknik menghasilkan limbah B3 berupa kuas yang terkontaminasi cat, buangan kaleng bekas cat, oli bekas dan buangan aki rusak. Bagian tata usaha menghasilkan limbah B3 berupa buangan tube bekas tinta.Menghilangkan silika, sulfat,

klorida dan karbonat

Menghilangkan hardness dan natrium

KATION

ANION

2RH + Ca(HCO3)2 R2Ca + 2H2O + 2CO2

Resin Aktif

Kation

Resin Jenuh

2RH + Mg(HCO3)2 R2Mg + 2H2O + 2CO2

Resin Aktif

Kation

Resin Jenuh

R2Ca + H2SO4 2RH + CaSO4

2ROH + H2SiO RHSiO3

ROH + H2CO3 RHCO3 + H2O

RHSiO3 + 2NaOH ROH + Na2SiO3 + H2O

Air pembilas

backwash

Air dibuang

H2SO4

NaOH

Air dibuang

Air Pembilas

Air Pembilas

Air dibuang

(a)

(b)

Air dibuang

101