REDUKSI AMONIUM NITROGEN (NH 3 -N)PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI BUMBUMASAKDENGAN METODE STRIPPING UDARA

Transkripsi

1 REDUKSI AMONIUM NITROGEN (NH 3 -N)PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI BUMBUMASAKDENGAN METODE STRIPPING UDARA Oleh: Ahmed Tessario ( ) Aditya Rahman ( ) Dosen Pembimbing : Ir.Farid Efendi, M.Eng Ir.Nuniek. Hendrianie, MT LABORATORIUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2010

2 LatarBelakang Pertumbuhan industri Kimia di Indonesia Indonesia masih mengimpor kebutuhan bahanbahan Kimia Bahayanya Limbah Cair Amonium Nitrogen di Lingkungan Efisiensi Pengolahan Limbah Lamanya Waktu Pengolahan Limbah Besarnya Biaya Operasi Pengolahan Limbah Cair PERLU PROSES PENGOLAHAN LIMBAH CAIR (AMONIUM NITROGEN) YANG EFISIEN, EFEKTIF DAN MURAH

3 RumusanMasalah Bagaimana cara mengolah limbah cair industri berupa ammonium nitrogen agar kandungan ammonia nitrogen dapat terdegradasi Bagaimana pengaruh variabel bebas ketinggian packed kolom terhadap stripping udara Bagaimana kondisi limbah cair Pasca pengolahan terhadap standart baku mutu lingkungan (3 ppm).

4 Tujuan Mengolah limbah cair industri yang mengandung ammonia dengan memperhatikan laju alir limbah dan memperhatikan laju alir udara sebagai absorben, serta memperhatikan pengaruh ketinggian packed coloumn. Mereduksi Amonia hingga sesuai dengan standart bakumutu(3 ppm) Menentukan number of transfer unit( Ntu) dan koefisien perpindahan massa overall (k ya& k xa)

5 Batasan Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium menggunakan proses kontinyu untukmengolahlimbahcairyang mengandung ammonia, dengan menggunakan metodestripping udaradimanaudarayang digunakan berasal dari kompressor. Kemudian besaran yang akan dianalisa adalah kandungan ammonia setelah pengolahan dan besarnya ph.

6 TinjauanPustaka: Amonia Senyawakimiainididapatiberupagas dengan bau tajam dan beracun Amonia umumnya bersifat basa (pkb=4.75), namun dapat juga bertindak sebagai asam yang amat lemah (pka=9.25) Gas amonia berkonsentrasi tinggi dapat menyebabkan kerusakan paru-paru dan bahkan kematian apabila terhirup

7 JenisLimbah Sample Limbah Barometrik ( ppm) berasaldariunit Waste Water Treatment (WWT) Sample LimbahDrain ( ppm) yang berasaldariair jatuhan(condensat) evaporator

8 SrippingUdara Air limbah yang akan dikontakkan, dilewatkan bagian atas kolom hingga jatuh kedalam kolom sampaimenembuspacking. Dari bagianbawah, udara dialirkan keatas melalui packing sehingga amonia yang terlarut dalam air akan terabsorb oleh udara. Ammonia dapat diolah dengan kontrol ph tinggi (10-12) dansuhu20 0 C-40 0 C Rendah energi dan mudah dioperasikan Biaya operasi dan instalasi rendah

9 Kurva Distribusi Ammonia-Ion Ammonium Kesetimbangankimiaammonia dalamair NH 4+ + OH - NH 3 + H 2 O %NH 3 %NH 4 + ph

10 RaschigRing Packing Size(mm) Weight kg/m3 Surface m2/m3 Free volume Raschig ring 2 x 2 3 x 3 4 x 4 5 x 5 6 x 6 8 x 8 10 x x x x x25 30 x x x x

11 Number of Transfer Unit Adalah jumlah stage imajiner yang diperlukan oleh suatu kolom Ntu= dc (C -C*) L Dipengaruhi oleh: Konsentrasiawal Konsentrasiakhir

12 KoefisienPerpindahanMassa k xa = Gx BM.H L k ya= Gy BM.H G Dimana: H G = α Gy β Gx γ Nsc 0.5 H L = φx (Gx) η x N 0.5 sc μ Ket: H = Height of transfer Unit α, β, γ, φ,η = Konstanta packing (raschig ring) Gx = Laju limbah(satuan massa) Gy = Laju udara(satuan massa) NSc = Number of Schmidt

13 Metode Pengolahan Limbah Amonia METODE KELEBIHAN KEKURANGAN Adsorbsi Udara Menghilangkankomponenhidrocarbon, asam, dan basa Memerlukan energi yang kecil Efisiensi pengolahan lebih baik dari proses lain (kecuali biologis) Pengolahan Mengolah hidrokarbon yang Biologis biodegradable dankomponenorganik, H 2 S, danammonia Energi yang diperlukan cukup rendah Stripping Udara Bisa mengolah 95% komponen volatil seperti amonia, pyrene dan phenols H 2 S danammonia bisadiolahdengan kontrol ph tinggi Rendah energi; Mudah dioperasikan; Sering terjadi penyumbatan(fouling) pada butir carbon Menimbulkan limbah berupa carbon perlu pengolahan awal (pre-treatment) Perlu lahan yang cukup luas bisa menimbulkan emisi gas; Perlu pengolahan lumpur Kolom bisa tersumbat oleh minyak Berisiko terbentuknya kerak(scale) besi dan calsium Menimbulkan limbah gas

14 MetodologiPenelitian Limbah cair dari industri ditampung dalam suatu bakreservoir Kemudian dipompa Kemudian dipompa menujutangkioverflow agar rate limbahyang dihasilkan stabil

15 Air limbah Dialirkan dari atas kolom stripper Udara dari compressor dialirkan dari bawah. Air Limbah dan Udara terkontakkan

16 Setelah melalui kolom stripper, limbah ditampung dan diulangi untuk seri berikutnya Hasil Dianalisa dengan Spektrofotometer 290 ppm 151 ppm 89 ppm 55 ppm 13 ppm

17 GambarAlatOverall

18 KondisiOperasi Tekanan diusahakan pada kondisi atmosferik Suhu Operasi limbah 20 0 C C ph limbah dijaga antara Packing yang digunakan adalah Raschig Ring

19 Variable Penelitian Rate limbahcair : 1 (lt/min) Rate Udara, yaitu : 240 (lt/min) Ketinggian packed kolom yang digunakan adalah1 ; 1,5 ;dan2 meter Konsentrasi Amonia yang dipakai adalah ppm, dan ppm

20 KetinggianPacked Kolom1 m Limbah Sintetis ph = 11,56 Suhu = 29 o C Konsentrasi Amonia (ppm) Mula-mula Seri ke I Seri ke 2 Seri ke 3 Seri ke 4

21 Sample Limbah Barometrik pada ketinggian packed kolom 1 meter ph = 11,42 Suhu = o C (ppm) Konsentrasi Amonia Mula-mula Seri ke I Seri ke 2 Seri ke 3 Seri ke 4

22 Sample LimbahDrain ketinggianpacked kolom 1 meter ph = 11,82 Suhu = o C Konsentrasi Amonia (p ppm) Mula-mula Seri ke I Seri ke 2 Seri ke 3 Seri ke 4

23 % Removal Amonialimbahsintetis, sample limbah barometrik dan sample limbah drain % 99.00% 98.88% 98.00% % Removal Am monia 97.00% 96.00% 95.00% 94.00% 94.69% 96.03% 93.00% 92.00% Limbah Sintetis Limbah Barometrik Limbah Drain Konsentrasi amonia (ppm)

24 KetinggianPacked Kolom1.5 m Limbah Sample Barometrik ph = 11,98 Suhu = 30 o C Konsentrasi Amonia (ppm) Mula-mula Seri ke I Seri ke 2 Seri ke 3 Seri ke 4

25 Sample Limbah Drain pada ketinggian packed kolom 1.5 meter ph = 11,72 Suhu = o C Konsentrasi Amonia (ppm m) Mula-mula Seri ke I Seri ke 2 Seri ke 3 Seri ke 4

26 % Removal sample limbah barometrik dan sample limbah drain 99.00% 98.67% 98.50% % Remov val 98.00% 97.50% 97.29% 97.00% 96.50% Limbah Barometrik Konsentrasi amonia (ppm) Limbah Drain

27 KetinggianPacked Kolom2 m Limbah Sample Barometrik ph = 11,86 Suhu = 29 o C Konsentrasi Amonia (ppm) Mula-mula Seri ke I Seri ke 2 Seri ke 3 Seri ke 4

28 Sample Limbah Drain pada ketinggian packed kolom 2 meter ph = 11,72 Suhu = 29 o C Konsentrasi Amonia (pp pm) Mula-mula Seri ke I Seri ke 2 Seri ke 3 Seri ke 4

29 Perbandingan sample limbah barometrik dan sample limbah drain 99.40% 99.33% 99.30% 99.20% % Remov val 99.10% 99.00% 99.01% 98.90% 98.80% Konsentrasi amonia (ppm)

30 Number Of Transfer Unit (Ntu) Menunjukkanjumlahstage imajineryang dibutuhkan secara teoritis MVR Barometrik MVR Drain Ntu Tinggi Packed Coloumn

31 KetinggianKolom(Zt) Pada Ketinggian Packed kolom 1 meter Zt(m) Zt Theoritical Zt Eksperimen Limbah Barometrik Limbah Drain

32 KetinggianKolom(Zt) Pada Ketinggian Packed kolom 1.5 meter Zt(m) Zt Theoritical Zt eksperimen Limbah Barometrik Limbah Drain

33 KetinggianKolom(Zt) Pada Ketinggian Packed kolom 2 meter Zt (m) Zt Theoritical Zt eksperimen Limbah Barometrik Limbah Drain

34 KoefisienPerpindahanMassa (k yadan k xa k ya sebesar: 28,371 k xa sebesar: 11,235

35 Kesimpulan ReduksiNH 3 N padalimbahindustry bumbu masak dapat dilakukan dengan metode stripping udara Rate limbah dan rate udara yang digunakan haruskonstandenganperbandingan1:240 liter/menit. Semakintinggipacked coloumnyang digunakan maka akan semakin besar kadar ammonia yang tereduksi.

36 Number of transfer unit (Ntu) untuk setiap limbah dan tinggi packed kolom adalah Untuk sample limbah barometrik Padaketinggianpacked koloum1 m, dengankonsentrasiawal290.5 ppm didapatkan Ntu sebesar Pada ketinggian packed koloum 1.5 m, dengan konsentrasi awal 260,86 ppm didapatkan Ntu sebesar Padaketinggianpacked koloum2 m, dengankonsentrasiawal318 ppm didapatkan Ntu sebesar 8.68 Untuksample limbahdrain Pada ketinggian packed koloum 1 m, dengan konsentrasi awal 442,51 ppm didapatkan Ntu sebesar Padaketinggianpacked koloum1.5 m, dengankonsentrasiawal414 ppm didapatkan Ntu sebesar 7,963 Pada ketinggian packed koloum 2 m, dengan konsentrasi awal 440,771 ppm didapatkan Ntu sebesar Koefisienperpindahanmassaoverall didapatkank ya = 28,371 dan k xa = 11,235.