7.5 Keperluan Energi Bahan Bakar
Bahan bakar diperlukan untuk generator dan bahan bakar boiler.
Untuk bahan bakar generator
Nilai bakar solar = 19860 Btulb Labban,1971
Densitas solar = 0,89 kgltr Perry dkk,1999
Kebutuhan listrik = 494,02625 KW Daya generator = 494,02625 KW x 0,9478 BtudetkW x 3600 detjam
= 1685657,087 Btujam Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan = 1685657,087 19860 x 0,45359
= 38,49935539 kgjam = 43,25770269 ltrjam
Untuk bahan bakar ketel uap Uap yang dihasilkan dari air fresh
= 666,7125 kgjam Panas laten superheated steam 100
°C = 2256,9 kJkg
Panas yang dibutuhkan ketel = 666,7125 kgjam
× 2256,9 kJkg 1,05506 kJBtu = 1.426.259,186 Btujam
Efisiensi ketel uap = 75 Panas yang harus disuplai ketel
= 1.426.259,186 Btujam 0,75 = 1.901.678,915 Btujam Jumlah bahan bakar = 1.901.678,915 19860 x 0,45359
= 43,4331 kgjam = 48,8013 ltrjam
7.6 Unit Pengolahan Limbah
Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat
membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah.
Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan LAS ini meliputi:
Universitas Sumatera Utara
1. Limbah proses akibat zat-zat yang terbuang, bocor atau tumpah.
2. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik. Limbah ini diperkirakan
mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik.
3. Limbah domestik yang mengandung bahan organik sisa pencernaan yang
berasal dari kamar mandi dan limbah cair dari kantin. 4.
Limbah laboratorium yang mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan
mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses.
Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan facultative pond, dengan alasan bahwa limbah yang dihasilkan dalam volume
yang tidak terlalu besar yaitu 1,3497 m
3
jam dan komposisi limbah adalah air 99,999 .
Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah
Perkiraan jumlah air limbah buangan pabrik adalah sebagai berikut: 1.
Pencucian peralatan pabrik = 1000 literjam 2.
Limbah domestik dan kantor Diperkirakan air buangan tiap orang untuk:
domestik = 19 literhari Metcalf et all, 1991
kantor = 20 literhari
Metcalf et all, 1991 Jumlah karyawan = 206 orang
Jadi, jumlah limbah domestik dan kantor : = 206
× 20 + 19 literhari × 1 hari24 jam = 334,75 literjam
3. Laboratorium
= 15 literjam Total limbah
= 1349,75 ltrjam = 1,34975 m
3
jam
1. Bak Penampungan
Limbah yang masuk dalam bak ini adalah limbah domestik, pencucian alat dan laboratorium .
Universitas Sumatera Utara
Laju volumetrik limbah = 1000 + 334,75 + 15 = 1349,75 ltrjam 1,34975 m
3
jam Waktu penampungan
= 1 hari Volume air buangan = 1349,75
× 1 × 24 = 32,394 m
3
Bak terisi 90 maka volume bak = 9
, 394
, 32
= 35,9933 m
3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak, p = 2
× lebar bak, l - tinggi bak, t
= 0,5 × lebar bak, l
maka; Volume bak = p
× l × t 35,9933 m
3
= 2l × l ×0,5l
l = 3,30 m
Jadi, panjang bak = 6,60 m
tinggi bak = 1,65 m
2. Bak Netralisasi
Air buangan pabrik yang mengandung bahan organik mempunyai pH = 5. Untuk menetralkan limbah diinjeksikan larutan 30 massa soda abu
Na
2
CO
3
. Kebutuhan soda abu untuk menetralkan air limbah dengan pH = 5 adalah 0,15 gr soda abu 30 ml air limbah Lab. Analisa FMIPA USU.
Kebutuhan Na
2
CO
3
= gr
kg 1000
1 ml
gr 30
15 ,
3 m
ml 6
10 jam
3 m
34975 ,
1 ×
× ×
= 6,7487 kgjam Laju alir larutan 30 Na
2
CO
3
= 3
, 7487
, 6
= 22,4958 kgjam Densitas larutan 30 Na
2
CO
3
= 1327 kgm
3
Perry, 1997 Volume 30 Na
2
CO
3
= 1327
224958 ,
22 = 0,01695 m
3
jam Diasumsikan reaksi netralisasi berlangsung tuntas selama 1 hari
Universitas Sumatera Utara
Volume limbah = 1,34975 + 0,01695 × 1 × 24
= 32,8008 m
3
Bak terisi 90 maka volume bak = 9
, 32,8008
= 36,4453 m
3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak, p = 2
× lebar bak, l - tinggi bak, t
= 1,5 m maka; Volume bak = p
× l × t 36,4453 m
3
= 2l × l ×1,5
l = 2,2194 m Jadi, panjang bak = 4,4389 m
tinggi bak = 3,3292 m
3. KolamBak Facultative
Proses anaerobik berlangsung di dasar kolam, tanpa kehadiran oksigen dan proses aerobik berlangsung di kedalaman dimana oksigen dapat disuplai oleh
aerator. Padatan organik yang mengendap ke dasar kolam akan mengalami proses anaerobik oleh bakteri anaerobik yaitu E. Coli di dasar kolam, sedangkan padatan
organik terlarut dari sumber limbah maupun senyawa-senyawa tereduksi hasil metabolisme bakteri anaerobik dari dasar kolam akan diproses secara aerobik oleh
bakteri Nitrosomonas dan diaerasi secara kontinu oleh aerator. Dalam desain sistem pengolahan limbah pabrik ini digunakan 4 unit kolam facultative yang
dipasang seri dan dalam kolam pertama primary pond dan kolam ketiga dipasang masing-masing 1 unit aerator untuk mensuplai kebutuhan oksigen.
Perhitungan Kolam Facultative
Laju volumetrik, Q = 1,34975 m
3
jam BOD awal untuk limbah domestik, laboratorium, pencucian peralatan pabrik dan
proses diasumsikan sebesar 783 mgl www.gisdevelopement.com
, 2006. Dimana, BOD hasil pengolahan harus sesuai dengan keputusan Menteri Negara
Universitas Sumatera Utara
Lingkungan Hidup No. KEP-03MENLH11998 yaitu kadar maksimum BOD dalam limbah cair industri adalah 50 mgl
Ukuran kolam: Suhu udara di Indonesia berkisar 25 – 37
o
C; untuk desain dipakai suhu minimum karena pertumbuhan mikroba adalah minimum pada suhu tersebut sehingga
kemungkinan kegagalan dalam sistem pengolahan limbah pabrik dapat dikurangi. Konstanta laju pertumbuhan pada 25
o
C k
25
dihitung dengan persamaan:
20 20
−
=
T T
k k
φ dimana
φ = koefisien suhu 1,03 – 1,12 dan k
20
= 0,2 – 1,0 Dalam perancangan ini diambil,
φ = 1,03 dan k
20
= 0,2 hari
-1 20
25 25
03 ,
1 2
,
−
= k
diperoleh k
25
= 0,2318 hari
-1
Efisiensi penghilangan BOD untuk proses facultative ponds berkisar 80 – 95; untuk perancangan ini diasumsikan efisiensi penghilangan BOD sebesar 95.
Untuk faktor dispersi 1 diperoleh k φ = 5
Waktu tinggal dalam ponds, φ =
0,2318 5
= 21,57 hari ~ 22 hari Volume total ponds, V
t
= 1,3497 m
3
jam × 24 jamhari × 22 hari = 712,668 m
3
Karena digunakan 4 ponds seri maka volum dan waktu tinggal masing-masing ponds: V
p
=
4 712,668
= 178,167 m
3
dan φ =
4 22
= 5,5 hari Kedalaman ponds direncanakan 4 m masing-masing
Luas area ponds, A =
4 178,167
= 44,5417 m
2
ponds Panjang ponds = 44,5417
0,5
= 6,67 m dan
Universitas Sumatera Utara
lebar ponds = 44,5417
0,5
= 6,67 m
BOD akhir limbah olahan
Efisiensi penghilangan BOD = 95 BOD akhir limbah olahan = 1 – 0,9×BOD awal limbah
= 0,05 × 300 mgl = 15 mgl Daya aerator:
Efisiensi penghilangan BOD = 0,95 Total BOD yang dihilangkan = 0,95 × 300 = 285 mgl
Total oksigen disuplai = 285 mgl 1000 kg × 1,34975 m
3
jam×24 jamhari
= 9.129,69 kg O
2
hari Kebutuhan daya aerator berkisar 0,3 – 2 kg gaskW.h
Konsentrasi oksigen di udara 21 mol 23,3 massa Total daya aerator =
jam hari
24 1
kg kW.h
2 1
233 ,
1 hari
2 kgO
9.129,69 ×
× ×
= 816,317 kW Digunakan 1 aerator dengan daya
4 3170
, 816
= 204,0792 kW
4. Bak Pengendapan
Fungsi : mengendapkan padatan yang terikut dari unit ponds Bentuk : bak persegi empat
Bahan : beton
Laju volumetrik air buangan = 1,34975 m
3
jam Waktu tinggal air = 1 hari
Volume bak, V = 1,34975 m
3
jam × 24 jamhari x 1 hari
= 32,394 m
3
Kedalaman bak direncanakan = 1,5 m Perbandingan panjang dan lebar bak diambil 2 : 1
Panjang bak = 5
, 1
394 ,
32 2
×
= 6,5720 m
Universitas Sumatera Utara
Lebar bak = 12 × 6,5720 = 3,2860 m
Kedalaman bak ditambah 0,5 m untuk penyimpanan padatan; kedalaman bak menjadi 1,5 + 0,5 = 2 m
facultatif pond
primary pond
Q
1
limbah cair olahan akhir ke badan airsungai secondary
pond kolam
netralisasi kolam
penampungan
kolam pengendapan
limbah domestik, pencucian alat,
laboratorium 30 Na
2
CO
3
padatan olahan untuk land fill
7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas 7.7.1 Screening SC
