Penerapan Filtrasi - Penanganan Limbah Udara Industri Pertambangan

Penanganan Limbah Udara Industri Pertambangan

Oleh : Yulio Adhiatma / 12927

 A.       Limbah udara

Merupakan salah satu jenis limbah yang dihasilkan oleh industri pertambangan. Limbah tersebut dihasilkan sebagai emisi atmosferik dari industri tersebut. Jenis komponen yang termasuk ke dalam emisi tersebut di antaranya adalah sebagai berikut :

a)      Debu/partikulat

Gas yang diproduksi oleh proses pembakaran, seperti CO, CO2, NOx, SO2m Gas alam, seperti metan, yang banyak dihasilkan pertambangan batu bara dan sedikit pertambangan logam Coolants, seperti CFCs, yang berasal dari air-conditioners Dari sejumlah komponen tersebut, emisi debu/partikulat memiliki porsi terbesar dalam kandungan limbah udara kegiatan pertambangan.

Debu, pada khususnya, memiliki ukuran partikel 1-10000 mikrometer. Debu tersebut dihasilkan dari aktivitas mekanik pertambangan, seperti pemecahan atau penggerusan batuan, peledakan area tambang, maupun penanganan massa hasil pertambangan. Pada umumnya, sumber utama dari limbah udara tersebut adalah akses pertambangan yang tak diaspal, aktivitas penggalian, pembuangan, operasi sabuk conveyer, serta pembukaan lahan pertambangan.

Adapun penanganan debu tersebut dapat dibagi menjadi dua tahap, yaitu tahap awal dan akhir, berdasarkan besar partikel debu yang dipisahkan. Tahap awal dikhususkan menangani partikel debu yang berukuran cukup besar berskala milimeter. Alat yang sering digunakan untuk menangani debu pada tahap awal adalah settling chamber (ruang pengendapan) dan siklon.

B.       Alat – alat yang digunakan dalam filtrasi limbah udara yang berupa debu partikulat ,antara lain :

a)     Settling chamber

Alat ini merupakan teknologi penanganan debu yang telah diterapkan sejak lama. Prinsip dari alat ini adalah pengendapan berdasarkan gaya gravitasi. Alat ini terdiri dari sebuah chamber (kamar/ruang) besar yang terintegrasi dalam aliran pipa gas pertambangan yang mengandung partikel debu yang akan dipisahkan. Keberadaan ruang tersebut akan mengurangi kecepatan gas yang melewatinya sehingga partikel debu yang cukup besar akan terendapkan di dasar chamber tersebut. Partikel debu yang dapat dipisahkan oleh alat ini berukuran lebih besar dari 60 mm.

Alat inipun kemudian difungsikan sebagai pembersih awal (preliminary cleaners) gas dari sistem penanganan debu yang ada. Alat ini dapat dipasang sejumlah tray pada tiap sisi chamber untuk mempersingkat waktu pengendapan partikel debu yang akan dipisahkan sehingga efisiensi pemisahan dan pengumpulan debu menjadi lebih besar. Settling chamber ini memiliki biaya instalasi dan operasi yang murah, namun juga memiliki efisiensi pengumpulan debu overall yang cukup rendah. Berikut ini adalah skema operasi settling chamber yang pada umumnya digunakan oleh industri pertambangan.

b)     Cyclone (siklon)

Alat ini menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force pemisahan debu dari gas yang akan dihasilkan kegiatan pertambangan. Alat ini memiliki biaya instalasi dan operasi yang rendah, serta memiliki dimensi yang relatif kecil untuk mendukung efisiensinya. Keuntungan tersebut membuat siklon banyak digunakan industri pertambangan untuk mengumpulkan partikel debu yang akan menimbulkan pencemaran udara. 

Siklon yang berdiameter kecil akan memberikan gaya sentrifugal sampai 2500 kali dibandingkan dengan gaya gravitasi pada settling chamber. Efisiensi siklon dapat ditingkatkan dengan pengurangan diameter, penambahan panjang siklon, dan penambahan rasio siklon terhadap diameter keluaran gas. Contoh industri yang menggunakan siklon ini adalah Ampol Lytton, industri petroleum refinery di Brisbane, Queensland, dan Alcoa, industri refinery bauksit di Kwinana, Western Australia.

Selanjutnya, partikel debu berukuran lebih kecil dan tidak dapat dipisahkan pada tahap awal akan ditangani pada tahap akhir. Tahap ini dapat menangani partikel debu berukuran diameter kurang dari 5 mm. Alat atau metode yang pada umumnya digunakan pada tahap ini adalah electrostatic precipitator, fabric filter (bag-house), dan wet collector (scrubber).

Berikut ini adalah penjelasan mengenai metode tersebut.

1.  Electrostatic precipitation

Alat ini memiliki teknik pemisahan partikel padat dan tetesan kecil cairan dari gas terpolusi yang paling efisien. Gas yang mengandung partikel debu dilewatkan melalui daerah yang dialiri listrik bertegangan 50.000 Volt antara dua elektroda dengan polaritas berlawanan. Efesiensi alat ini dipengaruhi oleh laju alir gas yang melalui sistem elekroda, temperatur gas, konsentrasi debu, dan ukuran partikel. Alat ini mampu memisahkan partikel berdiameter di bawah 10 nm dengan efisiensi mencapai 99,5%. 

Walaupun biaya instalasi dan pemeliharaan alat ini cukup mahal, namun biaya operasinya murah karena menggunakan konsumsi energi yang rendah. Rasio kebutuhan energi untuk electrostatic precipitator mendekati 50% apabila dibandingkan dengan sistem wet scrubbing dan 25% apabila dibandingkan dengan sistem bag filter. Electrostatic precipitation ini digunakan di pertambangan emas Kalgoorlie Consolidated, Australia Barat (gas mengalir melalui electrostatic precipitation sebelum dilepaskan ke atmosfer), di pabrik refinery alumina Alcoa di Kwinana, Australia Barat, dan sejumlah daerah internasional lainnya. Prinsip pemisahan alat ini dapat digambarkan sebagai berikut.

c)      Fabric filters

Alat ini sering digunakan sebagai unit tahap akhir filtrasi partikel debu. Lapisan kain atau tenun yang digunakan pada alat ini berfungsi untuk menahan partikel debu yang masih terkandung didalam gas. Walaupun memiliki efisiensi cukup tinggi, alat ini memiliki beberapa kekurangan, di antaranya dapat menyebabkan terjadinya penurunan tekanan gas yang melewati medium filtrasi ini dan terbentuknya lapisan partikel debu di permukaan filter yang akan mempengaruhi proses filtrasi akibat sifat bahan filter tersebut.

d)     Wet collector (scrubber)

Venturi Scrubber menghilangkan partikel debu dan kontaminan gas tertentu dari gas aliran dengan memaksanya melewati aliran cair, menghasilkan cairan yang teratomisasi. Tinggi kecepatan diferensial di antara gas kotor dan cairan droplets menyebabkan partikel bertumbukan, kemudian akan berkelompok untuk membentuk tetesan yang lebih besar. Terakhir, tetesan cair tersebut dilemparkan pada dinding alat pemisah dan gas bersih pun dikeluarkan melalui puncak scrubber. Sebelum gas kotor dilepaskan ke dalam scrubber, suhu harus direndahkan di bawah 1000C, dan gas bersih harus dipanaskan kembali sebelum dikeluarkan . 

Air dipompakan kembali melewati sistem ketika scrubber tidak mampu lagi menahan partikel debu dan bahan yang terlarut. Proses ini beroperasi dengan efisiensi 85% untuk pemidahan sulfur dioksida (SO2), 30% untuk pe Proses ini membedah efisiensi sebanyak sekitar 85% untuk pemisahan dioksida belerang, 30% untuk pemisahan nitrogen oksida (NO), dan 99% untuk pemisahan debu/partikulat. Skema operasi alat ini ditunjukkan dalam gambar berikut.

Sejauh ini, teknologi untuk mengontrol pencemaran sebagian besar didesain unuk memisahkan partikel debu dari emisi gas. Pemisahan polutan gas yang lain pun penting dilakukan dengan teknologi yang spesifik. Misalnya pada pemisahan sulfur oksida (SO2), injeksi batu kapur sangat umum digunakan. Proses tersebut dilakukan di mana batu kapur digiling dengan batubara dan dimasukkan ke dalam tungku perapian. Gas polutan dipanaskan terlebih dahulu dan dimasukkan ke dalam tungku perapian, dimana batu kapur akan bereaksi dengan belerang dioksida (SO2) dan oksigen (O2)untuk menghasilkan kalsium sulfat (CaSO4 atau gips). 

Proses ini dapat memisahkan sekitar 20-30% sulfur oksida. Senyawa sulfat, abu terbang, dan kapur yang tidak bereaksi mengalir melalui pre-heater sebelum memasuki wet scrubber, agar senyawa tersebut dapat mengalami kontak dengan air. Efisiensi pemisahan yang dapat tercapai adalah sebesar 80% untuk SO2 dan 98% untuk zat partikulat.

Sumber :

http://mitrakasa.blogspot.com/2012/12/penanganan-limbah-udara-industri.html