MAKALAH PENGOLAHAN LIMBAH DAN AIR
PENGOLAHAN LIMBAH CAIR
PT. ASIA PACIFIC FIBERS
Disusun oleh : Abel Sandia Putra (3335141200) Aldi Fathurohman (3335132145) Annisa Mayadewi (3335141977) Nadya Alfikri (3335140439) Zakiah Nuranisa (3335140297)
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia 2016
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Profil Industri PT. Asia Pacific Fibers Karawang, Jakarta merupakan industri yang memiliki Produk utama berupa Chips poly ethylene terephtalate (PET). Chips polyester ini terdiri dari dua macam, yaitu chips polyester-semi dull (SD) dan chips polyester – super bright (SBr). Kapasitas produksi PT. Asia Pasifics Fibers mencapai 280.000 ton pertahun. A. Produk Utama Karakteristik produk-produk utama PT. Asia Pacific Fibers terlampir pada table berikut : Chips Polyester Karakteristik Produk
Semi Dull (SD)
Super Bright (SB)
Intrinsik Viskositas
0.635 ± 0.01 dl/g
0.64 ± 0.01 dl/g
Karboksil Number
< 40 meg/kg
-
DEG
1.15 ± 0.15% w/w
1.2 ± 0.15% w/w
Melting Point
258 ± 1 oC
-
Kandungan Abu
0.33 ± 0.03% w/w
0.35 ± 0.03% w/w
Kandungan TiO 2
0.0 ± 0.03% w/w
< 0.5 ppm
Kandungan Sb
210 ± 25 ppm
270 ± 25 ppm
Kandungan Co
15 ± 10 ppm
-
Size
28 ± 2 pcs/gr
28 ± 2 pcs/gr
Colour L
72 ± 4
63 ± 4
Colour B
3.0 ± 2
8±2
Moisture
Max 0.2% wt
Max 0.2% wt
B. Produk Samping Produk samping industri PT. Asia Pacific Fibers ada 5 macam, yaitu ethylene glycol, H2O, Diethylene glycol (DEG), Acetaldehyde, dan oligomer. Produk samping ini dapat berpengaruh pada kualitas produk utama sehingga jumlahnya harus dijaga seminimal mungkin. 1.2 Bahan Baku Produksi a. Bahan baku utama 1. Purified Terephtalic Acid (PTA), yang berupa serbuk putih. 2. Ethylene Glicol (EG), yang berupa cairan bening. b. Bahan baku penunjang 1. Antimony triasetat (SbAc3), digunakan sebagai katalis untuk mempercepat reaksi yang terjadi.
2. Titanium dioksida (TiO2), digunakan sebagai delustran untuk penyuram dan penyerap warna. 3. Kobalt diasetat (CoAc2), digunakan sebagai additive untuk meningkatkan reaktifitas PTA. 4. Trimethyl phosphate (TMP), digunakan sebagai stabilizer untuk mencegah terjadinya degradasi ( penguraian dan perubahan warna) polimer akibat temperature yang terlalu tinggi. 1.3 Sistem Proses Produksi 1.
Persiapan Bahan Baku Persiapan bahan baku dilakukan dengan pembuatan PTA dan larutan bahan penunjang. PTA dibuat dari paraxylena. PTA yang dibutuhkan dalam proses produksi ini dibuat di PTA Plant PT. Asia Pacific Fibers. PTA yang telah dibuat ini nantinya akan dicampurkan dengan EG dan bahan-bahan penunjang lainnya. EG yang dibutuhkan dalam dalam proses produksi ini disuplai dari perusahaan petrokimia lain.
2.
Pembuatan Pasta Pada proses pembuatan pasta tidak terjadi reaksi polimerasi melainkan hanya terjadi pencampuran bahan baku (PTA dan EG) agar diperoleh campuran yang homogen. Selain itu, ditambahkan pula katalis dan additive. Pembuatan pasta dilakukan di dalam tangki pasta dengan menggunakan pengadukan tipe agitator intermig. Kondisi operasi :
Waktu tinggal : 2 jam
Temperature : ± 70oC
Mol ratio
Volume tangki : 32 m 3
: 1.2
Densitas : 1355 kg/m3 Pasta yang telah dibuat nantinya akan diumpankan ke reactor esterifikasi I.
3.
Proses Esterifikasi Reaksi esterifikasi adalah reaksi untuk memperoleh monomer ester (senyawa yang tersusun dari gugus alcohol yang berasal dari EG dan gugus karboksil yang berasal dari PTA). Reaksi yang terjadi : 2 EG + PTA ↔ DGT + 2H 2O. Proses esterifikasi ini dilakukan dengan reactor jenis continous stirred tank (CSTR). Ada 2 tahap pada proses esterifikasi ini, yaitu : Esterifikasi I Tahap esterifikasi I ini bertujuan untuk pembentukan awal monomer ester. Tahap ini dilakukan di reactor ester I dengan menggunakan pengadukan tipe agitator. Pada tahap ini digunakan ratio mol sebesar 1.7 sehingga diperlukan adanya umpan spent EG. Kondisi operasi :
Waktu tinggal : 210 menit
Temperatur
: 245 ± 5oC
Tekanan
: 1.0 ± 0.5 atm
Level
: 70 ± 15%
Konversi
: 89-95%
Esterifikasi II Tahap esterifikasi II ini bertujuan sebagai tahap penyempurnaan monomer ester dari reactor ester I. Tahap ini dilakukan di reactor ester II dengan menggunakan pengadukan tipe propeller. Pengadukan ini dilakukan dengan tujuan untuk mempercepat terjadinya homogenitas larutan. Kondisi operasi :
Waktu tinggal : 90 menit
Temperatur
: 268 ± 5oC
Tekanan
: ± 0.1 atm
Level
: 65 ± 15%
Konversi
: 94-99%
4.
Prepoly-kondensasi Tahap prepoly-kondensasi bertujuan untuk membentuk polimer-polimer rantai pendek. Reactor prepoly dilengkapi dengan pengaduk agar distribusi temperature dalam reactor homogen dan luas permukaan reactor menjadi lebih besar.
5.
Poly-kondensasi (Finisher) Tahap poly-kondensasi (finisher) bertujuan untuk menyempurnakan reaksi polykondensasi sampai didapatkan kekentalan polyester yang sesuai dengan yang diinginkan. Umpan finisher berasal dari reactor pre-poly yang sebelumnya telah melalui pre-poly filter untuk menyaring melt polimer dari reactor pre-poly agar terpisah dari pengotor-pengotornya. Parameter operasi :
Temperature Temperature pada reactor finisher diatur dengan menggunakan jaket pemanas menggunakan system HTM (Heat Transfer Medium) evaporator. Kecepatan pengadukan Pengaduk yang digunakan pada reactor finisher berbentuk disc dan terbuat dari ram-ram kawat menyerupai sarang tawon. Kecepatan pengadukan perlu diatur karena apabila kecepatan pengadukan terlalu tinggi akan menyebabkan kekentalan yang diinginkan tidak tercapai. Kondisi vakum Kondisi vakum dapat ditimbulkan dari pompa vakum pada system jet.
Produk yang dihasilkan pada tahap ini berupa melt (lelehan) yang kemudian akan dialiran ke chips cutter dan spinning plant. Sebelumnya, pengotor-pengotor pada produk akan dihilangkan dengan continous polymer filter. 6.
Chips Cutting and Conveying (Chips Granulator) Melt hasil dari reactor finisher akan menjadi umpan dan masuk ke casting head yang berbentuk balok yang terbuat dari stainless steel. Casting head memiliki 1
lubang sebagai tempat masuknya melt umpan dan 60 lubang sebagai tempat keluarnya melt produk. Melt produk berbentuk menyerupai lidi panjang, disebut strand granulator. Strand kemudian didinginkan menggunakan air demin dalam jalur strand pack sambil dispray menggunakan chiller water. Strand kemudian dipotong menggunakan roll cutter membentuk butiran polymer (chips berukuran 4 x 2.5 x 1.3 mm) dan kemudian masuk ke dalam quench pipe. Quench pipe merupakan pipa yang menghubungkan cutter dengan dryer dan berfungsi untuk mengalirkan produk chips ke dryer dengan menggunakan air demin sebagai media transportasi. Chips yang masuk ke dryer dikeringkan dengan chips dryer yang menggunakan udara kering dari blower. Chips yang telah kering kemudian mas uk ke dalam vibrating screen (ayakan getar) untuk memisahkan chips yang sesuai standar dari chips yang tidak memenuhi standar (ukurannya berbeda). 7.
Chips Bagging Tahap ini merupakan proses pengepakan chips ke dalam kantong-kantong yang memiliki kapasitas tampung sebesar 1 ton. Pengepakan dilakukan dengan cara pneumatic dan hidrolic. Kantong-kantong chips tersebut kemudian diangkut dan diletakan ke tempat penyimpanan (storage).
BAB II PENGOLAHAN LIMBAH 2.1 Pengolahan Limbah Industri
Limbah yang dihasilkan dari proses produksi PT. Asia Pacific Fibers Perkasa terdiri dari limbah padat dan limbah cair. Limbah cair sendiri t erdiri dari 3 jenis, yaitu : 1. Limbah cair yang sedikit tercemar Limbah cair ini berasal dari proses spinning (pembuatan finish oil), proses fibre, dan air pendingin mesin-mesin pabrik. 2. Limbah cair tercemar Limbah cair ini terutama tercemar bahan organic sehingga memiliki kadar BOD dan COD cukup tinggi. Limbah ini berasal dari proses poly-kondensasi dan larutan bekas analisa laboratorium. 3. Limbah cair dengan pH dan suhu tinggi Limbah cair yang termasuk dalam kelompok ini adalah limbah buangan tangki ethylene glycol dan cucian evaporator. Limbah yang dihasilkan harus diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke sungai. Karakteristik limbah yang dibuang ke lingkungan (sungai) harus telah memenuhi baku mutu limbah, yang mana PT. Asia Pacific Fibers mengikuti baku mutu limbah berdasarkan SK Gubernur No. 6603/1483/1999 dengan debit maksimum limbah yang dihasilkan sebesar 5184 m3 per jam. Tabel berikut menunjukkan karakteristik limbah yang dihasilkan oleh PT. Asia Pacific Fibers sebelum pengolahan, sesudah pengolahan, dan baku mutu limbah : Air Masuk (IPAL) Parame ter
Air Keluar (IPAL)
Kualit as mg /L
Beb an kg /L
Kualit as mg /L
Beb an kg /L
BOD
354
824
18
43
COD
545
12.5 5
70
Total suspensi sulfit
40.00 2
-
Σ phenol
0.004
Σchrom
Minyak dan lem
pH Debit (m3/h)
Sung ai setel ah IPA L
Baku Mutu Limbah Beba n kg /L
37
Debi t 3 m /ja m 85
142
140
250
10.3 50
< 0.002
-
< 0.02
60
2.48 4
< 0.001 < 0.03
-
4104
2
82.8
0.03
-
0
-
0.01 2 < 0.00 5 0
1
, 0.03
0.00 9 -
5
207
8.57
-
7.86
-
8.32
6-9
2250
-
2250
-
-
3.57 9
Diagram alir instalasi pengolahan air limbah PT. Asia Pacific Fibers Air Limbah
Equalisasi
Acidogenesis
Methanogenesis
Bak Pengering Lumpur
Gas Metan
Kontak Aerasi
Klarifikasi
Stabilisasi Aerasi
Bak Kontrol
Sungai
1. Equalisasi Waktu tinggal Tujuan konsentrasi, dan beradaptasi. Proses
: ± 4 jam : untuk menyamakan beban seperti COD, BOD, kandungan mineral / temperature dari bermacam-macam sumber agar bakteri lebih mudah : pengadukan dengan udara dari blower
Karakteristik air limbah produksi yang keluar dari beberapa proses belum seragam dan konstan, misalnya pH, COD, dan BOD. Hal ini akan menyulitkan dalam pengoperasian suatu instalasi pengolahan air limbah sehingga perlu dilakukan penyamaan unsure-unsur tersebut dalam bak equalisasi. Dalam bak equalisasi, unsur-unsur yang terdapat pada air limbah akan diturunkan kadarnya karena terjadi proses fisika, kimia, dan biologi selama air limbah berada dalam bak equalisasi tersebut. Diharapkan air limbah yang telah keluar dari bak equalisasi akan menurunkan kandungan partikel padat dan zat organic sampai 5-10%.
2. Acidogenesis Tujuan Proses
: menurunkan pH sampai 4-5 : pengasaman dengan larutan HCl dan menggunakan sistem pengadukan.
Reaksi yang terjadi :
C6H12O6 + 2H2O asetat C6H1206 → butirat
→ 2CH3COOH
CH3CH2CH2COOH
CH3CH2CH2COOH + 2H 2O butirat C6H12O6 + 2H2 propionat
→
+ 2CO 2 + 4H2
+ 2CO2 + H2
→ CH3COOH
+ 2CO2 + 4H2
asetat
CH3CH2COOH + 2H 2O
CH3CH2COOH + 2H2O Propionate
→ CH3COOH
+ 2H2
asetat
Air limbah dari bak equalisasi kemudian dialirkan ke dalam bak acidogenesis. Dengan memanfaatkan bakteri acidogenic senyawa organic kompleks (karbohidrat, protein, lemak) diubah menjadi asam-asam volatile, antara lain asam asetat, propionay, format, butiran, H2, dan CO2. Pada bak acidogenesis ini, terjadi penurunan pH sampai pH 4-5. 3. Methanogenesis Waktu tinggal : ± 12 jam Tujuan : untuk menurunkan kadar COD dengan system aerobic Proses : penguraian senyawa asam menjadi gas-gas methan dengan bantuan bakteri aerobic. Reaksi yang terjadi :
CH3COOH
4H2 + CO2
→ CH 4 → CH4
+ CO2 +2H2O
Air limbah dari bak acidogenesis dimasukkan ke dalam bak methanogenesis dengan tujuan untuk mengubah asam-asam organic menjadi gas methan (CH 4) dan gas karbon dioksida (CO2). Pada tahap ini terjadi proses pertumbuhan bakteri tanpa oksigen (O 2). Pada fasa pertumbuhan bakteri diperlukan adanya penambahan nutrient sebagai substrat untuk bakteri. Pada proses ini, kandungan organic dapat diturunkan seban yak 60%. 4. Kontak Aerasi Waktu tinggal : ± 9 jam Tujuan : menurunkan kadar COD dengan sistem aerobic Proses : kontak dengan udara dengan lumpur aktif yang mengandung bakteri aerobic dengan menggunakan agitator.
Reaksi yang terjadi : Zat organic + O 2 →
CO2
+ H2O + sel baru
Air limbah yang masih mengandung zat-zat organic dialirkan kedalam bak kontak aerasi dengan tujuan menguraikan zat organic. Unit aerasi terdiri dari kolom yang dilengkapi dengan aerator. Pada kolom ini terjadi penambahan oksigen (O 2). Flok-flok mikroorganisme aktif yang berada dalam bak dengan kondisi teraerasi akan mengadsorbsi dan mengoksidasi zat-zat organic dan kemudian menguraikannya ke dalam bentuk zat sederhana dan tidak berbahaya bagi lingkungan. Hal yang perlu diperhatikan dalam bak aerasi agar bekerja optimal adalah : pH
: 6,5 – 7
Temperatur
: 25 – 35 oC
O2 terlarut
: > 2 mg/L
Konsentrasi biomassa : 2000 – 4000 mg/L
5. Klarifikasi Tujuan : memisahkan air dengan lumpur aktif Proses : air dan lumpur aktif yang bercampur dari bak aerasi dipisahkan dengan cara pengendapan yang menggunakan gravity chamber dengan 1 rpm/jam. Setelah lumpur mengendap maka lumpur dibuang secara periodic dan dilewatkan ke scrubber untuk distabilkan. Campuran air limbah dan floc mikroorganisme kemudian diendapkan dalam bak klarifikasi. Cairan jernih yang memenuhi standar baru mutu air buangan dibuang langsung ke sungai, sedangkan lumpur (floc) mikroorganisme yang mengendap di bagian dasar klarifikasi dimasukkan ke dalam bak stabilisator dan kelebihan lumpur mikroorganisme akan dialirkan ke dalam bak pengering lumpur. 6. Stabilisator Aerasi Waktu tinggal Tujuan Proses
: ± 9 jam : menstabilkan aktivitas bakteri yang telah menurun aktivitasnya. : memberi O2 dengan menggunakan aerator.
Lumpur mikroorganisme yang mengendap diklarifikasi dialirkan ke dalam bak stabilisator dimana dalam bak itu tidak ada air limbah yang ditambahkan. Pada tahap ini terjadi proses aerasi yang memungkinkan mikroorganisme mengoksidasi zat organic lebih sempurna. Hal yang perlu diperhatikan dalam bak stabilisasi aera si agar berfungsi optimal adalah : pH
: 6,5 – 7
Temperatur
: 25 – 35 oC
O2 terlarut
: > 2 mg/L
Konsentrasi biomassa : 4000 – 6000 mg/L
7. Bak Kontrol Tujuan
: untuk mengontrol air limbah sebelum dibuang ke badan penerima.
Air limbah hasil proses pengolahan fisik dan biologi sebelumnya dibuang ke badan penerima terlebih dahulu untuk ditampung. Dan dalam bak control ini dilakukan pengetesan beberapa parameter yang telah ditetapkan oleh peraturan pemerintah (PP). Bak control juga memiliki fungsi sebagai bak transisi penampung air baku untuk pengolahan air pada tingkat selanjutnya (Advance Waste Water Treatment) yang bertujuan untuk memanfaatkan / memakai kembali air hasil proses pengolahan air limbah untuk keperluan proses produksi dan sanitasi.
BAB III KESIMPULAN 3.1 Kesimpulan Limbah yang dihasilkan oleh PT. Asia Pacific Fibers yang berupa limbah cair telah melalui unit pengolahan air limbah yang terdiri dari 7 proses sehingga efluen akhir yang dihasilkan telah memenuhi standar baku mutu limbah cair sesuai SK Gubernur No. 6603/1483/1999. Produk samping industri PT. Asia Pacific Fibers ada 5 macam, yaitu ethylene glycol, H2O, Diethylene glycol (DEG), Acetaldehyde, dan oligomer. Limbah yang dihasilkan dapat digolongkan ke dalam beberapa kategori yaitu limbah cair sedikit tercemar, limbah cari tercemar dan limbah cari dengan pH dan suhu tinggi. Proses pengolah limbah yang digunakan oleh PT. Asia Pacific Fibers yaitu menggunakan metode lumpur aktif. Tahapan pengolahanya yaitu : 1. Equalisasi : Untuk menghomogenkan zat 2. Acidogenesis : Untuk menurunkan pH 3. Methanogenesis : Untuk menurunkan kadar COD dengan sistem aerobic 4. Aerasi : Untuk menurunkan kadar COD (lanjutan) dengan sistem aerobic 5. Klarifikasi : Untuk memisahkan air dengan lumpur aktif 6. Stabilisator arasi : Untuk menstabilkan aktivasi bakteri 7. Bak kontrol : Untuk mengontrol air limbah sebelum dibuang
