kuliah 5a materi insinerasi limbah b3 · limbahb3yangdapatdiinsinerasilimbah b3 yang dapat...

INSINERASI LIMBAH B3INSINERASI LIMBAH B3

Limbah B3 yang dapat diinsinerasiLimbah B3 yang dapat diinsinerasi• Sistem insinerasi limbah B3 dirancang untuk

hk li b h ik b if B 3memusnahkan limbah organik yang bersifat B‐3 jenis organik yang bersifat cair, padat, atau semi‐

dpadat. • Insinerasi adalah pembakaran pada suhu tinggi dengan suplai udara mencukupi, yang dapat menghasilkan produk stabil yang tidak berbahaya.

• Teknologi ini merupakan cara yang aman digunakan untuk memusnahkan limbah B3 organik yang tidak g y gdapat dibuang secara aman dengan metoda lainnya

Limbah organik terklorinasiLimbah organik terklorinasi

• Insinerasi hidrokarbon terklorinasi memerlukan:– stabilitas termal tinggi, – temperatur tinggi, hingga 1200oC

kt t i l– waktu retensi lama • Produk emisi gas:

– partikulat (abu/debu);partikulat (abu/debu);– SOx;– NOx;– Logam berat;– CO2 , CO– VOC– VOC

Limbah organik terklorinasiLimbah organik terklorinasi• Kesetimbangan reaksi antara produk‐produk ini adalah sebagai berikut:

H O Cl 2HCl ½OH2O+ Cl2 2HCl + ½O2• Produk terbanyak adalah HCl. • HCl dan Cl2 bersifat korosif. • Cl2 sulit ditiadakan dengan peralatan pengolah gas buang, 2 g p p g g g,• HCl dapat ditangkap dengan medium alkali (misalnya NaOH, Ca(OH)2) membentuk

NaCl.

• Konstanta kesetimbangan reaksi tersebut di atas adalah sebagai berikut:Konstanta kesetimbangan reaksi tersebut di atas adalah sebagai berikut:

[PHCl] 2 [PO2 ]1/2Kp = ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐

[ ] [ ][PH20] [PCl2]

Kp = konstanta kesetimbanganP = tekanan parsialp

Hubungan antara K dgn suhuHubungan antara Kp dgn suhu

KKp 1000

100

10

20001000 1500

Suhu (oC)

Makna kurva dan persamaan reaksiMakna kurva dan persamaan reaksi

• Bila suhu meningkat, nilai Kp meningkat.Bila suhu meningkat, nilai Kp meningkat. • Bila nilai Kp meningkat, HCl yang terbentukmakin tinggi pula.makin tinggi pula.

• Fenomena lain: – bila kadar H2O meningkat kadar HCl meningkatbila kadar H2O meningkat, kadar HCl meningkat– bila kadar H2 meningkat (sumber bahan bakarditambah), kadar HCL meningkat

– Bila O2 meningkat, maka kadar Cl2 meningkat dankadar HCl menurun.

Hubungan antara suhu insinerasi dan lemisi Cl2

Cl2

1000Udara 25%

600

Tanpa penambahan bhn bakar

Udara 10%

200

Udara 10%

Udara 25%

800 1000 1200 1400

200 Dengan penambahan bhn bakar Udara 10%

SUHU

Insinerasi PCBInsinerasi PCB

• Suhu pembakaran untuk pembakaran PCBSuhu pembakaran untuk pembakaran PCB minimum 1200oC.

• Sebaiknya PCB dibakar bersama container• Sebaiknya PCB dibakar bersama container, berupa drum 200 L atau kapasitornya

Insinerasi PestisidaInsinerasi Pestisida• Pestisida yang amat beracun diinsinerasi bersama kontainernya berupa

kaleng kaleng aerosol atau drum 200 Lkaleng‐kaleng aerosol atau drum 200 L. • Suhu insinerasi pada umumnya sekitar 1200oC dengan waktu retensi gas 2

detik. • Pestisida berbentuk padatan memerlukan waktu retensi yang lebih lama p y g

untuk pemusnahannya.

• Produk emisi gas dari insinerasi pestida adalah:ik l ( b /d b )– partikulat (abu/debu)

– P2O5 (dari pestisida yang mengandung organofosfor)– HCl (dari pestisida yang mengandung Cl)– sianida (dari pestisida yang mengandung N‐organik)( p y g g g g )– SO2 (dari pestisida yang mengandung S organik)

• Daya bakar dan nilai kalori hidrokarbon terklorinasi menurun bila % Cli k tmeningkat.

Standar pengolahan cara termal /PP 101/2014

• efisiensi pembakaran dengan nilai palingefisiensi pembakaran dengan nilai paling sedikit mencapai 99,99%

• efisiensi penghancuran dan penghilangan• efisiensi penghancuran dan penghilangan Principal Organic Hazardous Constituents / Polycyclic Organic Hydrocarbons (POHCs)Polycyclic Organic Hydrocarbons (POHCs) dengan nilai paling sedikit mencapai 99,99%

Kriteria insineratorKriteria insinerator• Harus dapat memusnahkan limbah B‐3 organoklor; karenanya harus

d t i h 1200oC d kt t i 2 d tikdapat mencapai suhu 1200oC dengan waktu retensi gas 2 detik. • Harus mampu membakar container yang bervariasi dari botol

aerosol hingga drum 200 L.• Dapat memusnahkan jenis limbah cat dan resin yang berbentuk• Dapat memusnahkan jenis limbah cat dan resin yang berbentuk

semi padat.• Memiliki sistem feeding yang mampu memungkinkan pembakaran

berbagai jenis limbah dengan berbagai nilai kalori.berbagai jenis limbah dengan berbagai nilai kalori.• Abu sebaiknya keluar dalam bentuk padat, karena akan lebih tahan

terhadap leaching di TPA.• Residu dari bahan toksik harus seminimum mungkin mengandungg g g

bahan berbahaya.• Sistem pencampuran limbah harus sebaik mungkin, khususnya bila

limbah terdiri atas berbagai jenis dan bentuk.

Jenis‐jenis insinerator untukh l b hpemusnahan limbah B‐3:

1. Liquid Injection Incinerator (LII)2. Rotary Kiln Incinerator (RKI)3. Fluidized Bed Incinerator (FBI)4. Multiple Hearth Furnace (MHF)

Liquid Injection IncineratorLiquid Injection Incinerator

• Dapat memusnahkan semuapjenis limbah cair mudahterbakar, yang kekentalannya < 2.2 x 103

poise. • Kekentalan limbah dapat

diturunkan dengankpemanasan menggunakan

alat tambahan. • Bila tidak memungkinkan,

pemanasan awal dapatpemanasan awal dapatditambahkan cairan dengankekentalan lebih rendah, yang dapat bercampuryang dapat bercampurdengan baik.

Liquid Injection Incinerator (2)Liquid Injection Incinerator (2)

• Bagian utama LII adalah alat atomisasi atau nozzleBagian utama LII adalah alat atomisasi atau nozzleyang berfungsi untuk mengatomkan limbah, serta mencampurnya dengan udara.

• Proses atomisasi berlangsung dalam ruang pembakaran.

• Atomisasi dilakukan secara mekanik dengan cawan berputar atau dengan nozzle bertekanan tinggi.

• Bahan bakar tambahan tidak diperlukan untuk mencapai dan mempertahankan suhu 1250oC

bil k l b k li b h 5000 Bt /lbapabila kalor bakar limbah > 5000 Btu/lb.

Liquid Injection Incinerator (3)Liquid Injection Incinerator (3)

• Jenis limbah yang dapat dimusnahkan dengan LII meliputi: y g p g plimbah minyak dan bahan‐bahan kimia seperti cat, thinner, pelarut organik, resin, fenol, sabun, detergen, pestisida, danlimbah hidrokarbon yang mengandung halogenlimbah hidrokarbon yang mengandung halogen.

• LII umumnya dilengkapi dengan wet electrostatic precipitatoruntuk mengatasi emisi gas dan partikulat.

• Keunggulan: harga peralatan, biaya operasi, serta biayapemeliharaan relatif rendah. K l h• Kelemahan:– Nozzlemudah tersumbat; – Suhu insinerasi sangat dipengaruhi nilai kalori limbah;– Suhu insinerasi sangat dipengaruhi nilai kalori limbah;– Sulit mengatasi padatan yang terdapat dalam limbah.

Rotary Kiln Incinerator (RKI)Rotary Kiln Incinerator (RKI)

Rotary Kiln Incinerator (2)Rotary Kiln Incinerator (2)• Ruang pembakaran berupa silinder berputar dengan kemiringan

t t t di k dk t k d htertentu, yang dimaksudkan untuk mempermudah pencampuran limbah dengan udara yang disirkulasi.

• Dapat memusnahkan limbah cair dan limbah padat dengan p p gkalor pembakaran 550‐8300 kcal/kg.

• Limbah padat yang dikemas dalam drum dibawa ke tungku d Li b h d id k dik di kkdengan conveyer. Limbah padat yang tidak dikemas dimasukkan ke dalam tungku dengan bucket elevator atau crane. Limbah cair dan lumpur diinjeksikan ke dalam tungku dengan nozzle.

• Suhu pembakaran antara 810‐1600oC. • Biasanya dilengkapi dengan sistem injeksi kapur atau basa untuk

lk b f d d k b k lmenetralkan gas bersifat asam dan produk pembakaran lainnya.

Rotary Kiln Incinerator (3)Rotary Kiln Incinerator (3)

• Panjang : diameter RKI = 10:2Panjang : diameter RKI = 10:2.• Kecepatan rotasi 5‐25 mm/detik.

b di j d di• Perbandingan panjang dan diameter yang tinggi dan laju rotasi yang rendah biasanya di l k k hk li b hdiperlukan untuk memusnahkan limbah yang membutuhkan waktu tinggal lama agar

b k b lpembakaran berlangsung sempurna.


• Keunggulan RKI antara lain:gg– dapat digunakan untuk memusnahkan berbagai jenis limbah;– dapat dioperasikan pada suhu tinggi;

mempunyai kemampuan yang baik untuk pencampuran limbah secara– mempunyai kemampuan yang baik untuk pencampuran limbah secara kontinu.

• Kelemahan‐kelemahannya adalah:– biaya pengadaan dan pengoperasian tinggi;– dibutuhkan tenaga yang benar‐benar terlatih untuk pengoperasian;– lapisan liner pada tungku harus sering diganti apabila alat digunakan p p g g g p g

untuk memusnahkan limbah yang bersifat korosif;– menghasilkan banyak partikulat selama proses pembakaran.


• Umumnya memiliki ruang pembakaran kedua yang berfungsi y g p y g guntuk menyempurnakan pembakaran limbah.

• Abu sisa pembakaran dibuang melalui bagian bawah ruang b k k d t b tpembakaran kedua tersebut.

• Emisi gas dari ruang pembakaran I bergerak melalui ruang pembakaran kedua di mana dilakukan penambahan sumber p poksigen dan limbah yang mudah terbakar.

• RKI dapat pula dioperasikan dengan cara pirolisis. Gas‐gas b k l j dib k k b li diyang terbentuk selanjutnya dibakar kembali di ruang

pembakaran kedua. Model operasi ini menguntungkan karena dapat mengurangi jumlah partikulat dari proses pembakaran.


• Jenis limbah yang dapat diinsinerasi dengan RKI a.l.:Jenis limbah yang dapat diinsinerasi dengan RKI a.l.:– PCB yang terdapat dalam kapasitor, – limbah nitroklorobenzena, – minyak pelumas, – limbah dari produksi klorotoluena, – fenilamina, – fenol teralkilasi,

ikl hid i– epiklorohidrin, – akrilonitrit

Fluidized Bed Incinerator (FBI)Fluidized Bed Incinerator (FBI)• Sering digunakan untuk memusnahkan limbah industri

petroleum, kertas, penggergajian kayu, dan lumpur IPAL p p gg g j y plimbah kota.

• Dilengkapi dengan sistem pembakaran, suplai udara, dan feeding limbah cair dan limbah padatfeeding limbah cair dan limbah padat.

• Ruang pembakar berisi medium butiran, yang terdiri atas lapisan pasir yang tidak reaktif. p p y g

• Ruang pembakaran dilengkapi dengan sistem pengadukan untuk mencampur udara

• Pengadukan berlangsung cepat, sehingga media pasir mengembang dan bersifat sebagai fluida. Limbah cair atau gas dilewatkan ke dalam media pasir, di mana berlangsung proses p , g g poksidasi dan pembakaran pada limbah yang terdistribusi merata.

Fluidized Bed Incinerator (1)Fluidized Bed Incinerator (1)


• FBI dirancang agar pembakaran pada mediaFBI dirancang agar pembakaran pada media pasir dapat berlangsung pada suhu 450‐980oC.

• Agar suhu pembakaran dapat dipertahankan• Agar suhu pembakaran dapat dipertahankan di atas 850oC, limbah setidaknya harus memiliki nilai kalori di atas 4500 BTU/lbmemiliki nilai kalori di atas 4500 BTU/lb.

• Pada FBI model terbaru, udara yang disuplai k b k di k l bihuntuk pembakaran dipanaskan terlebih

dahulu, hingga suhu antara 425‐650oC. Hal ini d i k b h li b h ddapat mengurangi kebutuhan limbah dengan nilai kalori tinggi.


• Keunggulan FBI antara lain:Keunggulan FBI antara lain: – mempunyai efisiensi pembakaran yang tinggi;– biaya pemeliharaan relatif rendah karena desain yang sederhana;– rendahnya kemungkinan pembentukan NOx karena suhu gas yang

relatif rendah dan tingginya kebutuhan udara;– media pasir dapat menetralkan produk pembakaran;– media pasir mempunyai luas permukaan yang tinggi, sehingga

menjamin pembakaran yang sempurna;– suhu yang merata di seluruh permukaan media pasir dapat membakar y g p p p

limbah lumpur serta toleran terhadap laju feeding;– jika limbah mempunyai nilai kalori yang cukup, tidak diperlukan bahan

bakar tambahan.


• Kelemahan FBI adalah:Kelemahan FBI adalah:– diameter dan tinggi bed sangat bergantung pada kemampuan teknologi desain;

– pemisahan abu dari media pasir seringkali jadi masalah;– pengoperasian pada suhu rendah dapat mengakibatkan

k l i d di iakumulasi arang pada media pasir;– biaya operasi tinggi;– jenis limbah yang dapat diinsinerasi terbatas;– jenis limbah yang dapat diinsinerasi terbatas;– limbah organik tertentu dapat menggumpalkan media pasir;– emisi partikulat merupakan masalah utama yang perlu diatasi.p p y g p

Multiple Hearth Furnace (MHF)Multiple Hearth Furnace (MHF)

• Banyak digunakan untuk memusnahkan lumpurBanyak digunakan untuk memusnahkan lumpur buangan domestik.

• Dilengkapi dengan sistem liner baja, pengatur udara g p g j , p gyang berputar, satu seri tungku datar, peniup udara (blower), rangkaian pembakar (burner) pada dinding‐dinding tungku, sistem pembuang abu, dan sistem feeding limbah. d l d l k d f l k d• Ada pula yang dilengkapi dengan fasilitas injeksi dan

pembakar limbah cair serta tungku pembakaran keduakedua.

Multiple Hearth Furnace (2)Multiple Hearth Furnace (2)

• Limbah yang beragam jenisnya dapat dimasukkan ke MHF pada lapisan tungku yang dikehendaki.

• Limbah diaduk dengan tangkai berputar yang ada di setiap tungku. • Limbah berbentuk lumpur masuk tungku melalui bagian atas dan• Limbah berbentuk lumpur masuk tungku melalui bagian atas dan

bergerak ke bawah melalui rangkaian tungku yang ada. • Tar dan minyak pelumas dibakar di bagian tepi tungku, sedangkan

gas dan limbah cair dibakar terlebih dahulu pada tungku terbawah. • Produk pembakaran berbentuk partikulat dikeluarkan melalui sisi

bawah insinerator, dibawa dengan conveyor dan bucket elevator ke , g ycontainer penampung abu.

• Buangan gas mengalir ke atas melalui pendingin, menuju fasilitas pembersih gas buangpembersih gas buang.


• Ada 3 macam suhu pembakaran pada MHF, yaitu:p p , y– 300‐550oC pada tungku bagian atas– 750‐1000oC pada tungku bagian tengah– 200‐300oC pada tungku terbawah

• Jenis limbah yang dapat diinsinerasi dengan MHF adalah lumpur tar dan minyak pelumaslumpur, tar, dan minyak pelumas.

• Keunggulan MHF: tidak memerlukan lahan yang luas. • Sedangkan kelemahannya adalah:Sedangkan kelemahannya adalah:

– proses pembakaran berjalan lambat;– gas buang membutuhkan peralatan pengolahan yang mahal;

d k d d k k b k l b h h d k b– tidak dapat digunakan untuk membakar limbah hidrokarbon berhalogen.

Emisi gasEmisi gas

• Nitrogen oksida (NO ): yang terpenting NO danNitrogen oksida (NOx): yang terpenting NO danNO2. Sumber NOx dari proses insinerasi adalah:– NO thermal yaitu NO dari reaksi antara N2 dan O2– NOx thermal, yaitu NOx dari reaksi antara N2 dan O2 dalam udara panas selama proses pembakaran;

– NO bahan bakar yaitu NO yang terbentuk karenaNOx bahan bakar, yaitu NOx yang terbentuk karenareaksi antara N2 dan O2 yang ada dalam bahan bakar.

• NOx adalah prekursor pembentukan ozon, peroksiasetalNOx adalah prekursor pembentukan ozon, peroksiasetalnitrat (PAN), dan oksidan fotokimia yang dikenal sebagaikabut. NOx mengkontribusi pula pembentukan aerosol nitrat di atmosfir yang menyebabkan terbentuknya kabutasam dan hujan asam.

Emisi gas (1)Emisi gas (1)

• Sulfur oksida (SO ): terdiri atas SO2 dan SO3Sulfur oksida (SOx): terdiri atas SO2 dan SO3

– dibentuk apabila bahan bakar yang digunakan mengandung belerang/sulfurmengandung belerang/sulfur.

– dapat mengakibatkan iritasi pada mata, hidung, dan tenggorokan. Pada kadar tinggi dapatdan tenggorokan. Pada kadar tinggi dapat menyebabkan kematian karena menyebabkan gangguan paru2, seperti asma dan bronkhitis.

– dapat pula menyebabkan terjadinya hujan asam dan salju asam yang telah mempengaruhi hutan, danau, dan sungai di Amerika Utara dan Eropa Utara.


• Karbon monoksida (CO)Karbon monoksida (CO)– dapat terbentuk selama pembakaran apabila tidak tersedia cukup oksigentersedia cukup oksigen.

– dapat bereaksi dengan haemoglobin membentuk karboksihaemoglobin (HbCO), yang menghambatkarboksihaemoglobin (HbCO), yang menghambat pembentukan oksihaemoglobin dalam transfer oksigen pada jaringan hidup.

– Keracunan CO dapat menyebabkan pusing kepala, muntah‐muntah, dan kematian pada konsentrasi yang tinggi.


• PartikulatPartikulat– dapat terbentuk dalam insinerasi melalui beberapa proses:

• pembakaran yang tidak sempurna; p y g p ;• pelepasan bagian limbah yang tidak dapat terbakar.

– Partikulat <10 um dapat membahayakan kesehatan karena dapat terhisap ke dalam paru‐paru.

– Gas dari insinerator mengandung 20‐40% partikulat berukuran < 10 µm dan 7‐10% partikulat berukuran < 2berukuran < 10 µm, dan 7‐10% partikulat berukuran < 2 µm.


• LogamLogam– Emisi gas yang mengandung logam dapat terjadi dalam proses pembakaran limbah B3dalam proses pembakaran limbah B3.

– Sumber uap logam tersebut dapat berasal dari bahan bakar, container limbah, dan kontaminanbahan bakar, container limbah, dan kontaminan logam yang terkandung dalam limbah B3 yang diinsinerasi.


• Gas‐gas bersifat asam seperti HCl HF H2SO4Gas gas bersifat asam, seperti HCl, HF, H2SO4dan HNO3. H2SO4 dan HNO3 di atmosfir berasal dari emisi NO dan SOdari emisi NOx dan SOx.

• Dioksin dan furan: bersifat sangat toksik. Dapat dihasilkan dari pembakaran limbah B3Dapat dihasilkan dari pembakaran limbah B3 yang mengandung hidrokarbon berhalogen.


• Dioksin adalah anggota kelompok polychlorinated gg p p ydibenzodioxin (PCDD, a). Satu molekul PCDD mempunyai struktur 3 cincin, dua cincin benzena dihubungkan oleh sepasang atom O Sedangkan polychlorinated dibenzofuransepasang atom O. Sedangkan polychlorinated dibenzofuran(PCDF, b) memiliki struktur dengan hanya satu atom O yang menghubungkan dua cincin benzena

Struktur 2,3,7,8‐TCDDStruktur 2,3,7,8 TCDD

• LD dari 2 3 7 8‐TCDD yang diujikan pada• LD50 dari 2,3,7,8‐TCDD yang diujikan pada guinea pig adalah < 1 ug/kg berat badanPCDD d PCDF b if t k i ik• PCDD dan PCDF bersifat karsinogenik

Methods for controllingincineration wasteincineration waste

• Gaseous waste, air pollutants:Gaseous waste, air pollutants:– Acidic gases: NOx, SOx: neutralized usingscrubbing method

– Particulate, heavy metals: using bag filter, Electro Static Precipitator (ESP)

– Dioxin, VOCs: by increasing the burning temperature of > 1000oC

• Ash: if characterized as hazardous should be• Ash: if characterized as hazardous, should be treated as hazardous waste. If not, can be disposed of in sanitary landfill

39

disposed of in sanitary landfill

Alat pengendalian pencemaran udara

1. Partikulat: electric precipitator, fabric filter,1. Partikulat: electric precipitator, fabric filter, electrostatic gravel bed filters;

2. NOx: pengendalian proses pembakaran, pengolahanx p g p p , p ggas buang;

3. SOx dan gas yang bersifat asam: wet dan dry x g y g yscrubbing.

4. CO dan hidrokarbon: pengendalian prosespembakaran;

5. Polutan yang tidak memiliki kriteria: pengendalianproses pembakaran, pengendalian partikulat

Electrostatic precipitatorElectrostatic precipitator

Wet scrubberWet scrubber

Dry scubberDry scubber

kuliah 5a materi insinerasi limbah b3 · limbahb3yangdapatdiinsinerasilimbah b3 yang dapat...

Documents