KARAKTERISASI HASIL PEMADATAN LlMBAHFIL TRASI "BAGHOUSE" FILTER OPERASI UNIT INSENERASI

SutotoPusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif -BATAN

ABSTRAKKARAKTERISASI HASIL PEMADATAN LlMBAH FILTRASI "BAGHOUSE" FILTER OPERASI UNIT

INSENERASI. Untuk meningkatkan kualitas dan keselamatan bahan bag house filter unit insenerator, salah satunyaadalah dengan melapisi permukaan filter dengan serbuk CaCO3 (ka/sium karbonat). Dalam proses insenerasi, serbukCaCO3 di bagian sistem filter ini akan menangkap limbah sekunder berupa abu terbang (fly ash). Kemudian limbahsekunder ini bersama CaCO3 dikeluarkan dari bawah rumah filter dan dipadatkan dengan metode sementasi di dalamdrum penampung. Dalam penelitian ini dipelajari pengaruh keberadaan CaCO3 dalam limbah sekunder terhadapkarakteristik limbah hasil pemadatan serta penentuan komposisi optimum CaCO3 dalam campuran semen-air.Penelitian dilakukan dengan pembuatan blok-blok semen yang mengandung CaCO3 dan karakterisasi sifat jenisnyaditentukan dengan uji kuat tekan dan densitas Dari penelitian ini diketahui bahwa pemuatan sejumlah tertentu CaCO3berpengaruh negatif terhadap kualitas hasil pemadatannya. Formulasi optimum sementasi limbah filtrasi baghouse filteradalah CaCO3 : semen: air adalah 3: 10: 7.

ABSTRACTTHE CHARACTERIZA TION OF FIL TRA TION WASTE SOLIDIFIED PRODUCT FROM "BAGHOUSE" FIL TER

OF THE INCINERA TION PROCCES. To increase of the safety, quality and to easy maintenance of the incineratormedia of bag house filter, coating of the surface filter media by CaCO3 powder were done. In the incinerator process,the CaCO3 powder will scrub of fly ash as secondary waste. And finally, both of the secondary waste and CaCO3 willimmobilized by cement matrix. The research has an objective to study and characterizing of the CaCO3 as secondarywaste on their cemented product. The research were done on block samples with content of CaCO3 and the propertiescharacterized by compressive strengh and density. From this research known that on their solidified, each quantity ofCaCO3 will be impact to decreasing of the quality cementation product. The optimum fonnula for solidification of baghouse filter scrubbed is CaCO3 : cement: water is 3: 10: 7.

ash) dan gas bersifat asam yang terikutaliran gas buang.

Untuk menanggulangi penyebaran asamdan partikel kecil yang dapat terbawa keluartersebut, maka dilakukan berbagai

pengamanan diantaranya denganmemasang unit penangkap debu dannetralisasi asam. Kedua peralatan tersebutdipasang paralel di antara tungku pembakardan cerobong (stack). Perlakuan cara fisikadan kimia seperti memberikan serbukpelapis pad a media filter dan penggunaansoda pada berbagai tingkat kebasaan selaludikaji dan ditingkatkan guna memperolehefisiensi pengamanan maksimal. Upaya -

upaya tersebut di atas merupakan tindakanpreventif dalam menjadikan inseneratorsebagai teknologi pereduksi limbah yangkompetitif dalam melestarikan lingkungan.

Hasil olahan proses insenerasi adalahabu dengan kandungan kontaminan besar,merupakan bagian terbesar yang didapatkandi bagian tungku bawah. Bagian lain yangmerupakan partikel sangat kecil (fly ash)adalah limbah sekunder dan didapatkan dibagian filtrasi. Limbah sekunder yangditimbulkan selama operasi proses ini relatifsangat kecil dan tidak terdeteksi oleh

PENDAHULUANBerbagai jenis limbah dengan jumlah

bervariasi ditimbulkan dari kegiatanpenelitian dan pengembangan industrinuklir. Hasil inventarisasi jumlah limbahpadat aktivitas rendah yang ditimbulkanselama kegiatan rutin dan perawatanfasilitas reaktor riset 70 % dari jumlahlimbahnya adalah limbah terbakar,terdistribusi dalam volume 25 % bahanplastik, 25 % kertas dan kain serta 5 % kayudan binatang percobaan. Jenis limbah yangditimbulkan reaktor daya, distribusivolumenya terdiri dari 37 % flastik, 26 %kain ,16 % kayu dan 5% karer1 .

Teknologi pengolahan limbah padatsecara insenerasi memberikan manfaatyang besar untuk mereduksi limbahterbakar. Faktor reduksi volume yangdiperoleh proses ini berkisar antara 50sampai 100 kali dari volume limbah awal,sehingga teknik ini memberikan kemudahandalam penyimpanan hasil olahannya.Namum salah satu kendala yang seringditemui dalam proses insenerasi adalah

timbulnya gas buang yang mengandungpartikulat padat berukuran sangat kecil (fly

91

2(3CaO. SiO2) + 6 H2O ~3 CaO.SiO2.3H2O + 3 Ca(OH)2 (1)

2(CaO.SiO2)+ 4 H2O ~3 CaO.2SiO2.3H2O + 3 Ca(OH)2 (2)

3(CaO.AI2O3)+ 6 H2O ~3CaO.AI2O3.6H2O (3)4CaO.AI2O3.Fe203 + 10 H2O ~3CaO.AI2O3.6H2O + CaO.Fe203.4H2O (4)

peralatan monitor yang dipasang didalamnya. Partikel-partikel kecil tersebutdapat ditahan oleh media filter karena pori-pori bahan filter yang relatif lebih kecil,disamping karena adsorpsi serbuk CaCO3yang dilapiskan pada bahan filter tersebut.Untuk mengeluarkan fly ash dan serbukCaCO3 dari rumah filter, dapat dilakukandengan cara mengalirkan udara bertekananke arah berlawanan, sehingga campurankedua jenis bahan tersebut jatuh dan dapatdikeluarkan dari pintu bagian bawah cashingfilter. Kedua jenis abu hasil olahan tersebutselanjutnya dapat disimpan di fasilitaspenyimpanan sementara (interim storage)setelah melalui proses pemadatan(immobilization) dengan bahan matriks

semen.Dalam makalah ini dibahas adanya

pengaruh CaCO3 dan kandunganmaksimumnya dalam pengolahan sementasiabu hasil filtrasi. Karakteristik yang diamatidiantaranya adalah kekuatan tekan dandensitas blok semen yang dihasilkan.Karakteristik hasil sementasi lainya., seperti;ketahanan terhadap radiasi, ketahananbiologi jasad renik dan panas serta sifatkimia dan fisika lainnya belum dapatdilakukan. Berkaitan dengan prosessementasi dapat ditulis reaksi hidrasi oksida-oksida dalam semen[1,2,3,4].

TATA KERJA

Setanjutnya masing-masing diadukhingga homogen dan dicetak dalam tabungptastik bentuk silinder dengan ukurandiameter 2,5 cm dan tinggi 5 cm, selanjutnyadidiamkan di tempat terbuka sampaimelampaui cuffing timenya. Blok semenkering dipisahkan dari pencetaknya dandiukur kuat tekannya dengan alat uji tekanbuatan "Paul Weber". Setanjutnya bahansisa pengujian diuji densitasnya dengan atatauto pignometer. Evatuasi terhadap hasilpengukuran dilakukan untuk menetapkankomposisi semen-air terbaik yang akandigunakan pad a percobaan pemuatanserbuk CaCO3.

Pemuatan CaCO3 dengan variasi beratditakukan pada 7 sam pet dengan komposisi(S/A) 1,6 seperti tertera pada Tabel 2.Setanjutnya dilakukan pengadukan hinggahomogen dan dicetak dengan alat cetaksejenis di alas, kemudian dilakukanpengeringan pada kondisi sarna, yaitu diudara terbuka. Masing-masing btok semenyang terbentuk diuji kuat tekan dan

densitasnya.Optimasi kebutuhan air untuk campuran

bermuatan CaCO3 maksimum dilakukanseperti pad a Tabel 3.

BahanBahan yang digunakan dalam penelitian

ini adalah serbuk halus CaC03 yangdidapatkan di pasaran bebas. Materialtersebut belum terkontaminasi fly ashkarena perolehan di operasional insenerasimemerlukan waktu cukup lama. Sebagaiindikator kejenuhan di bag house filter olehadanya fly ash adalah adanya perbedaanyang besar antara tekanan masuk terhadaptekanan keluar aliran gas huang. Semen"portland" tipe I dengan kandungan oksidadalam persen berat sebagai berikut : Si0221,5 %; AI2O3 5,4 %; Fe203 2,5 %; CaO 63,9%;MgO 2,3 %: dan S03 1,7 % serta air

permukaan.

HASIL DAN PEMBAHASANKualitas hasil sementasi sangat

dipengaruhi oleh kualitas bahan yangdipakai, disamping teknis pelaksanaan yangtepat. Pad a penentuan komposisi bahansementasi abu-CaCO3 keluaran baghousefilter insenerator, maka tahapan awalmendapatkan komposisi semen -air (S/A)merupakan dasar untuk mencapai hasilyang maksimal. Berbagai komposisi bahansemen-air (S/A) dan hasil pengujian kuattekan dan densitasnya dapat dilihat pad aGambar 1. Nilai kuat tekan hasil sementasisecara keseluruhan cenderung naik sesuaidengan besarnya nilai perbandingan S/A.Pad a harga S/A = 2,3 nilai kuat tekannya

maksimum yaitu 3,2 kN/cm2, selanjutnyacenderung turun. Proses homogenitas

MetodeDalam penelitian ini dibuat berbagai blok

semen dengan komposisi berat semen/air(S/A) bervariasi dari 1,0; 1,3; 1,6; 2,0; 2,3dan 2,6 seperti tertera pada Tabel1.

92

bahan pada tahap tersebut sangatmempengaruhi kualitas hasil sementasi.

Faktor lain yang menyebabkanturunnya kualitas hasil sementasi adalahterbentuknya pori-pori di dalam blok semenyang terjadi karena proses penguapan airselama proses pengeringan. Keduafenomena tersebut mengakibatkan volumehasil sementasi besar dan berongga,sehingga nilai kuat tekan dan densitasnyarendah.. Nilai densitas 2,1 g/cm3 merupakanhasil maksimum yang dicapai. Selanjutnyadipilih satu komposisi untuk dimuati CaCO3yang bervariasi berat. Berdasarkan padakeadaan limbah abu-CaCO3 yang akandisementasi merupakan senyawa anhidrousatau sangat kering karena diperoleh dariruangan filter yang bertemperatur 180°C,maka dipilih komposisi S/A bernilai 1,6.Keadaan tersebut adalah campuran semen-air dengan komposisi air relatif besar danmempunyai kuat tekan 2,9 kN/cm2 dan nilaidensitas 2,05 g/cm3. Rentangan nilaistandar untuk imobilisasi limbah denganmetode sementasi, kuat tekan 2 -5 kN/cm2dan densitas 1,7 -2,5 g/cm3[3].

Hasil pemuatan CaCO3 pada komposisiS/A=2,3 dapat dilihat pada Gambar 2. Untukevaluasi data dilakukan pengamatanbesarnya jumlah molekul Ca, baik yangberada sebagai ikatan karbonat dalamCaCO3 maupun oksida CaO di semen. Pad auji fisik hasil sementasi yang didapatkansecara keseluruhan ditemui bahwa kekuatantekan dan densitas hasil sementasi berjalanturun sesuai dengan kenaikan jumlahCaCO3 yang disementasi. Hal tersebutdisebabkan oleh adanya reaksi CaCO3dengan air membentuk kalsium hidroksida.Hidroksida tersebut mengurai danmenghasilkan air yang menguap selamapengeringan sehingga nilai densitas dankuat tekannya rendah. Nilai kandungancalsium dalam CaCO3 dan semen, yaituCa(CaCO3)/Ca(Semen) = 0,26 relatif masihmempunyai nilai kekuatan dan densitasyang baik. Selanjutnya komposisi tersebut diatas diuji lanjut dengan memvariasi jumlahair. Pengujian komposisi pad a pemuatanCaCO3 dengan nilai Ca(CaCO3)/Ca(Semen)2,6 dengan variasi penggunaan air terlihatdalam Gambar 3.

1.4 1.8 2.2

Perbandingan Berat Semen I Air

-:A:- Kuat Tekan (kN/cm2) -

2.6

---Densitas

(g/cc)I

Gambar 1. Hubungan antara densitas dan kuat tekan pada berbagaiperbandingan semen-air dengan CaCO3 = 0

93

'--~---"'-~ =:= ~~~:::~~~kN/Cm2)~~::::C)

3

2.75.2.5.

2.25.211.751 ,-, ~ 1.5 ~ .I .I .I .I .I .I

0.05 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65

Perbandingan Ca (CaCO3)/ Ca (Semen)

Gambar 2. Hubungan antara densitas dan kuat tekan padaberbagai komposisi CaCO3 dan Semen, S/A = 1,6

94

Pad a Gambar 3 terlihat bahwa padapemakaian 350 g air didapatkan kekuatantekan yang optimum, yaitu berkisar 2,9kN/cm2. Sedangkan nilai densitas hasil yangditunjukkan adalah 1,9 g/cm3. Dengandemikian maka formulasi komposisi bahansementasi Abu-CaCO3 : Semen: Air yangbaik adalah 150 : 500 : 350.

telah membantu hinggapercobaan di laboratorium.

selesainya

KESIMPULANDari percobaan diketahui bahwa

komposisi berat semen/air adalah 1,6adalah komposisi yang menghasilkanpadatan yang berdensitas dan kuattekannya relatif besar. Pada formulasitersebut mampu dimuati CaCO3 dengankualitas hasil sementasi masih dalam batasyang dipersyaratkan. Formulasi optimumuntuk sementasi limbah filtrasi baghousefilter adalah Abu-CaCO3 : Semen: Air = 3 :10 : 7 Formulasi tersebut dapat diterapkanuntuk sementasi limbah yang diperoleh dibag house filter unit insenerasi.

UCAPAN TERIMA KASIHPenulis mengucapkan terima kasih

kepada Sdr. Sayogo dan Sdr. M.lkhwani,stat Sub Bidang Operasi Insenerasi, yang

.E Sri Restuti (BAPEDAL)

Pertan~aan:1. Apakah dasar pemakaian CaCO3 pada penelitian ini ?2. Pengaruh yang bagaimana terhadap hasil sementasinya ?

Jawaban :1. Pemakaian CaCO3 pada filtrasi di unit baghouse filter adalah untuk proteksi bahan filter

terhadap senyawa hasil pembakaran yang dapat merusak pori-pori media. Bertindak pulasebagai peningkatan kualitas filtrasi

2. Sifat-sifat fisik hasil sementasi yaitu densitas dan kuat tekan yang diamati harus dalam

rentangan yang dipersyaratkan. Formulasi yang didapatkan akan diaplikasikan langsunguntuk mengolah limbah keluaran unit filter insenerasi. Pemuatan CaCO3 pad a semen lebihbesar dari ratio CaCOJisemen 0,26 mengakibatkan turunnya kualitas blok beton yaitu

berpori-pori banyak yang mengakibatkan rendahnya densitas dan kuat tekannya.

95

.E Stefanus Bambang Guritno (PT. Prasada Pamunah Limbah Industri)

Pertan~aan :Apakah insenerator P2PLR sudah dioperasikan, bagaimana peranan CaCO3 dan sistemnetralisasi gas buang terhadap senyawa dioxin yang timbul akibat pembakaran ?

Jawaban :Insenerator di P2PLR sudah dioperasikan untuk mengolah limbah radioaktif padat terbakar.Peranan CaCO3 dan sistem netralisasi terhadap dioxin tidak diamati, untuk waktu mendatangakan dilakukan penelitian yang dimaksud.

---0000000---

96