TEKNOLOGI PENGENDANDIAN PENCEMARAN UDARA
1. Penentuan Lokasi Pemantauan
Pencemaran Gas
Berbeda hainya dengan pemantauan air, arah dan
jangkauan pencemaran meialui udara lebih luas dan lebih cepat bergerak secara
simultan di sekeiiling pabrik.
Pengamlbilan sampel antara titik satu dengan titik lain menggunakan
per:rlekatan statistik pada setiap komponen yang sama dengan jarak yang sama
pula. Misainya bagaimana pengaruh gas/asap terhadap tanaman kentang pada
jarak 500 m dari iokasi (sumber) pencemar[3].
Untuk jenis objek tertentu dapat diambril beberapa titik tapi berapa
jumlah persisnya harus didekati dengan metode statisfik. Pemantauan terhadap
kualitas udara didasarkan atas beberapa faktor yang mencakup aktivifas di
sekitar dan jangkauan sumber pencemaran seperti arah angin, keadaan musim,
kelembaban udara, suhu, tata guna tanah, kerapatan penduduk, mobilitas unsur
Iingkungan. Tempat pemantauan ditentukan pada sumber pengeluaran, misalnya
pada cerabong, di atas atap rumah, , pada tanaman, hewan dan ternak penduduk
di sekitar pabrik[3].
Gambar: Penentuan Lokasi Pemantauan Udara[3]
Pengujian dilakukan pada sumber pencemaran dalam pabrik setiap waktu
tertentu. Sampel diambil pada cerobong asap untuk memperoleh konsentrasi
bahan pencemar. Misalnyapenghisap gas di atas atap berapa mg/Nm3, abu, S02
dan flourida. Dengan kansenfrasi tersebut berapa bagian didistribusikan ke
sekeiiling lokasi prayek pada jarak 500 m, 1 km, 2 km, 3 km, 4 km dan
seterusnya. Pernanfauan dilakukan misalnya 12 kali atau delapan kali pada
tempat tertentu[3].
Ada beberapa metode
yang telah dikembangkan untuk penyederhanaan buangan gas. Dasar pengembangan
yang dilakukan adalah absorbsi, pembakaran, penyerap ion, kolam netralisasi
dan pembersihan partikel. PiIihan peraIatan
dilakukan atas dasar faktor berikut:.
1.
Jenis bahan pencemar (polutan)
2.
Komposisi
3.
Konsentrasi
4.
Kecepatan air polutan
5.
Daya racun polutan
6.
Berat jenis
7.
Reaktivitas
8.
Kondisi lingkungan
Desain peralatan
di sesuaikan dengan variabel
tersebut untuk memperoleh tingkat efisiensi yang maksimum.
Kesulitannya
sering terbentur pada persediaan alat di pasaran. Pilihan desain yang
diinginkan tidak sesuai dengan kondisi limbah, sebab itu harus dibentuk
desain baru. Kemampuan untuk mendesain peralatan rnembutuhkan keahlian
tersendiri dan ini merupakan masalah tersendiri Pula. Disamping itu ada
faktor lain yang harus dlpertirnbangkan yaitu nilai ekonomis peralatan.
Tidakkah peralatan mencekup sebagian besar investasi yang tentu harus
dibebankan pada harga pokok produksi. Permasalahnnya bahwa ternyata kemudian
biaya pengendalian menjadi beban konsumen. Atas dasar pemikiran ini maka
pilihan teknologi pengolahan harus merupakan kebijakan perlindungan konsumen baik dari sudut
pencemaran itu sendiri rnaupun dari segi biaya.
Pada umumnya jenis
pencemar melalui udara terdiri dari bermacam-macam senyawa kimia baik berupa
limbah maupun bahan beracun dan irerbahaya yang tersimpan dalam pabrik.
Limbah gas, asap dan Jebu melalui udara adalah:
1.
Debu, berupa padatan halus
2.Karbon monpksida, gas tidak berwarna dan tidak
berbau
3. Karhon dioksid, gas tidak berwarna dan tidak
berirau
4. Oksida nitrogen, gas berwarna dan tidak berirau
5.Asap, campuran gas dan partikel berwarna hitam:
CO2 dan SO26. Belerang dioksicia,
6. Belerang dikosida, tidak berwama dan berbau
tajam
7. Soda api, kristal
8. Asam chlorida, berupa larutan dan uap
9. Asam sulfat, cairan kental
10. Amoniak, gas tidak berwarna, berbau
11. Timah hitam, gas tidak berwarna
L2. Nitro karbon, gas tidak berwarna
13. Hidrogen fluorida, gas, tidak berwarna
14. Nitrogen sulfida, gas dan berwarna
15. Chlor, gas, larutan dan berbau
16. Merkuri, tidak berwarna, larutan
Berikut ini adalah jenis peralatan yang dipilihkan
untuk pengolahan limbah gas.
Gambar: 22. Scrubber Model Tegak
Gambar:23. Menara Penyemprot
Gambar:
24. Wetscrubber dengan Kolam Pengendapan
Ada lima
kerja absorbsi, yaitu:
1. Scrubber
AIat ini digunakan untuk membersihkan gas yang
mudah bereaksi dengan air. Prinsip kerjanya adalah mencampurkan air dengan
uap dalam satu kolam. Pada umumnya arah aiiran berlawanan agar kontak uap/gas
dengan air dapat sempurna. AIat terdiri dari beberapa tipe: penyemprot,
kolam, piringan dan putaran.
Menara Penyemprot
Gas kotor masuk dari bagian dasar akibat tekanan.
Gas membubung ke atas sementara dari atas dimasukkan pipa air yang diiengkapi
dengan sprayer (penyemprot), sehingga air keluar merupakan titik-titik air
memenuhi menara. Karena gaya berat, titik air turun sementara gas naik
bersama udara. Gas yang terkandung dalam udara bereaksi dengan air dan turun
ke bawah lalu ditampung dan dialirkan ke tempat tertentu. Udara yang bersih
keluar dari cerobong atas.
Faktor yangperlu diperhatikan adalah waktu kontak.
Jenis lain dari menara penyemprotyaitu packet tower dilengkapi dengan paking
yang berfungsi memperluas permukaan kontak uap pencemar dengan air. Plate tower
adalah bentuk lain yaitu paking digantung dengan piringan yang
berlobang-lobang. Air berada di atas piringan dan turun melalui
lobang-lobang, semen tara udara dan gas mengalir dari bawah.
Scrubber model tegak hampir mirip dengan menara
penyemprot. Air dialirkan melalui pipa tegak (sejajar denan kolam) berada di
tengah-tengah kolam dan di sekeliling pipa dibuat lobang untuk menyemprotkan
air. Gambar 22, 23 dan 24 adalah bagan alat pengolahan gas.
2. Pengolahan dengan Penyerapan (Absorbsi)
Prin sip penyerapan (absorbsi) adalah pemi sahan
zat pencemar bentuk gas melalui cairan penyerap yangtidak mudah menguap.
Udara yang mengandung zat pencemar dialirkan rnelalui cairan penyerap yang
tidak mudah menguap (seperti air) sehingga zaL-zat tersebut terserap. Penyerapan
beriangsung dengan mudah apabila kontak permukaan cukup luas. Untuk itu
dilakukan dengan membentuk butiran cairan atau berbembentuk cairan yang
berbentuk film yang membuat gelembung gas. Disamping itu perlu pula
diperhatikan zat pencemar yang mudah bereaksi dengan zat penyerap seperti
asam dengan alkohol.
Gambar 25. Menara isi
Gambar 26. Penyerap mekanis
Gambar
27. Menara Penyemprot Type Cyclone
Gambar
28. Menara Semprot
Gambar 29. Menara piringan
Gambar 30. Menara
Kotak
Ada
5 (lima) metoda kerja absorbsi, yaitu:
a. Menara Isi
Menara berbentuk silinder tegak diisi butiran pengisi
untuk memperluas kontak permukaan. Cairan mengalir melalui butiran, Sementara itu gas dapat
mengaiir searah atau berlawanan arah dengan cairan penyerap. Efektivitas alat
sangat dipengaruhi distribusi gas yang mengalir melalui butiran pengisi. Butiran
dapat dibuat dari bahan plastik atau
karbon dengan ukuran 2,5 cm/s/d 5 cm. Lihat ganabar 25, 26 dan 27.
b. Menara Semprot
Menggunakan cairan penyerap yang disernprotkan ke
dalant menara dan cairan ini mudah bereaksi dengan gas, seperti gas chlor.
Yang penting gas mudah larut dalam cairan. Gas masuk dari bagian samping
bawah silinder semeritara butir cairan masuk dari samping silinder sebelah
tengah. Gas dan butiran padat akan
larut bersama cairan penyerap dan terbawa ke bawah semenLara gas bersih keluar
melalui pembuangan sebelah atas.
c. Penyerapan dengan Tarikan Cairan
Berfungsi untuk menarik partikel dari buangan gas.
Cairan penyerap dibangkitkan dan terjadi kontak dengan partikel, sehingga
terjadi ikatan partikel dengan cairan. Sementara gas terbuang melalui lobang
pembuangan atas.
d. Semprot Cyclone
Alat ini merupakan silinder tegak yangsebelah bawah
terdapat alat penyemprot. Gas masuk ke dalam slinder melalui saluran yang
berbentuk tangensial. Aliran gas yang berjalan rnengelilingi cairan menabrak
butiran cairan sehingga terjadi penyerapan.
e. Penyerapan Mekanis
Alat diisi cairan penyerap dan diputar dengan
kipas. Gas kotor masuk ke dalarn cairan. Reaksi antara cairan dan gas
berlangsung dengan cukup baik. Gas dan partikel yang mudah bereaksi tinggal
bersama cairan sementara gas keluar sudah bersih.
f. Absorbsi oleh Benda Padat
Absorbsi adalah penyerapan gas dengan bahan padat
zat padat dikontakkan dengan buangan gas, sehingga zat pencernar yang mudah
bereaksi akan terikat bersama bahan padat. Penyerapan ini dapat berlangsung
secera fisika maupun secara kimia. Penyerapan secara fisika yaitu merupakan
kondensasi gas pada permukaan zat padat, sedangkan penyerapan kimia berupa
reaksi yang membentuk molekul baru.
Emisi Sulfur
Emisi oksida sulfur, terutama sulfur dioksida
dengan beberapa sulfur trioksida, adalah sumber utama pencemaran atmosfir
dari pabrik-pabrik pembangkit tenaga listrik pembakaran-fosil. Diperkirakan
bahwa lebih dari 20 juta ton sulfur dioksida dibuang ke udara tiap tahun.
Salah satu cara untuk memenuhi Clean-Air Act of 1970 adalah dengan
menggunakan batubara ber-sulfur rendah. Banyak peralatan yang memilih cara
penyelesaian ini, meskipun mengakibatkan kenaikan biaya transpor karena
hampir seluruh tambang batubara ini terletak di Wyoming dan Montana[4].
Untuk bisa menepati batasan sulfur dioksida dari
Clean-Air Act of 1970, jumlah maksimum massa belerang yang diperbolehkan ada
di dalam batubara adalah berbanding langsung dengan nilai pembakaran tinggi
(higher heating value = HHV) bahan bakar tersebut. Jika diandaikan bahwa
semua belerang yang ada diubah menjadi sulfur dioksida dan sulfur trioksida,
maka hubungannya dengan jumlah maksimum massa sulfur yang diperbolehkan
ialah:
Persentase massa sulfur yang diperbolehkan maksimum
= 6 x 10-5 (HHV) %[4]
di mana HHV dalam satuan British thermal unit per pound massa. Jadi
suatu batu bara dengan HHV 12.000 Btu/lbm (27.910 kJ/kg) bisa mempunyai
fraksi massa sulfur maksimum sebanyak 0,72% dan masih belum melanggar peraturan. Sebetulnya
sebagian sulfur berada dalam abu sehingga bagian sulfur yang diijinkan bisa
lebih besar dari 0,72%[4].
Gambar 6.7 Biaya pembuangan sulfur untuk bahan bakar minyak tahun
1965.
Dalam beberapa kasus, adaiah mungkin untuk
mengeluarkan suifur sebelum batu-bara dibakar dan banyak penyelidikan
diarahkan ke arah itu agar hal tersebut dapat dilakukan dengan ekonomis.
Sulfur dapat dikeluarkan dari batubara sebelum dibakar dengan bermacam-macam
cara, tetapi ini akan menambah biaya bahan bakar secara nyata, seperti
ditunjukkan dalam Gambar 6.7. Banyak penyelidikan telah dilakukan untuk
menghilangkan sulfur dari batubara, tetapi sedikit sekali sukses yang telah
dicapai. Rusia telah berhasil mengembangkan sistem yang ekonomis untuk menghilangkan
sulfur anorganik dari batubara yarrg mengandung banyak besi belerang, tetapi
sistem ini tidak bisa dipakai untuk hampir seluruh batubara yang terdapat di
A.S[4].
Hampir semua sistem pembatas emisi sulfur yang
digunakan di negeri ini menggunakan beberapa bentuk sistem desulfuriasi gas
asap (flue-gas desulfurazation -FGD) di mana sulfur dioksida yang terdapat di
dalam gas asap dihilangkan dengan proses pembuangan basah. Terdapat dua
sistem pembuang sulfur dioksida, yaitu sistem regeneratif (regenerative
system) dan sistem nonregeneratif (nonregenerative system). Dalam
regeneratif, suatu zat pereaksi digunakan untuk menyerap sulfur dioksida dari
gas buang dan zat ini diambil kembali untuk digunakan lagi. Produk akhir
sistem ini ialah asam sulfat (H2SOa) atau elemenclemen sulfur (S). Dalam
sistem nonregeneratif, zat pereaksi tidak diambil kembali dan produk akhirnya
ialah garam-garam sulfur dari kalsium dan magnesium (CaSO3, CaSOa, MgSO3, dan
MgSOa) [2].
Ada bermacam-macam sistem regeneratif FGD yang
dianjurkan. Di antaranya proses Wellman-Lord, proses Fw-Bergbau Forshung,
proses magnesium oksida basah proses katalitik/IFP amonia, proses karbonat
aqua, dan proses penyerapan kering. Foster-Wheeler. Proses Wellman Lord dan
proses Fw-Bergbau Forshung ditunjukkan dalam Gambar 6.8 dan 6.9[3].
Gambar 6.8. Sistem Regeneratif FGD penyerapan
Wellman-Lord[4]
Gambar 6.9. Sistem Regeneratif FGD penyerapan
FW-Bergbau Forshung[4]
Beberapa proses tersebut, termasuk proses
Wellrnan-Lord, sangat komersial dan telah digunakan di Jepang dan lain-lain
negara, tetapi tidak begitu banyak digunakan dalam sistem pembangkit tenaga
listrik di Amerika Serikat. Umumnya, sistem-sistem ini menghilangkan sulfur
diolsida dengan menyerapnya dengan larutan alkali (sodium, kalsium dan/atau
magnesium), atau menyerapnya dengan menggunakan arang, arang kayu, atau
butiran alumina. Hasilnya, garam belerang atau bahan penyerap yang penuh
mengandung belerang, kemudian dikumpulkan dan sulfur dioksida diregenerasikan
dengan konsentrasi yang lebih besar, yang membebaskan penyerap atau bahan
penyerap untuk digunakan lagi. Konsentrat sulfur dioksida kemudian dioksidasi
menjadi sulfur trioksida lalu diubah menjadi asam sulfat, atau sulfur
dioksida tersebut direduksi menjadi elemen belerang. Produk yang dihasilkan
biasanya dapat dijual ke pabrik-pabrik pupuk dan pendapatan ini dapat
digunakan untuk membantu membiayai operasi sistem ini[4].
Gambar 6.10.
Sistem non-regeneratif FGD kapur-batu kapur[4]
Hampir semua sistem FGD yang digunakan di Amerika
Serikat merupakan sistem buarrg keluar atau nomegeneratif yang menggunakan
kapur atau batu kapur sebagai pereaksi. Sebuah diagram skematis sistem buang
keluar dengan kapur/batu kapur ditunjukkan dalam Gambar 6.10. Kapur tohor
atau batu kapur dapat digunakan langsung dalam larutan penyapu seperti pada
proses pada Gambar 6.10, atau dapat digunakan untuk meregenelasikan sodium
karbonat (Na2CO3) dalam proses alkali ganda seperti ditunjukkan dalam Gambar
6.1 1[4].
Gambar 6.11. Sistem FGD
non-regeneratif alkali-ganda[4]
Dalam proses alkali ganda, larutan sodium karbonat
digunakan untuk membersihkan gas buang karena iarutan ini lebih reaktif
daripada larutan kalsium atau magnesium dan juga tidak bergerak. Produk akhir
sistem buang-keluar ialah kalsium dan magnesium sulfit (CaSO3 dan MgSO3)
serta kalsium dan magnesium sulfat (CaSO4 dan MgSO4). Batu kapur lebih murah
dan lebih banyak terdapat dibanding kapur tohor, tetapi sistem yang
menggunakan kapur tohor memerlukan daya untuk pompa dan fan yang lebih
sedikit. Selain itu pengalaman menunjukkan bahwa sistem kapur tohor mempunyai
performan yang lebih baik. Pada tahun 1976, perkiraan biaya modal untuk
sistem ini sekitar 70 dollar/kW, atau sekitar 70 juta dollar untuk pembangkit
tenaga 1000 MWe, dan ditambah biaya tambahan untuk pembelian pereaksi (kapur
tohor atau batu kapur). (Lihat Tabel 6.1) [3].
Pada waktu ini sebagian besar lumpur buangan dari sistem buang
keluar dikumpulkan di sebuah bak pengumpul. Hal ini harus dipandang sebagai
penyelesaian sementara dan diperhatikan EPA karena bisa mengakibatkan
pencemalan air tanah dan juga bisa merusak tanah secara luas. Banyak
perusahaan yang sekarang bekerja atas dasar kemungkinan diperolehnya
keseimbangan kimiawi dari lumpur tersebut, sehingga ia dapat digunakan untuk
menimbun lahan atau sebagai bahan dasar pembuatan jalan[4].
Oksida Nitrogen
Emisi oksida -oksida nitrogen (nitrik oksida dan
nitorgen dioksida) juga dibatasi oleh Clean Air Act 1970. Sekarang ini EPA
tidak secara aktif memaksakan standar Nox. Meskipun demikian,
industri-industri daya berusaha untuk membuat sistem pembakaran yang
mengurangi emisi Nox. Karena pembentukan Nox tergantung dari temperatur,
emisi Nox dapat dikurangi dengan menurunkan temperatur pembakaran dan
mengurangi adanya titik-titik panas (hot spot) dalam dapur. Inilah salah satu
alasan kenapa dapur siklon tidak lagi populer. Pembentukan oksida-oksida
nitrogen juga dapat dikurangi dengan menurunkan perbandingan udara-bahan
bakar dan/atau menggunakan resirkulasi gas buang. Sekarang ini tidak ada
sistem penghilang gas, buang Nox yang
dipakai di A.S, tetapi ada beberapa buah yang dipakai di Jepang[4].
Baku Mutu Udara Ambein Nasional
|
No.
|
Parameter
|
Waktu
Pengukuran
|
Baku
Mutu
|
Metode
Analisis
|
Peralatan
|
|
1
|
SO2
(Sulfur
Dioksida)
|
1
Jam
24 Jam
1 Thn
|
900
ug/Nm3
365 ug/Nm3
60 ug/Nm3
|
Pararosanilin
|
Spektrofotometer
|
|
2
|
CO
(Karbon
Monoksida)
|
1
Jam
24 Jam
1 Thn
|
30.000
ug/Nm3
10.000 ug/Nm3
|
NDIR
|
NDIR
Analyzer
|
|
3
|
NO2(Nitrogen
Dioksida)
|
1
Jam
24 Jam
1 Thn
|
400
ug/Nm3
150 ug/Nm3
100 ug/Nm3
|
Saltzman
|
Spektrofoto
meter
|
|
4
|
O3
(Oksidan)
|
1
Jam
1 Thn
|
235
ug/Nm3
50 ug/Nm3
|
Chemiluminescent
|
Spektrofoto
meter
|
|
5
|
HC
(Hidro
Karbon)
|
3
Jam
|
160
ug/Nm3
|
Flame
Ionization
|
Gas
Chromato
garfi
|
|
6
|
PM10
(Partikel <
10 um)
|
24
Jam
|
150
ug/Nm3
|
Gravimetric
|
Hi
- Vol
|
|
|
PM
2.5*
|
24
Jam
1 Jam
|
65
ug/Nm3
15 ug/Nm3
|
Gravimetric
Gravimetric
|
Hi
– Vol
Hi - Vol
|
|
7
|
TSP
(Debu)
|
24
Jam
1 Jam
|
230
ug/Nm3
90 ug/Nm3
|
Gravimetric
|
Hi
– Vol
|
|
8
|
Pb(Timah
Hitam)
|
24
Jam
1 Jam
|
2
ug/Nm3
1 ug/Nm3
|
Gravimetric
Ekstraktif Pengabuan
|
Hi
– Vol
AAS
|
|
9
|
Dustfall
(Debu Jatuh)
|
30
Hari
|
10
ton/
Km2/Bln
(Pemuki
Ma)
20 Ton/Km2
/Bulan
(Industri)
|
Gravinetric
|
Cannister
|
|
10
|
Total
Fluorides (as F)
|
24
Jam
90 Hari
|
3
ug/Nm3
0,5 ug/Nm3
|
Spesific
ion Electrode
|
Impinger
atau Continous Analyzer
|
|
11
|
Fluor
Indeks
|
30
Hari
|
40
ug/100 cm2dari kertas limed filter
|
Colourimetric
|
Limed
Filter Paper
|
|
12
|
Khlorine
dan Khlorine Dioksida
|
24
Jam
|
150
ug/Nm3
|
Spesific
ion Electrode
|
Impinger
atau Continous Analyzer
|
|
13
|
Sulphat
Indeks
|
30
Hari
|
1
mg SO3/100 cm3Dari Lead Peroksida
|
Colourimetric
|
Lead
Peroxida Candle
|
Catatan :
·
(*) PM2.5
mulai diberlakukan tahun 2002
·
Nomor 10
s/d 13 Hanya berlakukan untuk daerah/kawasan Industri Kimia Dasar
Contoh : Industri Petro Kimia; Industri Pembuatan Asam Sulfat[2]
|