Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 TonTahun, 2010.
7.3 Kebutuhan bahan kimia
Kebutuhan bahan kimia adalah sebagai berikut: •
Al
2
SO
4 3
= 140,501kgjam •
Na
2
CO
3
= 75,870 kgjam •
Kaporit = 0,00114 kgjam
7.4 Kebutuhan listrik
Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut: 1.
Unit proses = 21 hp
2. Unit utilitas
= 12 hp 3.
Ruang kontrol dan laboratorium = 20 hp
4. Penerangan dan Kantor
= 20 hp 5.
Bengkel = 30 hp
6. Perumahan
= 40 hp Total kebutuhan listrik = 21 + 12 + 20 + 20 + 30 + 40
= 143 hp x 0,7457 kWhp = 106,635 kW
Untuk cadangan diambil 20 , maka: Listrik yang dibutuhkan
= 1,2 x 106,635 kW = 127,962 kW
Efisiensi generator : 80 Perry, 1997 Maka : Daya output generator = 127,962 0,8 = 159,952 kW
7.5 Kebutuhan bahan bakar
Bahan bakar yang digunakan untuk pembangkit tenaga listrik adalah minyak solar karena solar mempunyai nilai bakar yang tinggi.
Keperluan bahan bakar :
Nilai bahan bakar solar : 19.860 Btulbm
Perry,1997 a. Bahan bakar untuk generator :
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 TonTahun, 2010.
Densitas bahan bakar solar : 0,89 kgl
Daya output generator : 159,952 kW
Daya generator yang dihasilkan = 159,952 kW x 3.413 BtujamkW
= 545.916,175 Btujam Jumlah bahan bakar = 545.916,175 Btujam 19.860 Btulbm
= 27,488 lbmjam x 0,45359 kglbm = 12,468 kgjam
Kebutuhan solar = 12,468 kgjam 0,89 kgl
= 14,000 literjam
7.6 Unit Pengolahan Limbah
Limbah suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah mengandung bermacam-macam zat yang dapat
membahayakan alam sekitarnya maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.
Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan karbon disulfida ini meliputi: 1.
Limbah cair hasil sisa proses produksi Dari proses pabrik tidak ada limbah yang terbuang, tetapi bila terjadi kebocoran
dianggap sebagai limbah. 2.
Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat
pada peralatan pabrik. 3.
Limbah laboratorium Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang
digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses.
Diperkirakan jumlah air buangan pabrik: Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah
• Dari pencucian peralatan pabrik
Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik = 100 literjam
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 TonTahun, 2010.
• Dari laboratorium diperkirakan = 50 literjam
• Dari sisa proses produksi
Limbah cair sisa proses produksi = 13,934 kgjam 1 kgliter = 13,934 literjam
Total air buangan = 100 + 50 + 13,934 =
= 163,934 ltrjam = 0,163 m
3
jam Asumsi menggunakan BOD
5
pabrik oleokimia : BOD
5
= 507 mgl P.T. SOCI, Februari 2006 Dari nilai BOD
5
di atas, maka dipilihlah pengolahan limbah cair pabrik pembuatan karbon disulfida dengan menggunakan activated sludge sistem Lumpur
aktif. Selain itu, metode ini mudah dalam penggunaannya dan murah dalam pengadaannya. Juga mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD
yang lebih rendah 20-30 mgl dan karakteristik limbah proses yang mayoritas campuran berjenis limbah organik Perry, 1997.
7.6.1 Bak Penampungan
Fungsi : tempat menampung air buangan sementara dan menetralkan pH limbah. Laju volumetrik air buangan
= 0,163 m
3
jam Waktu penampungan air buangan
= 7 hari Volume air buangan
= 0,163 x 7 x 24 = 27,384 m
3
Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan, dengan bak terisi 90 bagian. Volume bak = 27,384 0,9 = 30,426 m
3
Direncanakan : - panjang bak P = 2 x lebar bak L
- tinggi bak T = lebar bak L
maka, volume bak = P x L x T
30,426 = 2L x L x L
L = 2,477 m = 2,5 m Sehingga :
Panjang bak = 2.L = 5 m Lebar bak
= 2,5 m Tinggi bak
= 2,5 m
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 TonTahun, 2010.
Luas = 12,5 m
2
7.6.2 Bak Penetralan
Limbah pabrik yang terdiri dari bahan-bahan organik biasanya mempunyai pH = 5 Hammer, 1986. Limbah pabrik yang terdiri dari bahan-bahan organik harus
dinetralkan sampai pH = 6 Kep.42MENLH101998. Laju volumetrik air buangan
= 0,163 m
3
jam Waktu penampungan air buangan
= 3 hari Volume air buangan
= 0,163 x 3 x 24 = 11,736 m
3
Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan, dengan bak terisi 90 bagian. Volume bak = 11,736 m
3
0,9 = 13,04 m
3
Direncanakan : - panjang bakP = 2 x lebar bak L
- tinggi bak T = lebar bak L
maka, volume bak = P x L x T
13,04 = 2L x L x L L = 1,868 m
≈ 1,9 m Sehingga :
Panjang bak = 2L = 3,8 m Lebar bak
= 1,9 m Tinggi bak
= 1,9 m Luas
= 7,22 m
2
7.6.3 Bak Pengendapan
Laju volumetrik air buangan = 0,163 m
3
jam Waktu penampungan air buangan
= 2 hari Volume air buangan
= 0,163 x 2 x 24 = 7,824m
3
Direncanakan digunakan 1 buah bak penampungan, dengan bak terisi 90 bagian. Volume bak = 7,824 m
3
0,9 = 8,693 m
3
Direncanakan : - panjang bakP = 2 x lebar bak L
- tinggi bak T = lebar bak L
maka, volume bak = P x L x T
8,693 = 2L x L x L
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 TonTahun, 2010.
L = 1,631 m ≈ 1,6 m
Sehingga : Panjang bak = 2L = 3,2 m
Lebar bak = 1,6 m
Tinggi bak = 1,6 m
Luas = 5,12 m
2
Kecepatan terminal pengendapan Hukum Stokes
V = µ
ρ ρ
18
2
Dp g
s −
Foust,1960 Dimana :
V = Kecepatan terminal pengendapan s = Densitas partikel Na
2
CO
3
pada 30 C = 1,987 grcm
3
Perry,1997 = Densitas air pada 30
C = 0,9957 grcm
3
Perry,1997 Dp = Diameter partikel = 0,002 cm
Perry,1997 g = Percepatan gravitasi = 980 cms
2
= Vioskositas air pada 30 C = 0,01 grcm.s
Perry,1997 sehingga;
V = 01
, 18
002 ,
980 9957
, 987
, 1
2
−
= 0,0216 cms Waktu pengendapan W =
60 100
x V
x H
= 1,6 x 100 0,0216 x 60 = 128,888 menit = 2 jam
7.6.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge Lumpur Aktif
Proses lumpur aktif merupakan proses aerobik, pada proses ini mikroba tumbuh dalam flok lumpur yang terdispersi, pada flok inilah akan terjadi proses
degradasi. Proses lumpur aktif berlangsung dalam reaktor dengan pencampuran sempurna dilengkapi dengan umpan balik recycle lumpur dan cairannya. Biasanya,
mikroba yang digunakan merupakan kultur campuran. Flok biologis tersebut akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi.
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 TonTahun, 2010.
Data : Laju Volumetrik Q : 0,163 m
3
jam = 163 ltrjam = 3.912 ltrhari BOD
5
S
o
= 507 mgl P.T. SOCI, Februari 2006
Efisiensi E : 95
Metcalf et.al, 1991 Koefisien cell yield Y : 0,8 mg VSSmg BOD
5
Metcalf at.al, 1991 Koefisien endogenous decay Kd : 0,025 hari
-1
Metcalf et.al, 1991 Mixed Liquor Suspended Solid : 400 mgl asumsi
Mixed Liquor Volatile Suspended Solid x: 300 mgl asumsi Direncanakan:
Waktu tinggal sel θ
c
= 10 hari 1.
Penentuan BOD Effluent S
mgl 35
, 25
100 507
x 95
507 100
E.S S
S 100
x S
S S
E
o o
o o
= −
= −
= −
= Metcalf et.al,1991
2. Penentuan volume bak aerasi Vr
x k
X1 S
S Y
x Q
x Vr
c d
o c
+ −
=
10 x
0,025 mgl1
300 mgl
25,35 507
x 0,8
x ltrhari
3.912 x
hari 10
+ −
= = 6.165,120 liter = 6,165 m
3
3. Penentuan ukuran bak aerasi
Direncanakan : Panjang bak aerasi P
= 2 x Lebar bak L Tinggi bak aerasi T
= Lebar bak L Maka volume bak adalah
V = P x L x T 6,165 m
3
= 2 L x L x L L = 1,455 m
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 TonTahun, 2010.
Faktor kelonggaran = 0,5 m di atas permukaan air Metcalf et.al, 1991 Jadi dimensi bak aerasi adalah sebagai berikut:
Panjang = 2,91 m Lebar
= 1,455 m Tinggi
= 1,455 + 0,5 = 1,955 m
4. Penentuan jumlah flok yang diresirkulasikan Q
r Tangki sedimentasi
Q Q + Q
r
Q
e
X
e
Asumsi: X
e
= Konsentrasi volatile suspended solid pada effluent X
e
diperkirakan 0,1 dari konsentrasi volatile suspended solid pada tangki aerasi ...Metcalf et.al, 1991
X
e
= 0,001 X = 0,001 x 300 mgl = 0,3 mgl Xr = Konsentrasi volatile suspended solid pada waste sludge
Xr diperkirakan 99,9 dari konsentrasi volatile suspended solid pada tangki aerasi ...Metcalf
et.al, 1991 Xr = 0,999 X = 0,999 x 300 mgl = 299,7 mgl
Q
e
= Q = 3.912 ltrhari = 3,912 m
3
hari P
x
= Q
w
x X
r
Metcalf et.al, 1991 P
x
= Y
obs
x Q x S
o
-S Metcalf et.al, 1991
Dimana : P
x
= Net waste activated sludge yang diproduksi setiap hari kghari Y
obs
= Observed yield grgr
64 ,
10 025
, 1
8 ,
1
1
= +
= +
=
−
hari hari
Y x
kd Y
Y
obs c
obs
θ
Tangki Aerasi
Q
r
,X
r
Q
w
Q
w
’, X
r
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 TonTahun, 2010.
P
x
= 0,64 3,912 m
3
hari 507-25,35 mgltr = 1.205,897 m
3
.mgltr.hari Neraca massa pada tangki sedimentasi
Sudut pada tangki sedimentasi = 30
o
Akumulasi = jumlah massa masuk – jumlah massa keluar = Q + Q
r
X – Q
e
X
e
- Q
w
X
r
= QX + Q
r
X – Q0,001X - P
x
hari 3
m 111
, mgltr
300 ri
.mgltr.ha 3
m 1.205,897
1 -
0,001 mgltr
300 hari
3 m
3,912 X
x P
1 -
0,001 QX
r Q
= +
= +
=
5. Penentuan waktu tinggal di bak aerasi θ
hari 575
, 1
hari m
3,912 m
6,165 Q
V
3 3
r
= =
=
6.Penentuan daya yang dibutuhkan •
Tipe aerator yang digunakan : surface aerator dengan laju transfer •
Kedalaman air = 1,455 m dari tabel 10-11 Metcalf et.al, 1991 diperoleh daya aeratornya 10 hp
7.6.5 Tangki Sedimentasi
Fungsi : mengendapkan flok biologis dari tangki aerasi dan sebagian
diresirkulasikan kembali ke tangki aerasi Bentuk : persegi panjang, alas berbentuk kerucut
Bahan konstruksi : Beton Kondisi operasi : kondisi ruang
Laju volumetrik air buangan = 3,912 + 0,111 m
3
hari = 0,434 m
3
hari Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari
Volume bak V = 0,434 m
3
hari x 0,083 hari = 0,036 m
3
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 TonTahun, 2010.
Bak terisi 90 , maka volume bak = 0,036 0,9 = 0,04 m
3
Perancangan bak yang direncanakan adalah sebagai berikut : Panjang bak P = 2 x Tinggi bak T
Lebar bak L = Tinggi bak T
Maka, volume bak adalah V
= P x L x T 0,04 m
3
= 2 T x T x T T
= 0,271 m
≈ 0,3 m
Sehingga : Panjang bak = 2 x T = 0,6 m
Lebar bak = 0,3 m
Luas bak = 0,18 m
2
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 TonTahun, 2010.
Air sungai
FC
TP-313
Na
2
CO
3 FC
FC
Kaporit
FC FC
FC FC
FC
Air Domestik
Air Proses
BP-210
PU-111 PU-211
CL-310
PU-314
SF-410
PU-411
TU-510 TU-520
TP-522
PU-523 PU-521
PU-424
PU-511
Keterangan : BP-210
= Bak Pengendapan Cl-310
= Clarifier PU
= Pompa Utilitas SC-110
= Screening SF-410
= Sand Filter TP
= Tangki Pelarut TU
= Tangki Utilitas WCT-610
= Water Cooling Tower
P-150
Skala : Tanpa Skala Nama
: Lisbet Artaty S NIM
: 080425035 1. Nama : Dr.Eng.Ir. Irvan, MSi
NIP : 19680820 199501 1001
2. Nama : Zuhrina Masyithah, ST, MSc NIP
: 19710905 199512 2001 Diperiksa
Disetujui Digambar
Tanggal Tanda Tangan
PRA-RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN KARBON DISULFIDA DARI ARANG KAYU DAN BELERANG DENGAN KAPASITAS 16.000 TONHARI
DIAGRAM ALIR PENGOLAHAN AIR PABRIK KARBON DISULFIDA
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
TP-311
Al
2
SO
4 3
FC
PU-312
SC-110
FC
WCT-610
FC Air Pendingin
Air Pendingin Bekas
PU-611 PU-612
Lisbet Artaty Sianipar : Pembuatan Karbon Disulfida Dari Arang Kayu Dan Belerang Kapasitas 16.000 TonTahun, 2010.
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK
