KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulisan makalah yang berjudul PPU di Industri Semen ini dapat terselesaikan.Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada Dosen pembimbing mata kuliah Rekayasa Lingkungan yang mana telah banyak memberikan arahan sehingga makalah ini dapat diselesaikan dengan baik, demikian juga kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian makalah ini.Penyusun menyadari dalam menulis makalah ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan penulisan makalah ini.

Pekanbaru, November2014 Penulis

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangUdara merupakan kebutuhan mutlak bagi setiap makhluk hidup. Di dalam udara terkandung gas-gas seperti 78% nitrogen, 20% oksigen, 0,93% argon, 0,03% karbon dioksida, dan sisanya terdiri dari neon, helium, metan dan hidrogen. Bila komponen yang terkandung di dalam udara berada pada komposisi tersebut maka udara dapat disebut udara normal. Namun seiring dengan meningkatnya populasi manusia dan aktivitas manusia yang semakin meningkat, kualitas udara semakin menurun. Pada saat ini, hampir seluruh aktivitas yang dilakukan oleh manusia dapat menimbulkan pencemaran terhadap udara.Udara yang telah tercemar ditandai dengan adanya perubahan yang dapat berupa sifat-sifat fisis dan kimiawi. Perubahan kimiawi dapat berupa pengurangan maupun penambahan salah satu komponen kimia yang terkandung didalam udara. Keadaan ini yang disebut dengan pencemaran udara.Pencemaran udara adalah kehadiran satu atau lebih substansi fisik, kimia, atau biologi di atmosfer dalam jumlah yang dapat membahayakan kesehatan mahkluk hidup, mengganggu estetika dan kenyamanan, atau merusak properti. Pencemaran udara di beberapa kota besar di Indonesia telah sangat memprihatinkan. Emisi polutan dapat mempengaruhi atmosfer dalam skala yang sangat besar dan secara langsung dalam skala yang kecil dapat menimbulkan gangguan kesehatan pada manusia seperti resiko kanker darah, infeksi pada saluran pernafasan (ISPA), asma, dan kanker paru-paru. Diperkirakan dalam sepuluh tahun mendatang terjadi peningkatan jumlah penderita penyakit paru-paru dan saluran pernapasan. Bukan hanya infeksi saluran pernapasan akut yang kini menempati urutan pertama dalam pola penyakit diberbagai wilayah di Indonesia, tetapi juga meningkatnya jumlah penderita penyakit asma dan kanker paru-paru. Di kota-kota besar, kontribusi gas buang kendaraan bermotor sebagai sumber polusi udara mencapai 60-70% (Bapedal,1992). Sedangkan kontribusi gas buang dari cerobong asap industri berkisar 10-15%, sisanya berasal dari sumber pembakaran lain,misalnya dari rumah tangga, pembakaran sampah, kebakaran hutan, dll. Sebenarnya banyak polutan udara yang perlu diwaspadai, tetapi organisasi kesehatan dunia (WHO) menetapkan beberapa jenis polutan yang dianggap serius. Polutan udara yang berbahaya bagi kesehatan manusia, hewan,serta mudah merusak harta benda adalah partikulat yang mengandung partikel hidrokarbon, sulfur dioksida, dan nitrogen oksida. Semuanya di emisikan oleh kendaraan bermotor. Zat pencemar udara yang paling dominan adalah PM10, SO2 dan CO. PM10 adalah partikel-partikel berdiameter kurang dari 10 mikrometer, partikel ini banyak diemisikan oleh kegiatan transportasi (MenLH, 2002). Emisi PM10 oleh kegiatan transportasi mengandung campuran garam timbal dan senyawa organic-sulfat (kendaraan bermotor berbahan bakar jenis bensin) dan partikel-partikel diesel (kendaraan bermotor berbahan bakar jenis solar).

1.2 Perumusan MasalahIndustri merupakan salah satu penghasil limbah terbesar. Limbah yang dihasilkan dapat berupa limbah padat, cair, maupun gas. Sebelum limbah dibuang ke lingkungan, perlu dilakukan proses pengolahan limbah agar tidak berbahaya bagi lingkungan sekitarnya. Untuk pengolahan limbah industri berbentuk gas, terdapat berbagai alat proses seperti gravity settler, cyclone, electrostatic precipitator, maupun web scrubber. Semua alat proses tersebut memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Penggunaan alat proses pengolahan udara yang tidak tepat dapat mengakibatkan masalah pencemaran udara pada gas buangan cerobong akibat adanya partikulat dan gas yang lolos dari alat pengolahan. Selain itu penggunaan alat proses yang tidak tepat juga dapat menimbulkan masalah baru seperti pengolahan udara yang mengandung gas eksplosif dengan menggunakan electrostatic presipitator. Hal ini tidak boleh dilakukan karena electrostatic presipitator mengandung muatan listrik.Oleh karena itu, kita perlu mempelajari berbagai alat-alat pengolahan udara baik dari segi kelebihannya maupun kelemahannya, sehingga dapat menghasilkan udara yang bebas dari polutan.1.3 Tujuan1. Mempelajari partikulat dan gas yang dapat mencemari udara2. Mempelajari sumber-sumber polusi3. Mempelajari alat-alat pengendalian pencemaran udara4. Mempelajari alat pengendalian udara yang digunakan di industri semen

1.4 ManfaatMengetahui alat-alat pengendalian pencemaran udara yang digunakan di industri semen khususnya pada PT. Indosemen, Tbk

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 UdaraUdara merupakan komponen penting bagi kehidupan manusia. Udara terdiri dari campuran beberapa macam gas yang perbandingannya tidak tetap. Komposisi campuran gas tersebut tidak selalu konstan dan selalu berubah dari waktu ke waktu. Komponen yang konsentrasinya paling bervariasi adalah air yang berupa uap air. Jumlah air yang terdapat di udara bervariasi tergantung dari cuaca dan suhu. Udara dalam istilah meteorologi disebut juga atmosfir yang berada di sekeliling bumi yang fungsinya sangat penting bagi kehidupan di dunia ini. Atmosfir merupakan campuran gas-gas yang tidak bereaksi satu dengan lainnya. Atmosfir terdiri dari selapis campuran gas-gas, sehingga sering tidak tertangkap oleh indera manusia kecuali apabila berbentuk cairan berupa uap air dan padatan berupa awan dan debu Komposisi udara murni dalam atmosfer kering yang tidak tercemar terdiri dari 78% Nitrogen (780.900 ppm), 21 % Oksigen (209.500 ppm), 1% uap air, Karbondioksida (0,032%) dan sisanya gas gas lain seperti CO (0,1ppm), Helium (5,2ppm), Neon(18ppm), Metana (1,5ppm), dll (Muhammadah, 2012). Menurut Peraturan Pemerintah no. 41 tahun 1999 mengenai baku mutu udara ambien ditampilkan dalam tabel di bawah ini.Tabel 2.1 Baku Mutu Udara AmbienParameterBaku Mutu (ug/N)Waktu Pengukuran (Jam)

SO29001

CO30.0001

NO24001

O32351

HC1603

PM1015024

2.2Pencemaran Udara2.2.1Pengertian Pencemaran UdaraPencemaran udara adalah kehadiran satu atau lebih substansi fisik, kimia, atau biologi di atmosfer dalam jumlah yang dapat membahayakan kesehatan manusia, hewan, dan tumbuhan, mengganggu estetika dan kenyamanan, atau merusak properti. Pencemaran udara dapat ditimbulkan oleh sumber-sumber alami maupun kegiatan manusia. Beberapa definisi gangguan fisik seperti polusi suara, panas, radiasi atau polusi cahaya dianggap sebagai polusi udara. Sifat alami udara mengakibatkan dampak pencemaran udara dapat bersifat langsung dan lokal, regional, maupun global.Berdasarkan Peraturan Pemerintah RI No. 41 tahun 1999 mengenai Pengendalian Pencemaran udara, yang dimaksud dengan pencemaran udara adalah masuknya atau dimasukkannya zat, energi dan/atau komponen lain ke dalam udara ambient oleh kegiatan manusia sehingga mutu udara ambient turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan udara ambient tidak memenuhi fungsinya. Di mana udara ambien adalah udara bebas dipermukaan bumi pada lapisan troposfir yang berada di dalam wilayah yurisdiksi Republik Indonesia yang dibutuhkan dan mempengaruhi kesehatan manusia, makhluk hidup dan unsur lingkungan hidup lainnya.2.2.2Tipe Pencemar Udara1. Pencemar primerPencemar primer adalah substansi pencemar yang ditimbulkan langsung dari sumber pencemaran udara. Misalnya CO, NOx, SOx, HC, F, Cl, Brb. Pencemar Sekunder Pencemar sekunder adalah substansi pencemar yang terbentuk dari reaksi pencemar-pencemar primer di atmosfer. Ozon, CFC, HNO32.2.3Zat Pencemar UdaraZat pencemar udara terdiri atas 2 macam yaitu gas dan partikulat.1. Zat Pencemar Berupa GasGas-gas pencemar udara terdiri atas :a. Karbon dioksida (CO2)Karbon dioksida merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan bersifat racun. Gas ini dihasilkan dari pembakaran tidak sempurna bahan bakar fosil, misalnya gas buangan kendaraan bermotor. Konsentrasi karbon dioksida di atmosfir meningkat dari 275 ppm pada tahun 1980 menjadi 345 ppm pada tahun 1985, dan menjadi kontributor global warming.b. Sulfur dioksida (SO2)Sulfur dioksida merupakan hasil utama pembakaran sulfur atau bahan bakar yang mengandung sulfur. Gas ini merupakan faktor utama terbentuknya hujan asam.c. Nitrogen Oksida (Nox)Gas ini merupakan gas yang paling beracun yang dihasilkan dari pembakaran batu bara di pabrik, pembangkit energi listrik, dan knalpot kendaraan bermotor.d. HidrokarbonGas hidrokarbon yang mengandung metana dianggap sebagai gas yang relatif tidak berbahaya yang dihasilkan pada penambangan dan diemisikan dari proses penguraian anaerobik bahan organik seperti kotoran hewan. Pada konsentrasi tinggi, gas ini akan menjadi asphyant dan bila bercampur dengan udara, bersifat mudah meledak.e. Ozon (O3)Pada konsentrasi yang tinggi, ozon dapat menjadi penyebab terjadinya kerusakan pada tanaman dan dapat merusak bahan yang terbuat dari karet lateks.f. Karbon Monoksida (CO)Merupakan gas yang tidak berbau, tidak berwarna dan tidak berasa yang dihasilkan dari pembakaran tak sempurna dari bahan yang mengandung karbon. Karbon monoksida merupakan gas yang berbahaya karena gas ini dapat bereaksi dengan hemoglobin dalam darah membentuk HbCO yang dapat menghambat transfer oksigen dalam darah.g. Chlorofluorocarbon (CFC)Gas yang dapat menyebabkan menipisnya lapisan ozon yang ada di atmosfer bumi. Dihasilkan dari berbagai alat rumah tangga seperti kulkas, AC, alat pemadam kebakaran, pelarut, pestisida, alat penyemprot (aerosol) pada parfum dan hair spray.h. Timbal (Pb)Logam berat yang digunakan manusia untuk meningkatkan pembakaran pada kendaraan bermotor. Hasil pembakaran tersebut menghasilkan timbal oksida yang berbentuk debu atau partikulat yang dapat terhirup oleh manusia.2. Zat Pencemar Berupa Partikulat a. Debu (Dust)Debu merupakan partikel padat yang terbentuk akibat pemecahan mekanik material besar yang berukuran 0,1 hingga >100 mikron.b. Asap (Smoke)Asap adalah aerosol visibel yang dihasilkan dari pembakaran yang tidak sempurna. Partikelnya dapat berupa padatan atau cairan dan biasanya berukuran kurang dari 1 mikron.c. FumeFume adalah aerosol partikel padat yang terbentuk dari kondensasi uap yang berasal dari padatan atau kondensasi dari gas-gas hasil pembakaran. Partikel ini biasanya berukuran kurang dari 1 mikron.d. MistMist adalah aerosol partikel cairan yang terbentuk dari kondensasi atau atomisasi. Ukurannya berkisar antara submikrometer hingga 20 mikron.

2.3Pengendalian Pencemaran Udara IndustriStrategi yang dapat digunakan untuk mengendalikan pencemaran udara yang diakibatkan oleh sumber pencemar yang tidak bergerak (industri) dilakukan dengan reduksi emisi. Reduksi emisi merupakan gabungan usaha dari semua ilmu dan teknik untuk mengendalikan tingkat emisi pada sumbernya dan mengurangi kadar polutan, sehingga senyawa pencemar itu tidak berbahaya lagi, baik untuk lingkungan maupun bagi biotik yang hidup didalamnya.Usaha yang dapat dilakukan untuk mengurangi polutan terdiri atas :1. Penghapusan pengoperasian secara keseluruhan atau hanya sebagianUsaha ini merupakan usaha preventif yaitu dengan mengganti ataupun menghilangkan proses yang diidentifikasi. Usaha yang dilakukan terdiri atas evaluasi mengenai alternatif dalam manufacturing dan teknik produksi, melakukan substitusi bahan, dan peningkatan metode pengendalian proses. 2. Memodifikasi pabrik atau pengoperasian pabrika. Modifikasi sistem operasi dapat dilakukan dengan1. Mengembangkan metode pengendalian tanpa instrumen 2. Perubahan proses untuk mengendalikan fugitif dust misalnya dengan membasahi jalan, menutup jalan dengan aspal, dan mengisolasi unit operasi.3. Pelatihan pengoperasian dan pemeliharaan instrumen, mis; reduksi bau dari industri makanan dengan menjaga kebersihan lingkungan, dan mengoperasikan alat sesuai ketentuan operasi.b. Menggunakan stack yang tinggi, tingginya stack dapat mengeliminasi terjadinya efek downwash dan pusaran eddy dari stackc. Mengubah sumber bahan bakar yang digunakan. Contohnya menggunakan bahan bakar dari gas (LPG atau LNG), menggunakan bahan bakar yang rendah kadar sulfurnya dan melakukan pencucian batubara sebelum digunakand. Menggunakan kembali CO untuk bahan bakar boilere. Menggunakan air sebagai senyawa pembawa dalam industri catf. Menggunakan pembakaran atom dalam proses boilerg. Menghentikan instalasi (industri) sebagai langkah terakhir3. Relokasi pabrika. Mengalokasikan daerah yang akan tercemarb. Membuat aturan tentang izin kontruksi baru yang akan dijalankan c. Mengisolasi daerah sekitar sumber pencemar agar tidak dihuni4. Penerapan teknologi pengendalian yang tepat.Jika pembentukan senyawa pencemar itu tidak dapat dihindarkan lagi, maka pemasangan alat untuk menangkap senyawa ini harus dilakukan. Secara umum penghilangan senyawa pencemar dengan tuntas tidak mungkin diterapkan tanpa pembiayaan yang besar. Usaha pengendalian polutan dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai alat pengumpul (collector). Alat pengumpul tersebut ada yang didasarkan pada pengurangan kadar partikulat maupun pengurangan kadar partikulat maupun gas. Pengendalian pencemar partikulat, dapat dilakukan dengan menggunakan:1. Pengendalian secara kering menggunakan gravity settler, cyclone, inertial separator, electrostatic precipitator, dan fabric filters.2. Pengendalian secara basah menggunakan wet scrubber, spray tower, venturi scrubber, impingement plate scrubber, dynamic centrifugal, dan scrubber.Sedangkan pengendalian pencemar gas, menggunakan: combustion (pembakaran), absorpsi, adsorpsi, kondensasi.Upaya pembersihan aliran gas atau udara sebelum dibebaskan ke lingkungan dapat dihubungkan dengan kebutuhan proses produksi, perolehan produk samping atau perlindungan lingkungan. Seringkali alat ini merupakan alat yang penting dalam suatu proses, jika sasaran utama adalah penghilangan gas yang beracun atau mudah terbakar. Partikulat dapat ditemui dalam berbagai ukuran, bentuk, komposisi kimia, densitas, daya kohesi, sifat higroskopik dan lain-lain. Variabel yang beraneka ragam ini mengakibatkan bahwa pemilihan alat dan sistem pengendalian pencemaran udara oleh partikulat dan gas harus melihat sisi efektivitas penggunaan alat pengendalian disamping penilaian ekonomi. Misalnya dalam pembersihan debu dengan cara kering memiliki keunggulan dalam biaya proses ulang untuk pengumpulan produk samping, jika dibandingkan dengan pemisah debu dengan cara basah. Kerugian sistem kering ini adalah penambahan alat untuk penggantian udara segar, karena debu yang halus yang berterbangan di ruang atau debu yang higroskopik tidak dapat ditangani dengan baik. Oleh karena itu, pemilihan alat harus didasarkan pada faktor-faktor berikut:1. Ukuran partikel2. Efisiensi penyisihan yang ingin dicapai3. Besarnya aliran gas4. Waktu pembersihan5. Karakteristik partikel2.3.1 Peralatan Pengendalian Pencemar Udara Berupa PartikulatPeralatan pengendalian partikulat menggunakan gaya yang mempengaruhi arah gerak partikulat sehingga partikulat tersebut keluar dari arah aliran udara pembawanya. Setiap jenis alat pengendalian pencemaran udara ini memiliki perbedaan gaya yang mempengaruhi pada proses penyisihan partikulat. Gaya yang digunakan dalam penyisihan partikulat terdiri atas gaya gravitasi, gaya sentrifugal, tumbukan (impaction), singgungan (interception), difusi (diffusion), gaya listrik statis (electrostatic).Tabel 2.2 Gaya Penyisihan Partikulat Berbagai AlatCollectorGaya

Gravity SettlerGravitasi

CycloneSentrifugal

Electrostatic PresipitatorListrik Statis

Fabric FilterDifusi dan Intersepsi

Wet ScrubberInersia dan Intersepsi

1. Gravity SettlerGravity settler adalah alat pengendali partikulat pertama yang sering dipakai untuk menurunkan emisi debu. Gravity settler ini sudah jarang dipakai saat ini karena tingkat efisiensinya yang rendah untuk patikel berukuran kecil. Prinsip penyisihan partikulat dalam Gravity Settler, yaitu gas yang mengandung partikulat dialirkan melalui suatu ruang (chamber) dengan kecepatan rendah sehingga memberikan waktu yang cukup bagi partikulat untuk mengendap secara gravitasi ke bagian pengumpul debu (dust collecting hoppers).

Gambar 2.1 Gravity SettlerGravity settler memiliki kelebihan sebagai berikut:a. Desain alat sederhana, mudah untuk dibuat konstruksinyab. Instalasi alat mudahc. Pemeliharaan yang mudah dan biaya pemeliharaan sangat rendahd. Dapat dipakai untuk industri yang mengemisikan udara yang mengandung partikulat dalam kadar yang tinggi (misalnya industri peleburan logam)e. Dapat dioperasikan pada temperatur tinggiGravity settler memiliki kekurangan sebagai berikut:a. Ukurannya besar, memerlukan lahan yang luasb. Harus dibersihkan secara manual dalam interval waktu tertentuc. Hanya dapat menyisihkan partikel berukuran besar (10-50 m)2. Cyclone (Siklon)Siklon merupakan alat pengendalian partikulat yang digunakan sebagai pengumpul awal (pre-collector) dan pelindung alat pengendalian partikulat efisiensi tinggi (contohnya fabric filter, electrostatic presipitator). Prinsip siklon yaitu dengan menciptakan aliran berputar (vortex) untuk mengalirkan partikel ke area dimana partikel tadi akan mengalami kehilangan energi dan terpisah dari aliran gas.Input berupa gas dan partikulat dipercepat dengan gerakan spiral, dimana partikel ukuran besar akan terlempar ke luar dan bertubrukan dengan dinding cyclone oleh gaya sentrifugal dan turun ke kerucut cyclone untuk ditangkap oleh hopper. Sedangkan gas yang bersih mengalir keluar melalui stack. Semakin tinggi kecepatan aliran gas, maka efisiensinya juga semakin besar

Gambar 2.2 CycloneBerdasarkan ukurannya, siklon terdiri atas siklon berdiameter besar (1-6ft) dan siklon berdiameter kecil (3-12in). Siklon berdiameter kecil memiliki kelebihan dibanding siklon berdiameter besar yaitu :a. Putaran/spinning yang lebih cepatb. Partikel yang terpental dari vortex akan cepat menyentuh dinding siklonc. Ukuran partikel yang dapat disisihkan lebih kecil, mampu menyisihkan partikel berdiameter 5 mikrond. Tidak digunakan untuk menyisihkan partikulat ukuran besar karena bisa terjadi penyumbatan atau cloggingSiklon yang sering digunakan di industri terdiri atas:a. Single-cyclone separatorMembuat dua pusaran untuk memisahkan debu kasar dan halus. Pusaran utama akan membawa debu kasar ke bawah. Pusaran kedua dihasilkan di dekat bawah pusaran utama yang membawa debu halus ke atas.

Gambar 2.3 Single-cyclone separatorb. Multiple-cyclone separatorsMultiple-cyclone separators terdiri dari beberapa cyclone kecil yang bekerja secara parallel dan mempunyai saluran gas masuk dan keluar.

Gambar 2.4 Multiple-cyclone separatorsMultiple-cyclone separators memiliki prinsip yang sama dengan single cyclone separators. Multiple-cyclone separators lebih efisien karena dia lebih panjang serta memiliki diameter yang kecil. Panjangnya cyclone menyebabkan waktu proses lebih lama dan diameter kecil menghasilkan gaya sentrifugal yang besar, hal ini membuat pemisahan debu lebih efisien. Penurunan tekanan dari multiple-cyclone separators lebih besar daripada single-cyclone separators. Tipe ini banyak digunakan di industry seperti pabrik kertas, pabrik semen, pabrik baja, pabrik petroleum coke dll.Sedangkan efisiensi siklon separator terpengaruh beberapa hal, yaitu :a. Gaya sentrifugalb. Gaya angkat / Bouyancy forcec. Gaya tahanan aliran / Drag forced. Pressure Drop juga mempengaruhi performance totalSiklon memiliki kelebihan sebagai berikut:a. Siklon dapat digunakan untuk menyisihkan partikulat yang berukuran lebih besar dari 5 m dengan efisiensi 50-90%.b. Dapat dioperasikan pada temperatur tinggic. Pemeliharaannya mudahd. Modal awal yang rendahe. Kebutuhan lahan relatif tidak luasSiklon memiliki kekurangan sebagai berikut:a. Efisiensi rendah (untuk partikel yang sangat kecil)b. Biaya operasi tinggi karena tingginya pressure dropc. Tidak cocok digunakan bagi industri yang mengemisikan partikulat basah, karena dapat terkumpul di dinding siklon (inner spinner vanes)3. Fabric Filter/ BaghousesFabric filter merupakan alat pengendali yang sangat baik untuk diapikasikan dalam penyisihan debu yang memiliki ukuran kecil dimana diinginkan efesiensi penyisihan yang cukup tinggi. Bahan yang digunakan pada Fabric filter biasanya berbentuk tabung atau kantung.

Gambar 2.5 Fabric FilterFabric filter beroperasi dengan prinsip kerja yang hampir sama dengan vacuum cleaner. Udara yang membawa debu partikulat yang ditekan melewati kantung-kantung yang terbuat dari bahan yang spesifik. Sehingga ketika udara melewati bahan tersebut, debu akan terakumulasi pada permukaan bahan tersebut, menghasilkan udara yang bersih. Bahan yang digunakan berguna untuk menahan debu. Namun lapisan debu yang terakumulasi di permukaan juga memiliki keuntungan dalam menciptakan efisiensi yang tinggi dalam proses filtrasi partikel yang lebih kecil.

Gambar 2.6 Cara Kerja Fabric FilterPembersihan debu pada fabric filter adalah faktor penting dalam kinerja sistem fabric filter. Jika debu tidak dibersihkan maka penurunan tekanan di sepanjang sistem akan meningkat hingga jumlah yang melebihi batas. Jika terlalu banyak lapisan yang hilang, kebocoran debu yang berlebihan akan timbul ketika dihasilkan lapisan baru. Seleksi parameter desain sangat penting untuk memperoleh kinerja optimum dari sistem fabric filter. Sistem fabric filter seringkali disebut sebagai baghouse, karena fabric filter biasanya dibuat dalam bag silinder. Desain baghouse yang paling umum adalah tipe reverse-air dan pulse-jet. Nama ini mendeskripsikan sistem pembersihan yang digunakan dalam sistem.Reverse-air baghouse beroperasi dengan mengalirkan gas kotor ke dalam kantong (bag). Dengan demikian pengumpulan debu terjadi di bagian dalam bag. Bag dibersihkan secara periodik dengan membalik arah aliran udara, sehingga lapisan debu yang terkumpul sebelumnya jatuh dari bag ke dalam hopper di bawah. Karena prosedur pembersihan dilakukan dengan kecepatan gas yang relatif rendah, fabric filter terlindungi dari pergerakan yang berbahaya, sehingga teknik pembersihan reverse-air menghasilkan masa pemakaian bag maksimum. Variasi desain reverse-air baghouse dan pelopor reverse-air baghouse (misal, shaker baghouse), bag digoncangkan selama interval pembersihan reverse-air.

Gambar 2.7 Reverse-air BaghousePulse-jet baghouse didesain dengan struktur rangka dalam, disebut cage, yang memungkinkan pengumpulan debu pada bagian luar bag. Lapisan debu dibersihkan secara periodik oleh semburan jet udara yang tertekan ke dalam bag menyebabkan bag mengembang tiba-tiba; debu dibersihkan oleh tenaga inersia ketika bag mengembang hingga maksimum. Teknik pembersihan bag ini cukup efektif, namun kehebatan teknik ini dan kadang-kadang pemasangan bag-to-cage yang pas cenderung membatasi waktu pemakaian bag dan juga meningkatkan migrasi debu keluar dari fabric, sehingga mengurangi efisiensi pengumpulan debu. Seleksi material serat dan konstruksi fabric penting untuk kinerja baghouse. Material serat harus memiliki karakteristik kekuatan yang cukup dan kesesuaian kimia dengan gas dan debu yang ditangkap. Konstruksi fabric bulu kempa umumnya menghasilkan penyisihan yang lebih baik daripada fabric tenunan. Namun tidak semua serat bisa dikempa ke dalam fabric dengan kekuatan cukup dan menjadikan fabric filter disusun dari filamen dan/atau serat yang awalnya dibelit menjadi benang, dan kemudian ditenun atau dirajut menjadi fabric.

Gambar 2.8 Pulse-jet BaghouseFabric filter memiliki kelebihan sebagai berikut:a. Efisiensi pengumpulan sangat tinggi meskipun untuk partikel yangsangat kecil.b. Dapat beroperasi untuk berbagai tipe debu.c. Didesain berbentuk modul, dan modul-modul tersebut dapat dirangkaidi pabrik.d. Dapat beroperasi pada aliran volumetrik dengan skala luas.e. Memerlukan penurunan tekanan rendah yang masuk akal.Fabric filter memiliki kelemahan sebagai berikut:a. Memerlukan areal yang luas.b. Fabric dapat dirusak oleh temperatur tinggi dan korosi akibat bahan kimia.c. Tidak dapat beroperasi pada lingkungan yang lembab; fabric dapat menjadi lengket.d. Berpotensi menimbulkan kebakaran atau ledakan.4. Electrostatic Presipitator (ESP)ESP merupakan alat pemisah gas dari debu sebelum gas tersebut keluar dari stack. ESP sangat efektif sebagai pengendali partikulat terutama yang berukuran kurang dari 10-20 m. Pada sebagian besar aplikasinya EP memiliki efisiensi pengumpulan partikulat sebesar (80-99,9)%.

Gambar 2.9 Electrostatic PresipitatorKeterangan:

1. Precipitator Chamber 2. Insulation 3. Inspection Hatches 4. Insulator Cubicle 5. Drive stations for rapping gear 6. Collecting Plates 7. Collecting rapping gear 8. Discharge Electrodes/ De 9. Discharge Rapping Gear 10. Inside Chain Drive 11. Slide Bearing 12. Guard Plates 13. Supporting insulators 14. Insulator Shaft 15. Gas Distribution Shields Prinsip dari ESP yaitu memberikan muatan (negatif) ke partikulat di dalam udara kotor atau aliran gas. Partikel yang sudah diberi muatan tadi berpindah dan terikat pada collecting surface yang muatannya berlawanan (positif). Tujuan akhirnya adalah membersihkan partikulat yang telah terkumpul tadi. ESP sebenarnya merupakan usaha pengembangan prinsip presipitasi untuk dimanfaatkan dalam industri-industri, dengan menggunakan muatan negatif pada discharge electrodes dan muatan positif pada collecting surface. Inti dari proses ESP sendiri terjadi diantara dua elektroda tadi. Tegangan yang dibutuhkan 15000-100000 V tergantung dari konfigurasi presipitator. Makin tinggi tegangan yang diberikan, makin rendah resistifitasnya, sehingga efisiensi bertambah. Proses penangkapan debu pada ESP secara umum terdiri atas tujuh langkah proses dasar yang berlangsung secara kontinu yaitu:a. Gas masuk melalui gas distribution ke dalam treatment zoneb. Terjadi proses particle charging.Partikel yang melewati EP akan mengalami ionisasi muatan oleh elektroda kawat. Proses ionisasi dimulai dengan pemberian muatan ke kawat elektroda (arus searah dengan tegangan tinggi) sehingga menimbulkan efek korona.c. Corona DischargeEfek ini terlihat dari adanya cahaya biru luminescence disekitar kawat. Efek korona ini akan mengionisasi udara disekeliling kawat dengan pelepasan muatan negatif (elektron).d. Ionisasi molekul gasProses yang terjadi pada corona discharge kemudian akan membombardir partikel tersuspensi dalam aliran gas menjadi bermuatan negatif. Partikel yang bermuatan negatif akan bergerak menuju collection electrode bermuatan positif dan kemudian disisihkan. Plat kolektor bermuatan positif karena biasanya dihubungkan dengan tanah (grounding), usaha ini akan menambah tingkat efisiensi EP dengan penempelan banyak partikel pada bagian permukaan plat tersebut.e. Pengumpulan PartikelPada saat partikel bermuatan negatif tadi mencapai collecting electrode yang dihubungkan ke tanah, maka hanya sebagian dari muatan tersebut yang akan terbuang (discharge). Muatan tersebut akan meluncur melalui collecting plate ke tanah secara perlahan. Sebagian daripada muatan tersebut tersusun kembali dan akan berkontribusi terhadap adanya kohesi dan adhesi antar molekul untuk tetap memegang partikel melekat pada collecting plate. Partikel-partikel yang tetap melekat pada collecting plate disebabkan karena adanya gaya adhesi. Sedangkan partikel-partikel yang baru saja datang dan melekat pada collecting plate disebabkan oleh karena adanya gaya kohesi. Tebal lapisan debu yang diizinkan melekat pada collecting plate berkisar antara 0,08 sampai 1,27 cm. Partikel debu yang telah terkumpul pada collecting plate kemudian mengalami proses rapping yaitu proses pembersihan plat kolektor dari partikulat yang menempel. Hentakan-hentakan rapping yang terperiodik pada collecting plate sangat perlu dipertahankan untuk menjaga agar aliran gas tetap bersih secara kontinu. Collecting plate disentak pada saat lapisan debu yang terakumulasi memiliki ketebalan antara 0,08-1,27 cm. Akibatnya lapisan debu tersebut terlepas dari collecting plate f. Penumpukan debu yang tertangkapg. Proses pemindahan debu yang tertangkapDebu yang terhempas dari collecting plate akan ditampung kedalam sebuah hopper yang sisi-sisinya memiliki kemiringan kira-kira 60 agar memudahkan debu jatuh secara bebas dari puncak hopper ke bukaan pelepasan dibawah hopper. Debu tersebut harus segera di transport secepat mungkin untuk menghindari permasalahan material handling seperti pengerasan dan penyumbatan.Electrostatic Presipitator memiliki kelebihan sebagai berikut:a. Efisiensi penyisihan yang sangat tinggi b. Dapat menangani volume udara yang sangat besar dengan pressure drop yang relatif kecil c. Dapat dirancang untuk rentang temperatur udara yang lebard. Biaya operasional relatif rendah;Electrostatic Presipitator memiliki kelemahan sebagai berikut:a. Biaya investasi tinggib. Tidak dapat menyisihkan polutan gasc. Tidak fleksibel (sulit melakukan modifikasi), d. Menggunakan lahan yang luase. Tidak dapat bekerja optimal pada partikel dengan resistivitas listrik yang sangat tinggi.

5. Wet ScrubberWet scrubber merupakan alat pengendali polusi yang dapat digunakan untuk membuang partikel dan/atau gas dari arus gas keluaran industri. Pada wet scrubber arus gas kotor dibawa menuju kontak dengan cairan pencuci dengan cara menyemprotkan, mengalirkan, atau dengan metode kontak lainnya.

Gambar 2.10 Wet ScrubberPrinsip operasi Wet scrubber adalah membuant polutan partikel dari arus gas dengan menangkap partikel tersebut dalam tetesan/butiran liquid atau lapisan scrubbing liquid (biasanya air) lalu memisahkan tetesan air tersebut dari arus gas. Beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi wet scrubber yaitu ukuran partikel, ukuran partikel cairan pencuci, dan kecepatan relatif partikel dengan cairan pencuci. Partikel yang berukuran lebih besar akan lebih mudah untuk ditangkap daripada yang lebih kecil. kunci dari penangkapan partikel yang efektif pada wet scrubber adalah dengan menciptakan kabut atau droplet kecil yang bertindak sebagai target pengumpul. Semakin kecil droplet dan makin banyak droplet yang terbentuk, maka kemapuan menangkap partikel berukuran kecil semakin baik.Untuk pengumpulan atau pembuangan polutan gas, polutan tersebut harus mudah terlarutdalam liquid yang dipilih. Sebagai tambahan, sistem harus didesain sedemikian rupa agar dapat menyediakan pencampuran yang baik antara fase gas dan liquid, dan waktu yang cukup bagi polutan gas dapat larut. Wet scrubber memiliki beberapa kelebihan sebagai berikut:a. Tahan terhadap kelembaban tinggi dan temperatur tinggib. Pada wet scrubber, flue gas didinginkan, menghasilkan kebutuhan ukuran peralatan yang lebih kecil secara keseluruhanc. Dapat membuang polutan gas maupun partikulatd. Dapat menetralkan gas yang korosifWet scrubber memiliki kelemahan sebagai berikut:a. Perlunya treatment terhadap cairan pencucib. Rentan masalah korosic. Membutuhkan mist removal untuk menghasilkan efisiensi yang tinggiTabel 2.3 Daftar Partikulat yang Berbahaya

2.3.3 Peralatan Pengendalian Pencemar Udara Berupa Gas1. AdsorpsiPrinsip kerjanya adalah dengan melewatkan udara kotor (efluen) pada bahan padat yang berpori (adsorbent) yang terkandung pada sebuah bed. Permukaan bahan padat yang berpori akan menangkap dan mengikat gas secara fisika ataupun kimia. Macam adsorben : Karbon aktif, Alumina, Bauksit, Decolorizing carbons, Fullers earth, magnesia, silica gel, strontium sulfat. Peralatan yang digunakan pada proses adsorpsi yaitu fixed bed, moving-bed fluidized bed.

Gambar 2.11 Prinsip Adsorpsi2. AbsorpsiMekanisme dimana satu atau lebih zat pencemar dalam aliran gas dieliminasi dengan cara melarutkannya dalam liquid (air). Gas yang dapat dieliminasi dengan proses absorpsi yaitu SO2, H2S, Cl2, NH3, NOx, dan senyawa hidrokarbon dengan atom karbon rendah. Alat pengendali proses absorpsi disebut scrubber. Jenis alat industri yang menggunakan proses ini adalah packed tower, plate tower, spray tower, dan liquid jet scrubber. Gambar 2.11 Packed Tower dan Material3. KondensasiProses penyisihan gas pencemar dengan cara merubah fasa dari fasa gas ke fasa cair/liquid. Metodenya terdiri atas penurunan temperatur, menaikkan tekanan, ataupun kombinasi keduanya. Alat yang menggunakan proses ini yaitu kondensor kontak langsung dan kondensor permukaan.4. Pembakaran (Combustion)Pembakaran merupakan reaksi oksidasi gas polutan organik atau anorganik secara cepat dan dalam kondisi panas yang menghasilkan CO2+ H2O. Reaksi pembakaran dapat dilihat dibawah iniBahan bakar + Pengoksidasi + Nyala api Hasil pembakaran5. Reaksi KimiaMetode ini banyak dipergunakan pada emisi golongan Nitrogen dan Belerang. Membersihkan gas golongan Nitrogen, caranya dengan menginjeksikan amoniak yang akan bereaksi kimia dengan NOx dan membentuk bahan padat yang mengendap. Untuk menjernihkan golongan Belerang dipergunakan copper oxide atau kapur dicampur arang.

BAB IIISTUDI KASUS PENGOLAHAN LIMBAH UDARA

3.1 Produksi SemenIndustri semen yang ditinjau pada makalah ini yaitu PT. Indocement, Tbk. yang merupakan salah satu industri semen di Indonesia. Tipe semen yang dihasilkan di PT. Indocement, Tbk. merupakan semen tipe PCC, semen khas yang hanya diproduksi di industri semen ini yaitu semen putih.Industri semen relatif tidak menghasilkan limbah cair karena proses produksi yang digunakan yaitu proses kering. Proses basah tidak digunakan pada saat ini karena prosesnya yang dinilai tidak efisien dan cenderung memerlukan biaya produksi yang besar karena memerlukan energi yang besar pada pemanasan. Salah satu hasil sampingan pada industri ini berupa limbah gas yang mengandung partikulat. Agar tidak terjadi pencemaran udara maka sebelum limbah gas dikeluarkan melalui stack maka partikulat tersebut harus disaring terlebih dahulu. Industri ini menggunakan electrostatic presipitator sebagai salah satu alat pengendalian pencemaran udara. Berikut ini merupakan proses produksi semen di PT. Indocement, Tbk.1. Penambangan dan Penyediaan Bahan Baku (Unit Mining)Bahan baku utama yang digunakan dalam proses pembuatan semen adalah batu kapur (lime stone), sedangkan tanah liat (clay), pasir silica, pasir besi dan gypsum sebagai bahanaditif.2. Pengeringan dan Penggilingan Bahan Baku (Unit Raw Mill)Tahapan ini terdiri dari :a. Pengeringan bahan aditifBahan aditif dari masing-masing storage diambil untuk kemudian diumpankan ke dalam rotary dryer untuk dikeringkan. Media pemanasnya adalah gas panas yang berasal dari Reinforced Suspention Preheater (RSP). Proses pengeringan berlangsung hingga didapatkan kondisi material memiliki kandungan air kurang lebih 1%.b. Penggilingan bahan bakuHigh lime, low lime, aditif dan pasir besi diumpankan ke dalam alat penggiling (rawmill). Di dalam alat ini, material digiling dengan menggunakan bola-bola baja dengan ukuran tertentu sambil diputar. Proses ini menggunakan gas panas dari stabilizer yang diambil dari RSP sehingga dalam proses ini berlangsung pula proses pengeringan.c. Pencampuran bahan bakuRaw meal dihomogenisasi dengan proses aerasi di dalam Homogenizing Silo (HS).3. Pembakaran Raw Meal dan Pendinginan Clinker (Unit Burning)Proses pembakaran raw meal dalam pembuatan semen merupakan tahap yang paling penting karena pada tahap inilah terbentuk mineral-mineral yang diperlukan dalam semen. Proses pembakaran di preheater (proses prekalsinasi) dan proses pembakarandi kiln menjadi klinker. Klinker yang keluar dari kiln dan masuk kedalam cooler sudah terbentuk padatan dan bersuhu 1000 12000C. Klinker yang masih panas ini perlu didinginkan karena :a. klinker yang panas sulit diangkutb. klinker panas mempunyai pengaruh negatif pada proses penggilinganc. udara panas hasil pendinginan klinker dapat dimanfaatkan, sehingga dapatmenurunkan biaya produksid. pendinginan yang tepat akan meningkatkan kualitas semen4. Penggilingan Akhir (Unit finish Mill)Proses penggilingan klinker bertujuan untuk mencampur dan menggiling klinker dengan gypsum sampai tingkat kehalusan tertentu sehingga terbentuk produk semen. Material digiling di dalam cement mill. Material yang keluar dari cement mill dibawa oleh ATC (Air Truck Conveyor) kemudian dipusingkan ke dalam Air Separator. Dalam air separator terjadi dua gaya yaitu gaya sentrifugal dan gravitasi sehingga produk yang halus masuk ke siklon dan produk yang masih kasar masuk kembali ke cement millsebagai tailing.5. Pengantongan Semen (Unit Packing)Semen disimpan dalam cement silo. Semen dari silo dibawa ke bagian pengepakan (packing) dengan menggunakan air sliding Conveyor dan Bucket Elevator. Dari bucketelevator, semen dilewatkan ke vibrating screen untuk memisahkan material asing yang terdapat di dalam semen. Lalu semen dimasukkan ke dalam feed bin dan dikeluarkan melalui mesin pengepakan. Dari mesin pengepakan, semen yang sudah dikemas diangkut dengan belt conveyor menuju ke dua buah bag loader untuk dimuat ke atas truk dan siap untuk dipasarkan.

3.2 Studi Kasus Pengolahan Limbah UdaraPada produksi semen di PT Indocement, Tbk. akan dihasilkan limbah udara yang berupa gas dan partikulat. Gas tersebut terdiri atas NOx, SOx, CO dan gas hidrokarbon. Sumber bahan bakar yang digunakan di industri semen berupa batu bara. Pembakaran batu bara akan menghasilkan gas NOx dan SOx, kedua gas ini merupakan gas yang berbahaya yang dapat mengakibatkan terjadinya hujan asam. Sedangkan gas karbon monoksida dapat mengakibatkan kematian bila konsentrasinya terlalu tinggi. Upaya yang dilakukan untuk mengatasi polusi gas ini yaitu dengan menggunakan gas adsorben, sehingga akan dihasilkan gas buangan yang bebas dari gas pencemar.Untuk mengatasi polutan berupa partikulat di industri ini, alat proses yang digunakan yaitu electrostatic presipitator (ESP). Alasan penggunaan ESP yaitu karena ESP merupakan alat proses yang sangat baik digunakan pada pengendali partikulat yang berukuran 10-20 m. Alat ini memiliki efisien kerja hingga 99% sehingga udara yang dikeluarkan bebas dari polutan berupa partikulat. Komponen-Komponen dan Perlengkapan Electrostatic Prescipitator:1. Hopper Hopper merupakan komponen electrostatic precipitator yang berfungsi sebagai tempat penampungan partikulat yang tertangkap pada ESP.

Gambar 3.1 Hopper2. Elektroda Pelepas MuatanElektroda pelepas muatan merupakan komponen dimana terjadinya peristiwa sparking corona.

Gambar 3.2.Elektroda Pelepas Muatan3. Elektroda PengumpulElektroda pengumpul merupakan komponen tempat debu yang hendak ditangkap menempel.

Gambar 5.Elektroda PengumpulCara kerja ESP yaitu:ESP memiliki dua buah elektroda yang terdiri dari elektroda pelepas yang bermuatan negatif berupa kawat baja dan elektroda pengumpul yang bermuatan positif berupa pelat baja. Elektroda pelepas yang bermuatan negatif akan melepaskan elektron. Elektron ini kemudian akan mengionisasi udara disekitarnya sehingga terbentuk dua muatan yaitu muatan negatif dan muatan positif dari udara. Dimana ion bermuatan positif akan tertarik ke elektroda pelepas yang bermuatan negatif sedangkan ion negatif akan bergerak ke elektroda pengumpul yang bermuatan positif. Ketika udara kotor masuk kedalam ESP dan bertemu dengan ion negatif maka ion negatif tersebut akan berpindah kedalam udara kotor tersebut sehingga udara kotor tersebut akan bermuatan negatif. Udara kotor tersebut akan tertarik oleh elektroda pengumpul yang bermuatan positif. Disini ion negatif pada udara kotor akan ditangkap dan dinetralkan. Sebagian kecil partikel debu yang belum tersaring akan diberikan muatan positif. Udara yang bermuatan positif ini kemudian akan tertarik oleh elektroda pelepas yang bermuatan negatif. Elektroda ini akan menetralkan udara yang bermuatan negatif dan menangkap partikel debu. Debu yang tertangkap oleh elektroda akan jatuh dan ditampung dalam sebuah hopper yang memiliki kemiringan kira-kira 60o yang bertujuan untuk memudahkan debu agar dapat jatuh dari puncak hopper ke bawah hopper. Debu tersebut kemudian dikeluarkan untuk mencegah terjadinya pengerasan dan penyumbatan. Sisa debu yang tidak tertangkap kemudian akan dihisap oleh chimney.`Udara yang dihasilkan setelah mengalami tahap pengolahan pada ESP ini memiliki kandungan debu sebesar 0,08g/Nm3. Udara keluaran ini bisa dikatakan udara yang bersih dan bebas dari partikulat. Selanjutnya udara tersebut akan dialirkan menuju stack pada cerobong dan dikeluarkan ke udara bebas.

BAB IVKESIMPULAN

4.1 Kesimpulan1. Electrostatic precipitator (ESP) merupakan perangkat industri yang berfungsi untuk menangkap debu dari gas buang sisa proses produksi atau pembakaran yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas gas buang sehingga tetap ramah lingkungan.2. Prinsip kerja electrostatic precipitator didasarkan atas partikel bermuatan listrik yang dilewatkan dalam satu medan elektrostatik. Sistem filter ini terdiri dari dua buah elektroda yaitu elektroda pelepasan (discharge electrodeatau emiting) yang berupa kawat baja (steelwire) dan elektroda pengumpul (collectingelectrode) yang berupa plat baja (steel plate).3. Dengan sistem intermittent energization, dapat diatur karakteristik tegangan tinggiyang dihasilkan sesuai dengan jenis debu yang dilewatkan.

DAFTAR PUSTAKA

Bethea, M. Robert. 1978. Air Pollution Control Tecnology. New York: Van Nostrand.Copper, C. David and Alley, F. C. 1986. Air Pollution Control A Design Approach 2nd Edition. Maveland Press Inc, Illinois. Reinhold Company.Huboyo, H. S. dan Budihardjo, M. A. 2008. Pencemaran Udara. Semarang: Universitas DiponegoroMuhammadah, S. A. 2011. Polusi dan Dampaknya. Semarang: Universitas Muhammadiyah Semarang.Mycock, John C.,et al. 1995. Air Pollution Control Engineering and Technology. CRC Press Inc.Novika, S. 2011. Kandungan Udara di Kota Medan. Medan: Universitas Sumatera Utara.Yanuar, H. dan Karnoto. 2012. Pemicuan Metode Intermitent Energization Pada Rawmill Electrostatic Precipitator PT Indocement Tunggal Prakarsa Tbk. Plant 9. Semarang: Universitas Diponegoro.