Pengendalian Pencemaran Udara

  • View
    175

  • Download
    9

Embed Size (px)

Text of Pengendalian Pencemaran Udara

  • 1KONSEP UMUMSKEMA PENGENDALIAN

    Karakteristik Peralatan Performansi Alat Kelayakan Teknik

    Evaluasi Sumber Pemilihan Alat Kontrol Peraturan

    Total biaya pertahunUntuk tiap alternatif

    Pemilihan sistem kontrol terbaik

    STANDAR KONTROL

    PENCEGAHAN KOROSI

    PERSYARATAN ENERGI

    BAHAN KIMIA

    KEYAKINAN

    PEMELIHARAAN

    EFISIENSI

    FLEKSIBILITAS

    PRAKONDISI GAS

    KAPASITAS BEBAN

    PRINSIP

    PARAMETER

    PENERAPAN

    KARAKTERISTIK EMISI GAS-PARTIKULAT

    Karakteristik partikel : ukuran, distribusiukuran, bentuk, densitas, kelengketan(stickiness), korosivitas, reaktivitas, toksisitasKarakteristik aliran fluida : tekanan, suhu, viscositas, kadar air, komposisi kimia, flammabilitas.Kondisi proses : flowrate, loading partikulat, efisiensi yang diinginkan, maksimumkehilangan tekanan.

    DISTRIBUSI UKURAN PARTIKEL AMBIEN

  • 2EFISIENSI ALAT

    ALAT KONTROLMi, Li Me, Le

    EFISIENSI

    Mi : total laju input massa Li : loading partikulat di inlet

    Me: total laju emisi massa Le: loading patikulat di outlet

    KESELURUHAN

    Dimana n j : efisiensi pengumpulan untuk ukuran ke j

    mj : persen massa partikel pada ukuran ke j

    CONTOH PERHITUNGAN

    Contoh :

    Sebuah tabung berisi partikel yang memiliki 300 butiran :

    100 butir : 1 mikron ; 100 butir : 10 mikron ; 100 butir : 100 mikron. Efisiensialat yang dipasang adalah 10% menyisihkan butiran 1 mikron, 50% untukbutiran 10 mikron, 99% untuk butiran 100 mikron. Semua partikel memilikidensitas yang sama dan butiran 1 mikron memiliki satuan massa. Hitungefisiensi penyisihan butiran dan penyisihan massanya.

    ALAT KONTROL

    CASCADE IMPACTORLog dM

    Log diameter0.1 2.5 10

    Diameter aerodinamis : diameter partikel sembarang yang memiliki sifatsama dengan partikel bulat berdiameter tertentu dan berdensitas 1 unit air

    Cascade impactor digunakan untuk memisahkan partikelberdasar diameter aerodinamis (bukan diameter fisiknya)

    DISTRIBUSI PARTIKEL

    Dimana : d84.1 : diameter dimana partikel menyusun sampai 84.1% dari total masa partikel

    yang lebih kecil dari ukuran ini.d50 : diameter rata-rata geometris.d15..9 : diameter dimana partikel menyusun sampai 15.9% dari total masa partikel

    yang lebih kecil dari ukuran ini.g : standar deviasi geometris

    Penyeragaman dengan parameter rata-rata geometris dan deviasi geometris

  • 3CONTOH SOAL DISTRIBUSI UKURANContoh :

    Data hasil pengukuran cascade impactor sebagai berikut :

    Cari nilai d50 dan gDan bila data diatas dianggap sebagai karaketeristik partikulat, berapakah efisiensi alatyang dipasang dengan data hubungan efisiensi-ukuran sebagai berikut :

    18.573.5276368179.54.5MASSA (mg)>2515 - 259 - 155 - 92 - 50 - 2RENTANG UKURAN m

    8086 - 106054 - 63032 - 41010 - 2

    901210 - 14951714 - 20982520 - 30994030 - 50

    n j (%)d j (avg) (m)

    UKURAN (m)

    MENCARI RATA-RATA GEOMETRIS

    1000.020> 25

    98.00.08015 25

    90.00.3009 15

    60.00.4005 9

    20.00.1952 5

    0.50.00490 2

    PERSEN KUMULATIF MASSA FRAKSI MASSA DALAM RENTANG UKURAN

    UKURAN

    Ploting pada grafik kumulatif persen kurang dari, didapat nilai

    d84.1 sebesar 13.5 ; d50 sebesar 7.8 ; d15.9 sebesar 4.6

    Sehingga nilai g : 13.5/7.8 = 1.73 atau 7.8/4.6 = 1.70 (nilainya dirata-ratakan menjadi 1.72), sedangkan d50 sebesar 7.8

    PLOTING KURVA MENCARI EFISIENSI TOTAL

    0.20.21001.00>50> 50

    75%=

    0.400.499.80.994030 50

    3.333.499.40.982520 30

    9.510.0960.951714 20

    17.119.0860.901210 14

    29.637.0670.8086 10

    12.020.0300.6054 6

    2.859.5100.3032 4

    0.050.50.50.1010 2

    j mj (%)mj (%)Kumulatifpersen < ukuran

    jRata2 dj (m)

    Rentang ukuran

  • 4PENGENDALIAN AWALPengendalian pencemaran sumber tidakbergerak

    REDUKSI EMISI : meliputi gabungan usahamultidisiplin :modifikasi proses (alternatifmanufakturing, teknik produksi, substitusi bahandan pengendalian proses). Bersifat preventif,

    MODIFIKASI PABRIK/PENGOPERASIAN PABRIK mengendalikan fugitive dust), pembuatan stack yang tinggi, ubah sumber bahan bakar, recycling

    RELOKASI PABRIK

    PENERAPAN TEKNOLOGI PENGENDALIAN YANG TEPAT : pengendali kering, pengendali basah, pengendali gas : combustion, absorpsi, adsorpsidan kondensasi

    Pengendalian sumber bergerak :Bahan bakar bersih, diversifikasi energi, pemakaian alatpengendali, edukasi masyarakat, peremajaan angkutan, uji emisi

    Pengendalian sumber fugitive :Dari sumber proses yaitu penangkapan dan venting dengan moveable hood ke alat kontrol sumber titik ( EP, FF, scrubber ), transfer & conveying ( spillage atauwindage ), loading & unloading ( internal atau eksternal),debu jalan, tempat penimbunan ( storage piles ), tempat pembuangan ( waste disposal sites )

    ALAT KONTROL PENGENDALI PENCEMARAN UDARA

    DILEMMA ALAT KONTROL

    B

    i

    a

    y

    a

    M

    a

    r

    g

    i

    n

    a

    l

    (

    $

    /

    t

    o

    n

    )

    Reduksi emisi(ton per hari)

  • 5KONTROL STACKSFungsi stack tidak mereduksi emisinamun mendispersikan pencemarsejauh mungkin. Tanpa alat kontrolpencemar udara, stack yang tinggi bisajadi merupakan solusi untuk menghindaripaparan pencemar terhadap populasidisekitarnya.

    PENGENDALI PENCEMAR PARTIKULAT

    SETTLING CHAMBERS Pertama kali dipakai, efisiensi rendah. Sekarangsering dipakai sebagai pre-treatment untukmenghilangkan partikelukuran besar.

    Mekanisme : gaya gravitasi dangaya inersia. Jenis : settling chamber sederhana, settling chamber Howard ( adapenambahan pelat-pelat )g : percepatan gravitasi

    dp : diameter partikelp : densitas partikel :densitas gas : viscositas gasK : faktor cunningham

    CONTOH SOALContoh :Pabrik semen akan memasang EP sebagai alat pengendalipencemaran udaranya. Sebelum EP dipasang settling chamber sebagai pre-treatment dengan ukuran lebar 4 m, panjang 15 m dan tinggi 1.5 m. Ukuran diameter yang partikel yang boleh lolos ke EP adalah 20 mikron. Diameter cyclone bisa hanya beberapa cm sampai dengan beberapa meter

    2 mekanisme pengumpulan debu : gaya sentrifugal (Partikel-partikelyang terlempar ke dinding ) dan gaya gravitasi (jatuh ke hopper ). Dimensi cyclone dibuat berdasar debit gas dan efisiensi yang diinginkan. Parameter awal desain adalah diameter cyclone. Semakinpanjang dan kecil diameter akan semakin tinggi efisiensi cyclone namun memperbesar kehilangan tekanan.Inlet cyclone ; tangensial, pembuangan debu : slide gate (periodik), dan rotary valve (kontinyu).

    CYCLONE

  • 6PARAMETER DESAIN (CYCLONE KONVENSIONAL

    1.0D/D

    0.25Dd/D

    2.0Lc/D

    2.0Lb/D

    0.625S/D

    0.5De/D

    0.25W/D

    0.5H/D

    NilaiParameterKEUNTUNGAN DAN KELEMAHAN

    Keuntungan cyclone : capital cost rendah, bisa beroperasi pada suhutinggi, pemeliharaan mudah.

    Kerugian cyclone : efisiensi rendah ( partikel berukuran kecil), biaya operasitinggi karena tingginya kehilangantekanan

    EFISIENSIPerhitungan efisiensi :

    Contoh soal :Sebuah cyclone konvensional dengan diameter 1 m, tinggi inlet 0.5 m, danlebar inlet 0.25 m, laju alir udara/gas : 150 m3/menit, viscositas 0.075 kg/m-jam dan densitas gas 1.01 kg/m3. Aliran gas mengandung partikeldengan densitas 1600 kg/m3. Distribusi ukuran yang diperoleh adalah :

    Hitung efisiensi total

    530 50

    1418 30

    3010 18

    306 10

    104 6

    9,02 4

    1,00 2

    Persen massaRentang ukuran

    ELEKTROSTATIK PRESIPITATOREP digunakan untuk menyisihkan partikulat

    ukuran yang kecil < 10 mikron. Komponen-komponen yang ada di EP adalah : elektrodapemberi muatan, elektroda pengumpul, rapper dan hopper.

    EP menggunakan gaya elektrik untukmemisahkan partikel dalam aliran gas.Partikelyang bermuatan ditarik dan ditangkap padapelat dengan muatan yang berlawanan danaliran gas yang lebih bersih akan keluar darialat tersebut. Secara periodik terjadipembersihan dengan ketukan atau guncanganpermukaan yang terakumulasi debu.

  • 7Ada 2 jenis yaitu High Voltage Single-Stage dan Low-Voltage Two-Stage.Kecepatan migrasi partikel dinyatakan sebagai :

    Efisiensi pengolahan EP dapat diperoleh dengan (Rumus Deutch Andersen):

    KEUNTUNGAN DAN KELEMAHAN EP

    Keuntungan EP : efisiensi sangat tinggi (ukuran partikel kecil), dapat dipakai untuk kapasitas yang cukup besar dengan tekananyang rendah, bisa untuk penyisihan basah dan kering, dapatdidesain untuk temperatur yang bervariasi serta biaya operasiyang rendah.Kerugian EP : biaya pembuatan mahal, tidak dapat dipakai untukpolutan gas, tidak fleksibel, memakan tempat.

    Contoh soal : Single-Stage EP digunakan untuk menyisihkanpartikulat dari industri semen dengan proses kering.EP ini terdiri dari beberapa saluran yang dibentuk oleh 2 plat kolektor dengan ukuran tinggi x lebar : 16 ft x 14 ft. Laju alir gas 2400 acfm, konsentrasi debu 5 grains/ft3. Kecepatan migrasiberdasar uji coba di lapangan 0.19 ft/detik. Tentukan efisiensidan kuantitas debu yang terkumpul dalam 1 hari.

    FABRIC FILTRATION Proses inidigunakan untuk

    menyisihkanpartikulat dengancara menyaringmelalui kaintertentu. Mekanisme yang terjadi 3 hal yaitu: impaksi, intersepsi dandifusi.

    Proses filtrasi bisa interior maupun eksterior Mekanismepembersihan dengan cara : penggetaran (shaking) untukpembersihan debu ringan, backwash udara (reverse air) danpembersihan dengan udara bertekanan (pulse jet) serta sonic vibration.

    PRINSIP PENYARINGAN

  • 8SUSUNAN ALAT RINCIAN ALAT

    MEKANISME PENYARINGAN MEKANISME PEMBERSIHAN

  • 9Bahan-bahan fabric filter sudah dibuat khususdisesuaikan dengan daya tahan terhadap suhu danresistensi terhadap bahan abrasif ( asam/