PRA RANCANGAN PENGOLAHAN LIMBAH PADAT MENGGUNAKAN INCINERATOR DENGAN KAPASITAS LIMBAH 150 TON/TAHUN Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Pra Rancangan Bangunan Pengolahan Limbah Padat Dan Gas Dosen : Ir. Prayitno, M.Eng Disusun Oleh : 1. AMANDA DWI PUSPITA (NIM. 15250018) PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI YOGYAKARTA STTL “YLH” 2018 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas segala limpahan rahmat karunia berupa nikmat kesehatan dan kesempatan sehingga pada akhirnya Tugas Pra Rancangan Bangunan Pengolahan Limbah Padat & Gas ini dapat diselesaikan dengan judul “Pra Rancangan Pengolahan Limbah Padat Menggunakan Incinerator dengan Kapasitas Limbah 150 ton/ tahun” Tugas ini dapat diselesaikan karena niat dan usaha yang sungguh-sungguh dalam upaya menyelesaikannya. Tugas ini tidak akan selesai tanpa bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang berkontribusi dalam peneyelesaian tugas ini. Dalam penyusunan Tugas Tugas Pra Rancangan Bangunan Pengolahan Limbah Padat & Gas , penyusun sangat menyadari bahwa tugas ini masih jauh dari harapan dan kesempurnaan. Oleh karena itu, sumbangsih pemikiran, kritik dan saran yang konstruktif sangat diharapkan untuk kesempurnaan tugas ini. Yogyakarta, 9 November 2018 Penyusun i DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................................. i DAFTAR ISI................................................................................................................ ii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... iii DAFTAR TABEL........................................................................................................ iii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 1 1.2 Rumusuan Masalah ..................................................................................... 2 1.3 Tujuan Penulisan ......................................................................................... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Incinerator ................................................................................. 3 2.2 Jenis-jenis Incinerator.................................................................................. 4 2.3 Proses Pembakaran ...................................................................................... 7 2.4 Tahapan Proses Incinerator......................................................................... 10 2.5 Gas Hasil Pembakaran................................................................................. 11 BAB III PERHITUNGAN 3.1 Perhitungan Kapasitas ................................................................................. 12 3.2 Perhitungan Densitas, Volume & Efisiensi Alat ......................................... 13 3.3 Pehitungan Ketebalan Dinding .................................................................... 14 BAB IV SKETSA GAMBAR DAN DESAIN 4.1 Desain Incenerator ...................................................................................... 16 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 19 5.2 Saran ............................................................................................................ 19 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. 20 ii DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Incinerator Rotary kiln ........................................................................... 5 Gambar 2.2 Multiple Hearth Incinerator .................................................................... 6 Gambar 2.3 Fluidized Bed Incinerator ........................................................................ 7 Gambar 4.1 Desain Alat Keseluruhan ......................................................................... 17 Gambar 4.2 Blower ...................................................................................................... 18 Gambar 4.3 Tabung Gas .............................................................................................. 18 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Baku Mutu Emisi Udara untuk Incinerator ................................................ 10 Tabel 3.1 Komposisi Limbah non Klinis ..................................................................... 12 Tabel 3.2 Volume Limbah non Klinis ......................................................................... 13 Tabel 3.3 Kapasitas Limbah non Klinis....................................................................... 14 iii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sampah merupakan permasalahan umum yang menjadi perhatian khusus di kota-kota besar, karena jika tidak segera diatasi maka sampah akan membusuk dan menyebarkan bau tidak sedap terutama sampah rumah tangga dan pasar. Sisa sampah plastik dan logam merupakan sampah yang sulit terurai oleh lingkungan sehingga untuk memudahkan penguraian oleh lingkungan perlu penanganan khusus.Limbah padat merupakan limbah dari kehidupan, kegiatan dan usaha manusia di permukaan bumi. Karena itu masalah limbah padat erat pula kaitannya dengan jumlah manusia yang bertempat tinggal dan berusaha di suatu tempat dan erat pula kaitannya dengan bentuk kehidupan,kegiatan dan usaha manusia tersebut,sehingga menimbulkan masalah lain yaitu meningkatnya buangan atau limbah padat. Membicarakan soal limbah konotasi kita sering kepada hal yang menjijikan, bahkan sebagian besar umat manusia secara tepat dan tegas memberikan ultimatum bahwa limbah merupakan bahan yang tidak patut dilihat atau dipegang, namun begitu limbah tidak bisa kita abaikan begitu saja karena limbah muncul sebagian besar karena aktifitas manusia itu sendiri. Pada dasarnya limbah dapat dikatagorikan menjadi dua, yaitu limbah cair dan limbah padat. Ada beberapa cara mengatasi sampah dengan salah satunya menggunakan solusi penanganan sampah terpadu dengan metode bank sampah dan pembakaran sampah menggunakan incinerator. Akan tetapi permasalahan incinerator saat ini adalah asap hasil pembakaran yang belum ternetralisasi dan boros bahan bakar pada proses pembakaran. Sampai dibakar pada suhu 700-1200 derajat, menjadi abu (karbon) yang selanjutnya abu karbon ini dapat dimanfaatkan sebagai penunjang pupuk pertanian. Namun demikian, di beberapa tempat yang telah melaksanakan pengolahan limbah padat dengan sistem pembakaran dilaporkan oleh berbagai pihak telah banyak pula menghadapi masalah, terutama masalah teknologi, ekonomi, dan kesehatan masyarakat. Aspek teknologi yang menimbulkan persoalan adalah lokasi, wujud fisik, cara kerja, suku cadang dan bahan bakar. Sedangkan apabila dilihat dari aspek kesehatan masyarakat yang menimbulkan masalah adalah besarnya efektifitas sistem, 1 baik dari kualitas maupun kuantitas. Yang dimaksud dengan segi kualitas adalah tingkat kemampuan Insinerator dalam memusnahkan struktur limbah berbahaya menjadi bahan yang stabil dan tidak membahayakan kesehatan. Sedangkan yang dimaksud segi kuantitas adalah kemampuan ruang pembakaran dalam penurunan volume dan berat limbah yang dibakar. 1.2 Rumusan masalah Berdasarkan latar belakang yang telah di rumuskan penulis mengangkat beberapa Masalah yang akan dianalisa yakni: a. Berapa volume limbah yang masuk berdasarkan kapasitas yang telah ditentukan? b. Berapa dimensi insenerator berdasarkan kapasitas yang telah ditentukan? 1.3 Tujuan Tujuan diadakan penelitian ini berupa: a. Mengetahui volume limbah yang masuk berdasarkan kapasitas yang telah ditentukan? b. Mengetahui dimensi insenerator berdasarkan kapasitas yang telah ditentukan 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Incinerator Insinerator adalah tungku pembakaran untuk mengolah limbah padat, yangmengkonversi materi padat (sampah) menjadi materi gas, dan abu, (bottom ash dan fly ash). Insinerasi merupakan proses pengolahan limbah padat dengan carapembakaran pada temperatur lebih dari 800 Co untuk mereduksi sampah mudahterbakar (combustible) yang sudah tidak dapat didaur ulang lagi, membunuhbakteri, virus, dan kimia toksik (A. Sutowo Latief, 2012) Patrick (1980) dalam Arif Budiman (2001) menyatakan bahwa incineratoradalah alat yang digunakan untuk proses pembakaran sampah. Alat ini berfungsiuntuk merubah bentuk sampah menjadi lebih kecil dan praktis serta menghasilkansisa pembakaran yang sterill sehingga dapat dibuang langsung ke tanah. Energipanas hasil pembakaran dalam incinerator dapat diguankan sebagai energi alternative bagi proses lain seperti pemanasan atau pengeringan.Menurut (Hadiwiyoto, 1983 dalam Arif Budiman, 2001) menyatakan bahhwauntuk merancang alat pembakar sampah diperlukan beberapa pertimbangan untukdiperhatikan, yaitu jumlah udara pembakaran, sisa hasil pembakaran dan desainincinerator.Menurut (Hadiwiyoto, 1983 dalam Arif Budiman, 2001) alatpembakaran sampah terdapat dua jenis berdasarkan metode pembakaran yangberlangsung pada alat tersebut, yaitu alat pembakar sampah tipe kontinyu dan tipebatch.Pada alat pembakar sampah tipe kontinyu, sampah dimasukkan secaraterus-menerus dengan debit tetap, sedangkan pada alat pembakaran sampah tipebatch, sampah dimasukkan sampai mencapai batas maksimum kemudian dibakarbersamaan. Pada incinerator terdapat 2 ruang bakar, yang terdiri dari PrimaryChamber dan Secondary Chamber (Gunadi Priyamba, 2013). a. Primary Chamber, berfungsi sebagai tempat pembakaran limbah. Kondisi pembakaran dirancangdengan jumlah udara untuk reaksi pembakaran kurang dari semestinya, sehinggadisamping pembakaran juga terjadi reaksi pirolisa.Pada reaksi pirolisa materialorganik terdegradasi menjadi karbon monoksida dan metana.Temperatur dalam primary chamber diatur pada rentang 600°C-800°C dan untuk mencapai temperatur tersebut, pemanasan dalam primary chamber 3 dibantu oleh energi dari burner dan energi pembakaran yang timbul dari limbah itu sendiri.Udara (oksigen) untuk pembakaran di suplai oleh blower dalam jumlah yang terkontrol. Padatan sisa pembakaran di primary chamber dapat berupa padatan takterbakar (logam, kaca) dan abu (mineral), maupun karbon berupa arang. Tetapiarang dapat diminimalkan dengan pemberian suplai oksigen secara continueselama pembakaran berlangsung. Sedangkan padatan tak terbakar dapat diminimalkan dengan melakukan pensortiran limbah terlebih dahulu. b. Secondary Chamber Gas hasil pembakaran dan pirolisa perlu dibakar lebih lanjut agar tidak mencemari lingkungan. Pembakaran gas-gas tersebut dapat berlangsung dengan baik jika terjadi pencampuran yang tepat antara oksigen (udara) dengan gas hasil pirolisa, serta ditunjang oleh waktu tinggal (retentiontime) yang cukup.Udara untuk pembakaran di secondary chamber disuplai oleh blower dalam jumlah yang terkontrol. Selanjutnya gas pirolisa yang tercampur dengan udara dibakar secara sempurna oleh burner didalam secondary chamber dalam temperatur tinggi yaitu sekitar 800 -1000 .Sehingga gas-gas pirolisa (Metana, Etana dan Hidrokarbonlainnya) terurai menjadi gas CO2 dan H2O. 2.2 Jenis-Jenis Incinerator Jenis incinerator yang paling umum diterapkan untuk membakar limbah padat B3 ialah rotary kiln, multiple hearth, fluidized bed, open pit, singlechamber, multiple chamber, aqueous waste injection, dan starved air unit. Dari semua jenis insinerator tersebut, rotary kiln mempunyai kelebihan karena alat tersebut dapat mengolah limbah padat, cair, dan gas secara simultan. (Gunadi P.2004). 4 a. Incinerator Rotary Kiln Tipe ini cocok untuk menginsinerasi limbah yang mempunyai kandunganair (water content) yang cukup tinggi dan volumenya cukup besar.Systemincinerator ini berputar pada bagian Primary Chamber, dengan tujuan untukmendapatkan pembakaran limbah yang merata keseluruh bagian.Proses pembakarannya sama dengan type static, terjadi dua kali pembakarandalam Ruang Bakar 1 (Primary Chamber) untuk limbah dan Ruang Bakar 2 (Seacondary Chamber) untuk sisasisa gas yang belum sempurna terbakar dalam Primary Chamber (Gunadi P, 2004). Gambar 2.1 Incinerator Rotary Kiln (Sumber : Pollutionissues /Ho-Li / Incineration, 2013) b. Multiple Hearth Incinerator Multiple Hearth Incinerator, yang telah digunakan sejak pertengahan tahun 1900-an, terdiri dari suatu kerangka lapisan baja tahan api dengan serangkaian tungku (hearth) yang tersusun secara vertikal, satu di atas yang lainnya dan biasanya berjumlah 5-8 buah tungku, shaft rabble arms beserta rabble teeth-nya dengan kecepatan putaran 3/4 – 2 rpm. Umpan sampah dimasukkan dari atas tungku secara terus menerus dan abu hasil proses pembakaran dikeluarkan melalui silo. Burner dipasang pada sisi dinding tungku pembakar di mana pembakaran terjadi. Udara diumpan masuk dari bawah, dan sampah diumpan masuk dari atas. 5 Gambar 2.2 Multiple Hearth Incinerator (Sumber : Combuston Portal, 2011) c. Fluidized Bed Incinerator Fluidized bed incinerator adalah sebuah tungku pembakar yang menggunakan media pengaduk berupa pasir seperti pasir kuarsa atau pasir silika,sehingga akan terjadi pencampuran (mixing) yang homogen antara udara denganbutiran-butiran pasir tersebut. Mixing yang konstan antara partikelpartikelmendorong terjadinya laju perpindahan panas yang sangat cepat serta terjadinyapembakaran sempurna.Fluidized bed incinerator berorienrasi bentuk tegak lurus,silindris, dengan kerangka baja yang dilapisi bahan tahan api, berisi hamparanpasir (sand bed) dan distributor untuk fluidasi udara. Fluidized bed incineratornormalnya tersedia dalam ukuran berdiameter dari 9 sampai 34 ft. 6 Gambar 2. 3 Fluidized Bed Incinerator (Sumber : Tsukishima Kikai, 2011) 2.3 Proses Pembakaran Reaksi pembakaran secara umum terjadi melalui 2 cara, yaitu pembakaran sempurna dan pembakaran habis. Pembakaran sempurna adalah proses pembakaran yang terjadi jika semua karbon bereaksi dengan oksigen menghasilkan CO2, sedangkan pembakaran tidak sempurna adalah proses pembakaran yang terjadi jika bahan bakar tidak terbakar habis dimana proses pembakaran yang tidak semuanya menjadi CO2 (Abdullah et, al., 1998 dalam Arif Budiman, 2001). Menurut Culp (1991 dalam Arif Budiman, 2001) proses pembakaran aktual dipengaruhi oleh 5 faktor, yaitu : a. Pencampuran udara dan bahan dengan baik b. Kebutuhan udara untuk proses pembakaran c. Suhu pembakaran d. Lamanya waktu pembakaran yang berhubungan dengan laju pembakaran e. Berat jenis bahan yang akan dibakar Pencampuran udara dan bahan bakar yang baik dalam pembakaran actual biasanya tidak dapat dicapai tetapi didekati melalui penambahan excess udara.Penambahan excess udara harus baik dengan nilai minimum karena apabila 7 terlalu banyak dapat meningkatkan kehilangan energi dalam pembakaran dan meningkatnya emisi NOx. Proses pembakaran sampah pada rumah tangga berlangsung secara bertahap. Tahap awal terjadi penguapan kandungan air sampah yang belum terbakar menggunakan panas dari bahan terbakar yang berada di sekelilingnya atau menggunakan energi panas yang ditambahkan dari luar.Pada saat pemanasan sampah terjadi pelepasan karbon atau bahan volatile yang terkonversi menjadi gas yang mudah terbakar, proses ini disebut gasifikasi.Gas ini selanjutnya bercampur dengan oksigen yang dapat mengalami reaksi oksidasi.Kondisi ini apabila menghasilkan temperatur cukup tinggi dan berlangsung lama dapat terkonversi secara sempurna (complete combustion) menghasilkan uap air dan CO2 yang dilepaskan ke udara. Kondisi sebaliknya dapat terjadi yaitu apabila temperatur pembakaran rendah dan waktu tinggal pada ruang bakar cepat terjadi pembakaran yang tidak sempurna (incomplete combustion) yang dapat menghasilkan asap (Lee & Lin,2007 dalam subagiyo ddk 2013). Dampak lain dari pembakaran tidak sempurna adalah terbentuknya polutan lain yang semula tidak terdapat dalam sampah karena terjadi reaksi sintesa yang disebut denovo menghasilkan dioksindan furan. Tingkat kesempurnaan pembakaran di pengaruhi oleh beberapa variabel berikut : a. Temperatur Temperatur pembakaran merupakan fungsi nilai bakar (heating value) sampah dan bahan bakar tambahan dari luar, rancangan alat pembakar (incinerator),supply udara dan control pembakaran. Pembakaran sempurna memerlukan temperatur tinggi, secara umum temperatur lebih tinggi dari 650Co dan waktu tinggal 1-2 detik dapat menghasilkan pembakaran sempurna pada makanan dan sampah rumah tangga.Temperatur lebih tinggi sekitar 1000Co diperlukan untuk membakar campuran sampah yang mengandung bahan berbahaya (hazardous) seperti sampah medis dengan waktu tinggal minimal 1 detik dapat menghasilkan polutan seperti dioksisn, furan, asap dan abu minimal. b. Waktu Tinggal Pembakaran sempurna membutuhkan waktu tinggal yang cukup yaitu waktu yang dibutuhkan untuk menjamin terjadinya percampuran yang sempurna antara udara dan bahan bakar agar dapat bereaksi secara sempurna.Pembakaran pada temperatur rendah, sampah dengan nilai panas rendah dan turbulensi campuran 8 gas yang rendah memerlukan waktu tinggal yang lebih lama untuk menghasilkan pembakaran yang sempurna. c. Turbulensi Turbulensi pencampuran gas yang terbakar dan udara diperlukan untuk menjamin terjadinya kontak yang cukup antara bahan bakar dan udara. Hal ini dapat menghasilkan temperatur yang tinggi sehingga menyebabkan pembakaran sempurna.Tingkat pencampuran tergantung dari rancangan ruang bakar insinerator dan sistem injeksi udara. Sistem pembakaran dengan sirkulasi udara alami pada sistem pembakaran terbuka tidak dapat menghasilkan pencampuran yang baik. Demikian juga tumpukan sampah yang terlalu tinggi dapat mengganggu turbulensi pencampuran udara dan gas yang mudah terbakar karena tersumbatnya rongga jalur aliran kedua bahan ini. Rancangan insinerator yang dapat menghasilkan pembakaran sempurna menggunakan sistem sirkulasi paksa (forced circulation) untuk memperoleh turbulensi pencampuran. d. Komposisi Sampah Karakteristik sampah seperti nilai panas, kandungan air dan sifat kimia (kandungan C, H, O, N, S dan Cl) sampah berpengaruh terhadap proses pembakaran dan jenis polutan pada gas buang dan abu. Semakin tinggi temperatur, waktu tinggal dan derajat pencampuran gas dan udara semakin mendekati pembakaran sempurna dan semakin kecil pengaruh karakteristik sampah terhadap tingkat kesempurnaan pembakaran. 9 Tabel 2.1 Baku Mutu Emisi Udara untuk Incinerator 2.4 Tahapan Proses Insenerasi Proses insenerasi akan berlangsung melalui 3 tahapan, yaitu (Dodika, 2009) : a. Pengeringan Merupakan penguapan air yang terkandung di dalam sampah, terutama pada sampah organik yang mengandung kadar air > 70%. Penguapan air mulai terjadi pada temperatur 100oC. Pada tahap ini dibutuhkan energi (panas) untuk menjaga temperatur tetap berada pada > 100 0C. b. Pembakaran 'volatile matters' Yaitu reaksi oksigen dengan unsur-unsur kimia yang terkandung di dalam sampah terutama unsur N, S, P, Alkali dan lainnya sehingga tersisa unsur C16 (Karbon) yang kita kenal sebagai arang. Secara kumulatif reaksi oksidasi ini akan menghasilkan kalor (panas). Untuk mencapai temperatur reaksi oksidasinya maka dibutuhkan panas, meskipun pada akhir reaksinya akan dihasilkan panas. c. Pembakaran Sempurna (Karbon) Yaitu reaksi oksigen dengan Karbon (arang) pada temperatur 400 - 600 0C dengan tahapan reaksi sbb: 10 C + O2 CO2 CO2 + C 2CO 2 CO + O2 CO2 Secara kumulatif reaksi ini menghasilkan panas (eksotermik). Reaksi inilah yang menjelaskan mengapa selalu terbentuk gas CO (karbon monoksida) pada pembakaran arang. 2.5 Gas Hasil Pembakaran Sebagaimana diketahui bahwa pembakaran adalah proses oksidasi dimana oksigen diberikan dengan mengikuti rasio udara berlebih terhadap massa bahan bakar agar diperoleh reaksi pembakaran yang komplit. Reaksi utama dari proses pembakaran antara karbon dengan oksigen akan membentuk karbon monoksida (CO) dan karbon dioksida (CO2). Karbon dioksida merupakan produk pembakaran yang memiliki temperatur rendah. Oksidasi karbon monoksida ke karbon dioksida hanya dapat terbentuk jika memiliki sejumlah oksigen yang seimbang. Kandungan CO yang tinggi mengindikasikan proses pembakaran tidak komplit dan ini harus seminimal mungkin dihindari, karena: a. CO adalah gas yang dapat dibakar. Kandungan CO yang tinggi akan menghasilkan efisiensi pembakaran yang rendah. b. Dapat menyebabkan gangguan bau (odour) Dalam suatu pembakaran, diharapkan terjadi pembakaran sempurna. Untuk suatu bahan bakar hidrokarbon, produk yang akan dihasilkan adalah CO2, H2O dan N2, sementara O2 juga akan terbentuk jika terjadi kelebihan suplai udara. Jika bahan bakar telah ditentukan dan pembakaran terjadi secara sempurna, jumlah dari masingmasing produk dapat ditentukan dengan menerapkan prinsip konservasi massa pada persamaan kimia. Di dalam semua jenis alat pembakaran, derajat pencampuran antara bahan bakar dan udara merupakan suatu faktor penentu dalam reaksi yang terjadi setelah terjadi pencampuran bahan bakar dan udara. Bila konsentrasi gas CO sangat tinggi mempunyai resiko yang tinggi bagi makhuk hidup dan lingkungan sekitarnya. Pada pembakaran sempurna, reaktan akan terbakar dengan oksigen, menghasilkan sejumlah produk yang terbatas. Ketika hidrokarbon terbakar dengan oksigen, maka hanya akan dihasilkan gas karbon dioksida dan uap air. BAB III 11 PERHITUNGAN 3.1 Perhitungan Kapasitas Bahan dinding dibuat dari batu tahan api, dengan perekat batu tahan api adalah adonan semen api yang ditambah larutan tetes tebu. Untuk pengamanan tungku dilapisi dengan plat baja supaya terlindung gangguan fisik maupun mekanik Limbah yang diolah dalam Incinerator adalah 150 ton / tahun, sehingga : Kapasitas Limbah = 150 ton / tahun = 150.000 kg / tahun 150.000 kg 365 ℎ𝑎𝑟𝑖 = 411 kg/hari = 411 kg/hari : 24 jam = 17 kg/jam Tabel 3.1 Komposisi limbah non klinis NO. KOMPONEN KOMPOSISI ( % ) 1 Kertas 15 – 45 2 Karton 3 – 15 3 Ampul 4 – 16 4 Kain 0–4 5 Metal non-besi 0–1 6 Non incinerable waste 7 Plastik 8 2–8 Sampah umum (sisa makanan, sampah halaman dan sampah organik) Sumber: Mohajit, 2001 Tabel 3.2 Volume limbah non klinis 12 6 – 55 NO. VOLUME (m3) KOMPONEN 1 Kertas 0,58 2 Karton 0,31 3 Ampul 0,075 4 Kain 0,73 5 Metal non-besi 0,019 6 Jumah 1,714 Sumber: Mariyati, 2009 3.2 Perhitungan Densitas, Volume, dan Efisiensi Alat Densitas Jumlah limbah (kg) = Volume limbah yang dibakar (𝑚3) = 411 kg 1,714 m3 = 240 kg/m3 Volume Limbah 411 𝑘𝑔 = 240 𝑘𝑔/𝑚3 = 1,71 m3 Perlu ditambah faktor aman desain, ditetapkan faktor tersebut sebesar 30% dari volume limbah, sehingga : Volume Alat = faktor over design x volume limbah = (100% + 30%) x 1,71 m3 = 1,3 x 1,71 m3 = 2,3 m3 Volume Alat = a3 a3 = 2,3 m3 a = 3√2,3 a = 1,32 13 Alat berbentuk Kubus, sehingga masing masing sisi memiliki panjang 1,32 m, namun dalam perancangan buat 1,5 m untuk memudahkan perhitungan dan design. Cerobong berbentuk pipa dengan tinggi 3 m dan diameter 30 cm. Setelah dilakukan pembakaran limbah, maka diperoleh data yang awalnya volume sampah non klinis sebesar 17 kg menjad tinggal 3 kg. Sehingga efisiensi alat Incinerator dapat dihiting dengan : Efisiensi = 𝐶1−𝐶0 = 𝐶1 × 100 17 𝑘𝑔 − 3 𝑘𝑔 × 100 % 17 𝑘𝑔 = 82 % 3.3 Perhitungan Ketebalan Dinding (Batu Tahan Api) Tabel 3.3 Kapasitas limbah non klinis NO. KAPASITAS PANAS (Btu/lboF) Komponen 1 Kertas 1,02 2 Karton 1,02 3 Ampul 3 4 Kain 1,02 5 Metal non-besi 3,3 Sumber: Mariyati, 2009 Kapasitas panas rerata bahan yang dibakar, Cp = 1,87 Btu/lboF. Direncanakan satu kali pembakaran 23 kg selama 1 jam, jadi : m = 17 kg/jam m = 37,5 lb/jam Ruang bakar berbentuk segi empat sesuai dengan kemampuan : a. Kapasitas pembakaran 37,5 kg/ jam, tekanan kerja atmospher b. Suhu luar pada temperatur kamar 30oC = 86oF 14 c. Suhu ruang bakar diperkirakan sampai 1000oC = 1832oF Bahan yang dibakar mempunyai kapasitas panas rerata Cp = 1,872Btu/ lboF = 0,113 Btu/ jam.fto F K Panas yang dibangkitkan oleh limbah Q1 = m cp ∆T = m cp ( T2 - T1 ) T2 = 1832 oF, T1 = 86 oF Sehingga : Q = 37,5 lb/jam x 1,87 Btu/lboF x ( 1832 - 86 )oF Q = 122.438 Btu/jam Panas ini akan ditransfer melalui batu tahan api setebal x cm, sehingga suhu luar (dalam keadaan normal 30 oC ) A = 6 (132 x 132) cm2 = 104.544 cm2 x 1,076.10-3 ft2/cm2 = 112,5 ft2 Panas yang ditransfer oleh batu tahan api ( T2 – T1 ) Q2 = kA ------------------X = = 0,113 Btu/ jam.𝑓𝑡 𝑜 F x 112,5 𝑓𝑡 2 (1832 − 86 )°F 𝑋,𝑗𝑎𝑚 22.196 Btu.ft 𝑋.𝑗𝑎𝑚 Q1 = Q2 x = 22.196,16 122.438 ft 189.371,16 Btu/jam = 22.196 Btu.ft Btu.ft /(x.jam) = 0,18 ft = 5,5 cm Untuk menjamin keamanan, batu tahan api memiliki ketebalan 5,5 cm. Jadi tebal dinding keseluruan yaitu tebal batu tahan api ditambah tebal stainless steel diambil 8 cm. 15 BAB IV SKETSA GAMBAR DAN DESAIN 4.1 Desain Incenerator Bahan dinding dibuat dari batu tahan api, dengan perekat batu tahan api adalah adonan semen api yang ditambah larutan tetes tebu. Untuk pengamanan tungku dilapisi dengan plat baja supaya terlindung gangguan fisik maupun mekanik. Dari hasil perhitungan pada BAB III, kami mendapat dimensi incinerator sebagai berikut: a. Alat Incinerator berbentuk Kubus dengan panjang masing-masing sisi 1,32 m dibulatkan menjadi 1,5 m. b. Tinggi cerobong 3 m dan diameter cerobong 30 cm c. Tebal batu tahan api yaitu 5,5 cm. Tebal dinding keseluruan yaitu tebal batu tahan api ditambah tebal stainless steel diambil 8 cm. 16 Gambar 4.1 Desain Alat Keseluruhan 17 Gambar 4.2 Blower Gambar 4.3 Tabung Gas 18 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 1. Berdasarkan perhitungan volume limbah yang masuk adalah 1,71 m3 2. Hasil perhitungan dimensi insinerator adalah: a. Alat Insinerator berbentuk Kubus dengan panjang masing-masing sisi 1,32 m dibulatkan menjadi 1,5 m; b. Tinggi cerobong 3 m dan diameter cerobong 30 cm; c. Tebal batu tahan api yaitu 5,5 cm. Tebal dinding keseluruan yaitu tebal batu tahan api ditambah tebal stainless steel diambil 8 cm. d. Volume alat yaitu 2,3 m3 5.2 Saran 1. Hendaknya dilakukan pemilahan sampah terlebih dahulu. Sebab tidak boleh sampah plastik kresek ikut terbakar karena dapat menjadi racun dioxin yang bersifat karsinogenik. Juga agar sampah dengan kadar air tinggi dapat dipisah. 2. Perlu dibuat pra rancangan bangungan pengendap debu siklon supaya debu tidak terlepas ke udara. 3. Pada volume sampah yang lebih besar, perlu dilakukan modifikasi incenerator. 4. Melakukan 3R sampah, agar dapat mengurangi volume sampah yang dibakar. 19 DAFTAR PUSTAKA Aec Working Group For Incineration, “Incineration Of Radioactive Solid Wastes“, August, (1970) Anonim, Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 19 Tahun 1994 Tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun, Jakarta, (1994). Anonim, Pedoman Pengelolaan Limbah Padat. Direktorat Penyehatan Air dan Pengamanan Limbah Ditjen PPM dan PL Depkes RI: Jakarta, (2000). Brunner, Calvin. R. Hazardous Waste Incineration, Second Edition. Mc Graw-Hill International, (1994). Conceptual Design For Waste Inceneration Development Activity, November, (1981).. Damanhuri, Enri.. Pengelolaan Limbah Berbahaya dan Beracun. Jurusan Teknik Lingkungan FTSP ITB : Bandung, (1994). Katoh. H. Hirayana., K. Oshino. M. And Numakunai. T, Experiennces in the solid Waste Inceneration Unit of JAERI, Tokyo, (1978). Maduratna.“Incinerator, Suatu Dilema”, Himpunan Ahli Kesehatan Lingkungan Indonesia, Jakarta, (2004). Perry, Roberth, Chemical Engineers Handbook, Mc. Graw Hill Kogakusha, Ltd, Tokyo, 1973. Tjokrokusumo. Diktat Konsep Teknologi Bersih, Edisi III, STTL, Yogyakarta, (1995). http://bandungtechnopark.com/inovasi/lingkungan-energi/incinerator/ Diakses Tanggal 16 November 2017 Pukul 12:40 http://msw.cecs.ucf.edu/Exercise-Chemcomposition.pdf Diakses Tanggal 16 November 2017 Pukul 12:40
