PENGERINGAN BIOLOGICAL SLUDGE PT INDONESIA TORAY SYNTHETICS DENGAN MENGGUNAKAN DEHYDRATOR DAN SLUDGE DRUM DRYER TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 PENGERINGAN BIOLOGICAL SLUDGE PT INDONESIA TORAY SYNTHETICS DENGAN MENGGUNAKAN DEHYDRATOR DAN SLUDGE DRUM DRYER Drying of biological sludge PT Indonesia Toray Synthetics using dehydrator and sludge drum dryer TUGAS AKHIR Disusun oleh : Ari Budianto ( ) Ferry Aldina ( ) PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG BANDUNG 2012

2 PENGERINGAN BIOLOGICAL SLUDGE PT INDONESIA TORAY SYNTHETICS DENGAN MENGGUNAKAN DEHYDRATOR DAN SLUDGE DRUM DRYER Drying of biological sludge PT Indonesia Toray Synthetics using dehydrator and sludge drum dryer TUGAS AKHIR Laporan ini diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Program Studi Diploma III Jurusan Teknik Kimia Disusun oleh : Ari Budianto ( ) Ferry Aldina ( ) PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG BANDUNG 2012

3 LEMBAR PENGESAHAN Judul Tugas Akhir : Pengeringan Biological Sludge PT Indonesia Toray Synthetics dengan Menggunakan Dehydrator dan Sludge Drum Dryer Penyusun : 1. Ari Budianto NIM : Ferry Aldina NIM : Ketua Penguji : 1. Ir. Endang Kusumawati, MT Anggota : 1. Ir. Dwi Nirwantoro N, M.T 2. Ir. Herawati Budiastuti, Ph.D Telah Diperiksa dan Disetujui: Bandung, Juli 2012 Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Pembimbing Lapangan (Rintis Manfaati, S.T, M.T) NIP (Ir. Nurcahyo, M. T) NIP (Ir. Mulyadi) Asisten Manager Utility Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Kimia (Ir. Dwi Nirwantoro N, M.T) NIP i

4 CURRICULUM VITAE Ferry Aldina -Teknik Kimia- ( ) Nama lengkap : Ferry Aldina Jenis Kelamin : Laki-laki Tempat, Tanggal Lahir : Tasikmalaya, 24 Februari 1991 Kebangsaan : Indonesia Status : Single Hobi : Futsal, nge-blog Agama : Islam Alamat : Kamp. Kebon Pandan, Jl.Muhammadiyah No 34 Desa Singaparna,Kec. Singaparna, Kabupaten Tasikmalaya. Motto hidup : Totalitas Tanpa Batas ferry_kimia@yahoo.co.id Ari Budianto -Teknik Kimia- ( ) Nama lengkap : Ari Budianto Jenis Kelamin : Laki-laki Tempat, Tanggal Lahir : Bandung, 28 November 1990 Kebangsaan : Indonesia Status : Single Hobi : Membaca Agama : Islam Alamat : Kamp. Galumpit, Jl. Cilengkrang II RT 02/11 Kel. Palasari,Kec. Cibiru, Kota Bandung. Motto hidup : Do what you imagine!! Ari_bio@ymail.com ii

5 KATA PENGANTAR Tidak ada kata yang pantas selain untaian beribu kata syukur yang harus kami panjatkan kepada Allah SWT yang telah banyak memberikan kemudahan dan kelancarannya sehingga kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta laporannya yang berjudul Pengeringan Biological Sludge PT Indonesia Toray Synthetics dengan Menggunakan Dehydrator dan Sludge Drum Dryer. Tugas Akhir ini merupakan salah satu tugas pendidikan Diploma III Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung. Bimbingan, dukungan, dan do a telah banyak kami dapatkan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu kami mengucapkan terima kasih antara lain kepada: 1. Ir. Mulyadi selaku pembimbing lapangan di PT. Indonesia Toray Synthetics, 2. Rintis Manfaati, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing I Tugas Akhir, 3. Ir. Nurcahyo, M.T, selaku dosen pembimbing II Tugas Akhir, 4. Ir. Dwi Nirwantoro N, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung, 5. Rispiandi, S.T., M.T., selaku Koordinator Tugas Akhir, 6. Para staf Waste Water Treatment PT. Indonesia Toray Synthetics, 7. Bapak Asep, selaku staf raw material yang selalu membantu kami mulai dari tempat kostan sampai kelancaran administrasi, 8. Bapak Samsul, selaku kepala seksi polymner nylon yang membantu kelancaran admnistrasi Kerja Praktik dan Tugas Akhir, 9. Bapak Romi, selaku asisten manager seksi polymer polyester yang membantu proses tempat tinggal di asrama pabrik, 10. Bapak Edi, selaku pembimbing penggunaan alat análisis moisture di Departemen Quality Assurance. 11. Orang tua kami yang selalu memberikan semangat dan doa yang selalu diucapkan untuk kelancaran Tugas Akhir ini, Dalam penulisan laporan tugas akhir ini, kami menyadari masih terdapat banyak sekali kekurangan. Karena itu, kami menerima saran dan kritik yang membangun dari pembaca. Kami berharap agar laporan yang telah disusun ini dapat bermanfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan serta dapat dipergunakan sebagaimana semestinya. Bandung, Juni 2012 Penyusun iii

6 ABSTRAK Biological sludge PT Indonesia Toray Synthetics (ITS) dapat dimanfaatkan menjadi bahan bakar boiler karena mengandung senyawa karbon yang menjadi komposisi utama dari bahan bakar. Pemanfaatan sludge tersebut dilakukan dengan proses pengeringan oleh dehydrator jenis volute dewatering press dan sludge drum dryer yang bertujuan mendapatkan kadar air sludge yang ideal untuk bahan bakar boiler sebesar 4% (Geankoplis, 1982). Tujuan penelitian ini adalah menentukan putaran screw optimum pada dehydrator, laju alir sludge optimum, mempelajari kurva karakteristik pengeringan, menentukan waktu pengeringan optimum, dan mengkaji fenomena perpindahan panas pada sludge drum dryer. Penelitian pada dehydrator terdiri dari dua tahap. Tahap pertama yaitu menentukan putaran optimum dengan mengoperasikan variasi putaran screw dehydrator 40, 43, 47, 50, 53 rpm dengan laju alir sludge tetap sebesar 7 m 3 /h. Tahap kedua adalah menentukan laju alir optimum dengan mengoperasikan pada variasi laju alir sludge 5, 6, 7, 8, 9 m 3 /h dengan putaran screw optimum yang didapatkan pada tahap satu. Penelitian pada sludge drum dryer adalah menganalisa kadar air enam buah sampel sludge dengan menggunakan Halogen Moisture Analyzer untuk membuat kurva karakteristik pengeringan dan menentukan waktu pengeringan optimum pada sludge drum dryer. Kemudian mengkaji fenomena perpindahan panas yang terjadi pada sludge drum dryer. Hasil penelitian menunjukkan kondisi operasi optimum dehydrator yaitu pada putaran screw 47 rpm dan laju alir sludge 7 m 3 /h dengan kadar air sludge yang dihasilkan rata-rata 87,33 %. Kurva karakteristik pengeringan menunjukkan tidak adanya nilai Xc (Kadar air kritis) dan Rc (laju pengeringan konstan) tetapi hanya menunjukkan nilai X* (kadar air saat kesetimbangan). Waktu pengeringan optimum sludge drum dryer adalah 8,68 menit dengan putaran yang dibutuhkan sekitar 26 putaran. Fenomena perpindahan panas pada sludge drum dryer menunjukkan persen Q lepas total sebesar 56,5% sehingga harus dilakukan isolasi sebesar 4,5 mm dengan bahan fiber. Kata kunci : biological sludge, dehydrator, sludge drum dryer,kurva karakteristik pengeringan, perpindahan panas iv

7 ABSTRACT Biological sludge PT Indonesia Toray Synthetics can be utilized as a boiler fuel because contain the carbon compunds as the main composition of the fuel. Utilization of sludge was carried out with the dehydrator volute type dewatering press and sludge drum dryer which aims to get the moisture content of sludge is as same as for boiler fuel by 4 % (Geankoplis, 1982). The purpose of this research is to determine the optimum screw rotation in the dehydrator, the optimum flow rate of sludge, studying the drying characteristic curve, determine the optimum drying time, and examine the phenomenon of heat transfer to the sludge drum dryer. Research on the dehydrator consist of two stages. The first stage is to determine the optimum rotation by operating the screw rotation with the variation 40, 43, 47, 50, 53 rpm with a constant flow rate of sludge at 7 m 3 /h. The second stage is to determine the optimum flow rate with variation operating of sludge flow 5, 6, 7, 8, 9 m 3 /h and optimum rotation obtained in the first stage. Research on sludge drum dryer is to analyze the moisture content of six samples by using Halogen Moisture Analyzer to create the chracteristic drying curve and determine the optimum drying time on sludge drum dryer.then examine the phenomenon of heat transfe that occur in sludge drum dryer. The results showed the optimum operating conditions of dehydrator at 47 rpm screw rotation and sludge flow rate of 7 m 3 /h with average of moisture content sludge is 87,33%. Drying characteristic curve was not showed Xc value (critical moisture content) and Rc value (drying rate constant) but it only showed the value of X* (moisture content at equilibrium). The optimum of sludge drying is 8,68 minutes with a round of drum took about 26 rounds. The phenomenona of heat transfer in the sludge drum dryer showed percent of total Q of 56,5% and should be insulated at 4,5 mm with fiber materials. Key word : biological sludge, dehydrator, sludge drum dryer, Drying characteristic curve, heat transfer. ivi

8 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... i CURRICULUM VITAE... ii KATA PENGANTAR...iii ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI...iv...v...vi DAFTAR TABEL...ix DAFTAR GAMBAR...xi DAFTAR LAMPIRAN...xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Maksud dan Tujuan Ruang Lingkup Masalah Tahapan Percobaan Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Proses Pengolahan Limbah Cair Proses Pengolahan Limbah Akhir Dehydrator Sludge Drum Dryer...13 vi

9 2.2 Perpindahan Panas Konduksi Konveksi Radiasi Insulasi Panas Bahan Insulasi Panas Kurva karakteristik pengeringan...21 BAB III METODA PENELITIAN Penelitian pada dehydrator Identifikasi masalah di dehydrator Operasi pada putaran screw Operasi pada laju alir sludge Putaran dan laju alir sludge inlet optimum Penelitian pada sludge drum dryer Identifikasi masalah di sludge drum dryer Pengambilan data di lapangan Pengolahan data dengan menggunakan persamaan perpindahan panas Pengambilan data dari literatur Pengambilan data pengeringan sludge untuk membuat kurva karakteristik pengeringan Rancangan Matriks Percobaan Analisa Bahan dan Alat yang digunakan...34 vii

10 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Dehydrator Sludge Drum Dryer Karakteristik Pengeringan pada sludge drum dryer Perpindahan Panas...42 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran...48 DAFTAR PUSTAKA viii

11 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Spesifikasi dehydrator... 3 Tabel 1.2 Spesifikasi sludge drum dryer... 3 Tabel 2.1 Karakteristik limbah cair PT Indonesia Toray Synthetics... 6 Tabel 3.1 Rancangan matriks penelitian untuk dehydrator...31 Tabel 3.2 Rancangan matriks penelitian untuk sludge drum dryer...32 Tabel 3.3 Daftar alat yang digunakan selama pengujian...34 Tabel 3.4 Daftar bahan yang digunakan dalam pengujian...34 Tabel 4.1 Hasil percobaan dengan menggunakan putaran dan laju alir optimum...37 Tabel 4.2 Besar Q lepas pada daerah deadzone sludge drum dryer...43 Tabel 4.3 Besar Q lepas pada daerah samping sludge drum dryer...43 Tabel 4.4 Efisiensi isolasi panas dari bahan fiber insulation board dengan berbagai ketebalan...44 Tabel A.1 Data pengamatan kadar air sampel 1 drum 1 Tabel A.2 Data pengamatan kadar air sampel 1 drum 2 Tabel A.3 Data pengamatan kadar air sampel 2 drum 1 Tabel A.4 Data pengamatan kadar air sampel 2 drum 2 Tabel A.5 Data pengamatan kadar air sampel 3 drum 1 Tabel A.6 Data pengamatan kadar air sampel 3 drum 2 Tabel B.1 Data perbandingan kadar air basis kering (X,%) dengan laju pengeringan (R,g/hr) sampel 1 drum 1 Tabel B.2 Data perbandingan kadar air basis kering (X,%) dengan laju pengeringan (R,g/hr) sampel 2 drum 2 Tabel B.3 Data perbandingan kadar air basis kering (X,%) dengan laju ix

12 pengeringan (R,g/hr) sampel 2 drum 1 Tabel B.4 Data perbandingan kadar air basis kering (X,%) dengan laju pengeringan (R,g/hr) sampel 2 drum 2 Tabel B.5 Data perbandingan kadar air basis kering (X,%) dengan laju pengeringan (R,g/hr) sampel 3 drum 2 Tabel B.6 Data perbandingan kadar air basis kering (X,%) dengan laju pengeringan (R,g/hr) sampel 3 drum 2 Tabel C.1 Suhu pada bagian dead zone dan bagian samping sludge drum dryer Tabel C.2 Koefesien konduksi SUS 304L Tabel C.3 Koefesien konduksi bahan isolasi x

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Prinsip kerja clarifier... 9 Gambar 2.2 Clarifier di lapangan...10 Gambar 2.3 Dehydrator di PT ITS...11 Gambar 2.4 Bak koagulasi dan flokulasi...12 Gambar 2.5 Komponen drum dewatering press...12 Gambar 2.6 Drum dewatering press...13 Gambar 2.7 Screw conveyor ke slude drum dryer...13 Gambar 2.8 Skema double drum dryer di PT ITS...14 Gambar 2.9 Drum dryer dengan lumpur...15 Gambar 2.10 Cerobong keluaran uap air...15 Gambar 2.11 Hoper penampung dry cake...15 Gambar 2.12 Konduksi pada tahapan seri...16 Gambar 2.13 Perpindahan konduksi pada silinder...17 Gambar 2.14 Asbes...20 Gambar 2.15 Fiber glass insulation board...20 Gambar 2.16 Kurva hubungan kadar air dengan waktu pengeringan...21 Gambar 2.17 Kurva karakteristik pengeringan...22 Gambar 3.1 Diagram alir penelitian pada dehydrator...24 Gambar 3.2 Screw pada dehydrator...25 Gambar 3.3 Valve pengaturan laju alir sludge inlet...26 Gambar 3.4 Diagram alir penelitian pada sludge drum dryer...27 Gambar 3.5 Titik pengambilan data temperatur pada sludge drum dryer 29 Gambar 3.6 Thermogun infrared...29 Gambar 3.7 Kurva karakteristik pengeringan...30 Gambar 3.8 Halogen Moisture Analyzer...33 Gambar 4.1 Grafik putaran screw dehydrator...36 Gambar 4.2 Grafik laju alir sludge inlet...38 Gambar 4.3 Kurva perbandingan kadar air basis kering (X) terhadap waktu pengeringan (t) sampel xi

14 Gambar 4.4 Kurva perbandingan kadar air basis kering (X) terhadap waktu pengeringan (t) sampel Gambar 4.5 Kurva perbandingan kadar air basis kering (X) terhadap waktu pengeringan (t) sampel Gambar 4.6 Kurva karakteristik pengeringan sampel Gambar 4.7 Kurva karakteristik pengeringan sampel Gambar 4.8 Kurva karakteristik pengeringan sampel Gambar 4.9 Sampel sludge setelah di press...43 Gambar 4.10 Sampel sludge dengan perbesaran gambar 200%...43 Gambar 4.11 Kurva perbandingan ketebalan fiber terhadap isolasi...46 Gambar C.1 Gambar skema isolasi panas xii

15 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A (Data pengamatan kadar air sludge dengan menggunakan Halogen Moisture Analyzer)... 1 Lampiran B (Data pengamatan kurva karakteristik pengeringan)... 7 Lampiran C(Pengolahan data perpindahan panas dan ketebalan isolasi) Lampiran D (Flowsheet pengolahan limbah cair PT ITS) ix

16 DAFTAR PUSTAKA AMCON NA, Inc Volute Dehydrator. tion%20to%20volute-1-.pdf. Diakses pada tanggal 28 Juni 2012 AMCON NA, Inc Volute Dewatering Press. Diakses pada tanggal 1 Juni 2012 Anonim stik.ac.id/produkhukum/lingkunganhidup/ind-puu Lampiran%20I%20TABEL%202.pdf. Diakses pada tanggal 1 Juni 2012 Budianto, Ari. Aldina, Ferry. Laporan Kerja Praktek PT Indonesia Toray Synthetics. Bandung : Politeknik Negeri Bandung Geankoplis, Christie J. Transport Process and Unit Operations. London : The Ohio State university Haryadi Bahan Ajar : Teknik Pendingin dan Penukar Panas. Bandung : Politeknik Negeri Bandung Hasibuan, Rosdanelli Mekanisme Pengeringan. Diakses pada tanggal 20 Juni 2012 Indrawan, Andri Pengolahan Limbah Pabrik Polyester. Diakses pada tanggal 24 Mei 2012 Juming Tang, Hao Feng, and Guo-Qi Shen. Drum Drying. Washington State University, Pullman, Washington, U.S.A. and Shanxi Agriculture University, Shanxi, People s Republic of China Marjani, Adi Teknologi Pengeringan Drum (Drum Drying). Diakses pada tanggal 28 Juni 2012

17 Mujiono, Ali Onie. Diakses pada tanggal 1 Mei 2012 Panuwat Supprung and Athapol Noomhorm, Optimization of Drum Drying Parameters for Low Amylose Rice (KDML105) Starch and Flour. Drying Technology, Vol. 21 No. 9, pp Process Wastewater Technologies, LLC Volute Dewatering Press. PressBrochure-Readers-Spreads-3rd.pdf. Diakses pada tanggal 24 mei 2012 Reklaitis G V Introduction to Material and Energy Balance. New York Sunarto, dkk Pengolahan Limbah Cair. Diakses pada tanggal 24 Mei 2012 Syamsudin. Perpindahan Panas bab2.pdf. Diakses pada tanggal 28 Juni 2012

18 Qern, D.Q Process Heat Transfer. New York : McGraw-Hill Book Company Berikut ini beberapa contoh penulisan daftar acuan yang baku dari berbagai sumber referensi Buku: Anderson, D.W., Vault, V.D. & Dickson, C.E Problems and Prospects for the Decades Ahead: Competency Based Teacher Education. Berkeley: McCutchan Publishing Co. Buku kumpulan artikel: Saukah, A. & Waseso, M.G. (Eds.) Menulis Artikel untuk Jurnal Ilmiah (Edisi ke-4, cetakan ke-1). Malang: UM Press. Artikel dalam buku kumpulan artikel: Russel, T An Alternative Conception: Representing Representation. Dalam P.J. Black & A. Lucas (Eds.), Children s Informal Ideas in Science (hlm ). London: Routledge. Artikel dalam jurnal atau majalah: Kansil, C.L Orientasi Baru Penyelenggaraan Pendidikan Program Profesional dalam Memenuhi Kebutuhan Dunia Industri. Transpor, XX (4): Proceeding Konferensi atau Simposium Australian Association of Social Workers Social issues of today. Proceedings of the Australian Association of Social Workers 11th Annual Conference. Hobart, Australia. pp Artikel dalam koran: Pitunov, B. 13 Desember, Sekolah Unggulan ataukah Sekolah Pengunggulan? Majapahit Pos, hlm. 4 & 11. Tulisan/berita dalam koran (tanpa nama pengarang): Jawa Pos. 22 April, Wanita Kelas Bawah Lebih Mandiri, hlm. 3. Dokumen resmi: Pusat Pembinaan dan Pengembangan Bahasa Pedoman Penulisan Laporan Penelitian. Jakarta: Depdikbud. Undang-undang Republik Indonesia Nomor 2 tentang Sistem Pendidikan Nasional Jakarta: PT Armas Duta Jaya.

19 Undang-undang, Peraturan Pemerintah, Keppres Republik Indonesia Undang-Undang No. 24 Tahun 1992 tentang Penataan Ruang. Lembaran Negara RI Tahun 1992, No Sekretariat Negara. Jakarta. Buku terjemahan: Ary, D., Jacobs, L.C. & Razavieh, A Pengantar Penelitian Pendidikan. Terjemahan oleh Arief Furchan Surabaya: Usaha Nasional. Ensiklopedia, Kamus Stafford-Clark, D Mental disorders and their treatment. The New Encyclopedia Britannica. Encyclopedia Britannica. 23: Chicago, USA. Echols, J.M. dan Shadily, H. (Eds) Kamus Inggris Indonesia. PT Gramedia. Jakarta. Skripsi, Tesis, Disertasi, Laporan Penelitian: Kuncoro, T Pengembangan Kurikulum Pelatihan Magang di STM Nasional Malang Jurusan Bangunan, Program Studi Bangunan Gedung: Suatu Studi Berdasarkan Kebutuhan Dunia Usaha Jasa Konstruksi. Tesis tidak diterbitkan. Malang: PPS IKIP MALANG. Makalah seminar, lokakarya, penataran: Waseso, M.G Isi dan Format Jurnal Ilmiah. Makalah disajikan dalam Seminar Lokakarya Penulisan Artikel dan Pengelolaan Jurnal Ilmiah, Universitas Lambungmangkurat, Banjarmasin, 9-11 Agustus. Internet (karya individual): Hitchcock, S., Carr, L. & Hall, W A Survey of STM Online Journals, : The Calm before the Storm, (Online), ( diakses 12 Juni 1996). Internet (artikel dalam jurnal online): Kumaidi Pengukuran Bekal Awal Belajar dan Pengembangan Tesnya. Jurnal Ilmu Pendidikan. (Online), Jilid 5, No. 4, ( diakses 20 Januari 2010). Internet (forum diskusi online): Wilson, D. 20 November Summary of Citing Internet Sites. NETTRAIN Discussion List, (Online), (NETTRAIN@ubvm.cc.buffalo.edu, diakses 22 Februari 2010). Internet ( pribadi): Naga, D.S. (ikip-jkt@indo.net.id ). 1 Oktober Artikel untuk JIP. kepada Ali Saukah (jippsi@mlg.ywcn.or.id ).

20 Kaset Video Burke, J Distant Voices, BBC Videocasette, London, UK. 45 mins. Film (Movie) Oldfield, B. (Producer) On the edge of the forest. Tasmanian Film Corporation. Hobart, Austraalia,. 30 mins. Slides (Kumpulan Slides) Reidy, J.F The Thorax Slides. Grave Medical Audiovisual Library. Chelmsford, UK. 54 mins.