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/basa).

Performansi fabric filter ditentukan oleh perbandingan luasankain-udara (Air to Cloth Ratio) yaitu berapa banyak gas kotoryang melewati permukaan filter dengan luas tertentu selamawaktu tertentu.Pertimbangan desain : kecepatan filtrasi maksimum danperbandingan kompartemen sebagai fungsi area kain netto.

Pressure Drop sepanjang filter :

KEUNTUNGAN DAN KELEMAHAN

Keuntungan fabric filter : efisiensi sangat tinggi (bahkan untukpartikel halus), dapat dipakai untuk berbagai jenis debu, dapat dipakaiuntuk kapasitas yang besar, dapat beroperasi pada pressure drop yang rendah.Kerugian fabric filter : memerlukan tempat yang luas, bahan filter tidak tahan suhu tinggi, tidak dapat beroperasi pada kondisi lembab, berpotensi kebakaran.

Contoh : fabric filter tipe shaker harus menyaring udara 40.000 cfm dengan konsentrasi debu tepung 10 grains/cfm udara. Kantong kain memiliki panjang 8 ft dan diameter 6 inci.

WET SCRUBBERKomponen air digunakan sebagai pembersihpolutan gas dan partikulat. Efisiensinya lebih tinggidibanding settling chamber dan cyclone, namunsetara dengan EP dan fabric filter.Air dalam bentuk droplet disemprotkan ke alirangas buang sehingga terjadi proses tumbukan dandifusi. Jenis wet scrubber : spray scrubber ( menggunakan energi dari aliran fluidanya), venturyscrubber (menggunakan aliran air yang dipercepatpada venturinya), vertical spray rotor (menggunakan rotor yang berputar untukmemancarkan air), moving bed scrubber (media plastik yang dipakai bisa membantu terjadinyakontak yang intensif)

KEUNTUNGAN DAN KELEMAHAN

Keuntungan penggunaan : 1. Dapat digunakan untuk

menyisihkan partikel yang flammabel

2. Dapat digunakan untukmenyisihkan gas dan partikelsecara bersamaan

3. Dapat mengatasi mist4. Dapat mendinginkan gas panasKelemahan penggunaan :1. Timbul masalah korosif2. Timbul pencemaran air3. Pembuangan sludenya mahal

10

PENYISIHAN GAS

Mekanisme : terjadi kontak yang sangat tinggiantara campuran gas dengan cairan sehinggasebagian besar gas-gas terlarut dalam cairan.Tipenya : Kolom pejal (operasi kontinyu), kolompelat ( operasi bertahap), dll.Parameter yang harus diperhatikan : kelarutangas, volatilitas gas, tingkat korosif, kekentalan(viscosity), stabilitas kimia, toksisitas dan biaya(kalau bukan pelarut air).

ABSORPSI Mekanisme : melekatnya gas-gas padapermukaan padat atau cair (adsorbent) akibat perbedaan konsentrasi. Jenisnya ada 2 :Adsorpsi fisik : hasil dari gaya-gaya tarikintermolekul antara adsorbent denganmaterial yang diserapAdsorpsi kimia : hasil interaksi kimia antarabahan adsorbent dengan material yang diserapJenis-jenis adsorbent yang dipakai : Karbonaktif, activated alumina,Silica gel

ADSORPSI

Mekanisme : Konversi gas atau uap menjadi cairan melaluipenurunan suhu dan atau penaikan tekanan.Tipenya : Kondenser kontak langsung : medium pendingin denganuap-kondensat saling kontak dan bergabungKondenser kontak tak langsung : medium pendingin danuap-kondensat dipisahkan oleh suatu area permukaanKondenser biasanya digunakan sebagai pre-treatment bagialat kontrol gas lain karena dapat mengurangi volume gas yang harus diolah.

KONDENSASI

Pembakaran sempurna antara udara (oksigen), limbah dan bahanbakar dengan kondisi temperatur yang tinggi, pengadukan turbulenantar komponen, waktu tinggal yang cukup.

Dengan pembakaran sempurna akan didapat perubahanhidrokarbon menjadi CO2 dan air.

Destruksi termal kebanyakan senyawa organik terjadi antara 590 C 650 C, namun operasi insinerator mencapai suhu lebih dari 980 C untuk menjamin pembakaran organik yang komplet.

Ada 2 tahap dalam pembakaran : pembakaran bahan bakarterjadi cukup cepat dan irreversibel serta menghasilkan gas dengansuhu cukup tinggi pembakaran polutan.

Operasi insinerasi bertipe : Otomatis, Semi-otomatis.Manual

INSINERASI