i KATA PENGANTAR Modul Penanganan Residu dari WtE ini disusun untuk pegangan bagi setiap peserta pelatihan sebagai materi pendukung agar peserta dapat mengevaluasi pemahamannya terhadap materi yang diajarkan di kelas. Modul ini menggambarkan pengelolaan residu berbagai macam teknologi WtE. Modul Penanganan Residu dari WtE ini bertujuan agar peserta pelatihan mampu memahami prinsip, mengidentifikasi, dan memilih teknologi Waste to Energy untuk pengolahan sampah dengan mempertimbangkan aspek teknis dan non-teknis. Modul ini merupakan Modul ke-12 dari 14 Modul. Modul ini disusun dalam 4 (empat) Bab, meliputi Pendahuluan, Residu Padat Insinerator, Residu Cair Insinerator dan Residu Padat Pirolisis. Modul ini disusun secara sistematis agar peserta pelatihan dapat mempelajari materi dengan lebih mudah. Ucapan terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada tim penyusun dan Para Narasumber atas tenaga dan pikiran yang dicurahkan untuk mewujudkan modul ini. Penyempurnaan maupun perubahan modul di masa mendatang senantiasa terbuka dan dimungkinkan mengingat akan perkembangan situasi, kebijakan dan peraturan yang terus menerus terjadi. Semoga modul ini dapat membantu dan bermanfaat bagi peningkatan kompetensi ASN dalam pengolahan sampah dengan konsep WtE. Bandung, Oktober 2018 Kepala Pusat Pendidikan dan Pelatihan Jalan, Perumahan, Permukiman, dan Pengembangan Infrastruktur Wilayah
68
Embed
Pengolahan Sampah Dengan Konsep Waste To Energy · 2019. 4. 5. · Dalam mempelajari buku ini peserta pelatihan telah mengikuti diklat dasar tentang pengelolaan sampah. C Metode ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
i
KATA PENGANTAR
Modul Penanganan Residu dari WtE ini disusun untuk pegangan bagi setiap
peserta pelatihan sebagai materi pendukung agar peserta dapat mengevaluasi
pemahamannya terhadap materi yang diajarkan di kelas. Modul ini
menggambarkan pengelolaan residu berbagai macam teknologi WtE.
Modul Penanganan Residu dari WtE ini bertujuan agar peserta pelatihan
mampu memahami prinsip, mengidentifikasi, dan memilih teknologi Waste to
Energy untuk pengolahan sampah dengan mempertimbangkan aspek teknis dan
non-teknis. Modul ini merupakan Modul ke-12 dari 14 Modul.
Modul ini disusun dalam 4 (empat) Bab, meliputi Pendahuluan, Residu Padat
Insinerator, Residu Cair Insinerator dan Residu Padat Pirolisis. Modul ini disusun
secara sistematis agar peserta pelatihan dapat mempelajari materi dengan lebih
mudah.
Ucapan terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada tim penyusun
dan Para Narasumber atas tenaga dan pikiran yang dicurahkan untuk
mewujudkan modul ini. Penyempurnaan maupun perubahan modul di masa
mendatang senantiasa terbuka dan dimungkinkan mengingat akan
perkembangan situasi, kebijakan dan peraturan yang terus menerus terjadi.
Semoga modul ini dapat membantu dan bermanfaat bagi peningkatan
kompetensi ASN dalam pengolahan sampah dengan konsep WtE.
Bandung, Oktober 2018
Kepala Pusat Pendidikan dan Pelatihan Jalan,
Perumahan, Permukiman, dan Pengembangan
Infrastruktur Wilayah
ii | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR................................................................................................... i
DAFTAR ISI .............................................................................................................. ii
DAFTAR TABEL ...................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... v
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL ....................................................................... ix
A Deskripsi .................................................................................................... ix
B Persyaratan ................................................................................................ x
C Metode ....................................................................................................... x
D Alat Bantu/Media ....................................................................................... x
BAB 1 PENDAHULUAN ........................................................................................... 1
A. Latar Belakang ............................................................................................ 2
B. Tujuan ........................................................................................................ 2
C. Kompetensi Dasar ...................................................................................... 3
D. Indikator Hasil Belajar ................................................................................ 3
E. Materi Dan Submateri Pokok ..................................................................... 3
F. Estimasi Waktu ........................................................................................... 4
G. Mind Mapping ............................................................................................ 4
BAB 2 RESIDU PADAT INSINERATOR ...................................................................... 5
A. Indikator Keberhasilan ............................................................................... 6
B. Tujuan ........................................................................................................ 6
C. Jenis residu padat dari insinerator ............................................................. 6
D. Kuantitas abu insinerator ........................................................................... 8
E. Karakteristik abu insinerator ...................................................................... 8
F. Pengelolaan abu insinerator .................................................................... 11
G. Aspek Lingkungan .................................................................................... 31
H. Latihan...................................................................................................... 32
I. Rangkuman .............................................................................................. 32
BAB 3 LIMBAH CAIR INSINERATOR ..................................................................... 33
A. Indikator Keberhasilan ............................................................................. 34
B. Tujuan ...................................................................................................... 34
iii
C. Air buangan dari insinerator ................................................................... 34
D. Kuantitas dan Kualitas Air Lindi .............................................................. 36
E. Pengelolaan lindi ..................................................................................... 36
F. Pengolahan lindi ...................................................................................... 37
G. Latihan ..................................................................................................... 46
H. Ringkasan ................................................................................................ 46
BAB 4 RESIDU PADAT PIROLISIS ......................................................................... 49
A. Indikator Keberhasilan ............................................................................ 50
B. Tujuan ...................................................................................................... 50
C. Pendahuluan ........................................................................................... 50
D. Kuantitas dan Karakteristik Residu Padat Proses Pirolisis ....................... 50
E. Penanganan Residu ................................................................................. 51
F. Potensi Pemanfaatan Residu................................................................... 53
G. Latihan ..................................................................................................... 55
H. Ringkasan ................................................................................................ 55
iv | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Karakteristik abu dasar dan abu terbang residu insinerator ................... 9
Tabel 2. Kandungan logam berat yang ditemukan pada abu terbang dan abu
dasar ..................................................................................................................... 10
Tabel 3. Karakteristik air lindi dari bunker insinerator sampah perkotaan di
Cina ...................................................................................................................... 36
Tabel 4. Baku mutu lindi ...................................................................................... 37
Tabel 5. Jenis-jenis pengolahan air lindi .............................................................. 38
Tabel 6. Kriteria desain unit komponen sistem kolam ........................................ 40
Tabel 7. Efisiensi penyisihan beberapa polutan pada lindi oleh berbagai jenis
proses biologi ....................................................................................................... 46
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Lokasi terbentuknya residu padat insinerator .................................... 7
Gambar 2. Neraca massa residu padatan dari insinerator sistem grate .............. 8
Gambar 3. Kisaran konsentrasi beberapa logam berat pada abu insinerator .... 11
Gambar 4. Peletakan simbol dan label pada kemasan limbah B3 ...................... 14
Gambar 5. Jenis-jenis pengolahan abu insinerator ............................................ 16
Gambar 6. Prinsip kerja proses elektrokimia dalam penyisihan logam .............. 18
Gambar 7. Pembakaran abu insinerator dalam fixed-bed furnace .................... 19
Gambar 8. Prinsip kerja stabilisasi/solidifikasi .................................................... 21
Gambar 9. Sistem pelapisan penimbunan akhir ................................................. 30
Gambar 10. Contoh landfill limbah B3 kelas I ..................................................... 31
Gambar 11. Bunker insinerator .......................................................................... 35
Gambar 12. Perbandingan komposisi sampah perkotaan .................................. 35
Gambar 13. Skema sistem kolam pengolah lindi ................................................ 39
Gambar 14. Wetland kombinasi tanaman dan media berbutir .......................... 41
Gambar 15. Rotating biological contactor .......................................................... 42
Gambar 16. Tahapan proses pada sistem Sequencing Batch Reactor ................ 43
Gambar 17. Skema reaktor anaerobic fixed bed ................................................ 44
Gambar 18. Skema reaktor UASB ....................................................................... 45
Gambar 19. Hubungan antara temperatur pirolisis dan komposisi produk ....... 51
Gambar 20. Prosedur penetapan limbah B3 ...................................................... 52
vi | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
vii
POSISI MODUL DALAM KURIKULUM PELATIHAN
viii | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
ix
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL
A Deskripsi
Modul Penanganan Residu dari WtE ini terdiri atas tiga materi pokok. Materi
pokok pertama membahas mengenai “Residu Padat InsInerator”, terdiri atas
materi mengenai jenis, kuantitas, karakteristik, pengelolaan dan pemanfaatan
residu. Materi pokok kedua menjelaskan tentang “Residu Cair Insinerator”,
melingkupi kuantitas, kualitas, pengelolaan dan pengolahan residu. Materi
pokok ketiga menjelaskan tentang “Residu Padat Pirolisis”, melingkupi kuantitas,
karakteristik, penanganan dan pemanfaatan. Modul ini bertujuan untuk
memberikan pemahaman lebih mendalam kepada peserta terkait proses dan
teknologi penanganan residu dari teknologi WtE.
Peserta pelatihan mempelajari keseluruhan modul ini dengan cara yang
berurutan. Pemahaman setiap materi pada modul ini sangat diperlukan karena
materi ini menjadi dasar pemahaman sebelum mengikuti pembelajaran modul-
modul berikutnya. Hal ini diperlukan karena masing-masing modul saling
berkaitan. Sebagaimana tujuan pembelajaran kegiatan belajar dalam Modul ini,
yaitu untuk memberikan pemahaman lebih mendalam kepada peserta terkait
penanganan residu dari teknologi WtE, maka diperlukan metoda pengajaran
interaktif yang mampu menyentuh kesadaran para peserta pelatihan. Karena
itu, modul ini dilengkapi dengan materi berupa tayangan visual sebagai dasar
untuk membangun diskusi interaktif antar peserta.
Untuk menanamkan pemahaman yang lebih kuat, modul ini akan berkaitan erat
dengan kegiatan kunjungan lapangan dan seminar. Kegiatan tersebut
merupakan latihan bagi peserta untuk mengetahui fungsi seluruh prasarana dan
sarana dari teknologi WtE dengan cara melakukan observasi langsung di
sebuah instalasi teknologi WtE. Sebagai evaluasi akan capaian pemahaman
peserta, dilakukan presentasi hasil kunjungan lapangan dengan menugaskan
peserta untuk menganalisa permasalahan yang ditemukan. Evaluasi dilakukan
langsung saat presentasi dan diskusi berlangsung, oleh Narasumber terhadap
peserta. Latihan atau evaluasi ini menjadi alat ukur tingkat penguasaan
peserta pelatihan setelah mempelajari materi dalam modul ini.
x | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
B Persyaratan
Dalam mempelajari buku ini peserta pelatihan telah mengikuti diklat
dasar tentang pengelolaan sampah.
C Metode
Dalam pelaksanaan pembelajaran modul ini, metode yang dipergunakan
adalah metoda pemaparan di dalam kelas, yang diberikan oleh narasumber
yang akan menjadi bahan bagi diskusi interaktif yang harus terbangun antara
diantara peserta pelatihan. Paparan yang diberikan juga dilengkapi dengan
beberapa film singkat mengenai teknologi WtE.
D Alat Bantu/Media
Untuk menunjang tercapainya tujuan pembelajaran ini, diperlukan
alat bantu/media pembelajaran tertentu, yaitu :
1. LCD/projector
2. Laptop
3. Papan tulis atau whiteboard dengan penghapusnya
4. Flip chart
5. Bahan tayang
6. Modul dan/atau Bahan Ajar
7. Video
1
BAB 1
PENDAHULUAN
2 | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
PENDAHULUAN
A Latar Belakang
Penimbunan sampah di landfill memiliki banyak aspek lingkungan yang perlu
diperhatikan. Untuk mengelola sampah perkotaan yang jumlahnya ribuan ton
setiap harinya, pemerintah kota harus menyediakan lahan yang cukup luas untuk
dijadikan fasilitas landfill. Emisi gas metana, timbulan air lindi, dan potensi
pencemaran tanah oleh bahan-bahan berbahaya yang terkandung dalam sampah
merupakan aspek-aspek yang menyebabkan metode landfill dalam hierarki
pengelolaan sampah berada pada tingkatan paling bawah atau menjadi pilihan
terakhir. Waste to Energy (WTE) atau pengolahan sampah menjadi energi adalah
opsi yang menarik untuk ditindaklanjuti, karena sebenarnya sampah masih
memiliki energi yang dapat diperoleh kembali dan peluangnya untuk menjadi
sumber energi sangat besar. Beberapa contoh teknologi WTE yang melibatkan
proses termal adalah insinerasi, pirolisis dan gasifikasi. Walaupun pirolisis dan
gasifikasi belum banyak diterapkan untuk pengolahan sampah skala kota, tetapi
teknologi ini hingga saat ini terus dikembangkan, sehingga penting juga untuk
diketahui.
Insinerasi adalah metode yang umum digunakan untuk mengolah sampah kota
karena dapat mengurangi volume sampah hingga 90% dan panas yang dihasilkan
dapat dikonversi menjadi listrik (Lam, et al., 2010). Insinerasi sampah kota
menghasilkan 2 residu utama yang dapat digolongkan menjadi abu terbang dan
abu dasar. Sedangkan residu dari proses pirolisis dan gasifikasi yang sering tidak
termanfaatkan adalah char. Selain isu pengelolaan residu ini, hal lain yang
menjadi perhatian adalah strategi penggunaan abu insinerator agar penanganan
akhir abu tidak berujung pada penimbunan, tetapi dijadikan produk yang
bermanfaat.
B Tujuan
Mata pelatihan ini bertujuan untuk mengenalkan proses dan teknologi
pengendalian residu dari luaran hasil pemrosesan sampah terkait WtE kepada
peserta melalui ceramah interaktif, diskusi dan latihan soal.
3
C Kompetensi Dasar
Setelah mengikuti mata pelatihan ini peserta diharapkan mampu menjelaskan
jenis-jenis residu padat dan limbah cair dari teknologi WTE seperti insinerator
dan pirolisis/gasifikasi, memperkirakan volume timbulan residu dan
karakteristiknya. Materi ajar ini bertujuan pula untuk memberikan pemahaman
mengenai tata cara penyimpanan, pengumpulan, alternatif pengolahan,
termasuk metode yang dapat diaplikasikan jika residu akan dimanfaatkan.
D Indikator Hasil Belajar
Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta mampu:
a. Memahami dan menjelaskan residu padat dari teknologi WtE yaitu
insenerator.
b. Memahami dan menjelaskan limbah cair yang berasal dari fasilitas
insenerator
c. Memahami dan menjelaskan residu padat dari teknologi WtE yaitu
Pirolisis.
E Materi Dan Submateri Pokok
a. Materi Pokok
1) Residu padat insinerator
2) Limbah cair insinerator
3) Residu padat proses pirolisis
b. Sub Materi Pokok
1) Residu padat insinerator meliputi:
Jenis residu padat dari insinerator
Kuantitas residu padat insinerator
Karakteristik residu padat insinerator
Pengelolaan residu padat insinerator
Aspek lingkungan
2) Limbah cair insinerator meliputi:
Air lindi dari insinerator
Kuantitas dan Kualitas Lindi
Pengelolaan lindi
Pengolahan lindi
4 | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
3) Residu padat proses pirolisis meliputi:
Kuantitas dan Karakteristik Residu Padat Proses Pirolisis
Penanganan Residu
Potensi Pemanfaatan Residu
F Estimasi Waktu
Untuk mempelajari mata pelatihan Pengantar Pengolahan Sampah Secara
Umum ini, dialokasikan waktu sebanyak 2 (dua) jam pelajaran.
G Mind Mapping
5
BAB 2 RESIDU PADAT INSINERATOR
6 | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
Residu Padat Insinerator
A Indikator Keberhasilan
Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta mampu memahami dan
menjelaskan residu padat dari teknologi WtE yaitu insenerator.
B Tujuan
Mata pelatihan ini bertujuan untuk memberikan pemahaman kepada peserta
mengenai jenis-jenis residu padat dari insinerator, perkiraan volume timbulan
yang dihasilkan dan karakteristiknya. Materi ajar ini bertujuan pula untuk
memberikan pemahaman mengenai tata cara penyimpanan, pengumpulan,
penimbunan, alternatif pengolahan, termasuk metode yang dapat diaplikasikan
jika abu akan dimanfaatkan.
C Jenis residu padat dari insinerator
Proses pembakaran sampah kota di insinerator akan menghasilkan beberapa
jenis residu padat, cair, maupun gas buang dan partikel debu yang tidak
tertangkap oleh filter pada alat pengendali pencemaran udara. Gas buang dan
partikel ini akan teremisikan ke udara melalui cerobong setelah melalui
serangkaian alat pengendalian pencemaran udara. Sekitar seperempat bagian
dari berat basah sampah yang diumpankan ke insinerator adalah residu padat.
Pada umumnya, residu padat yag dihasilkan dari proses insinerasi menggunakan
sistem grate adalah sebagai berikut:
Abu dasar (bottom ash); terdiri dari material yang tidak dapat terbakar,
karena seringkali sampah perkotaan mengandung material inert seperti
kerikil dan logam. Sampah organik yang tidak terbakar dan terkumpul
pada outlet ruang bakar yaitu pada cooling tank juga merupakan bagian
dari abu dasar. Ukuran partikel abu dasar memiliki rentang diameter
yang lebar yaitu berbentuk serbuk halus hingga lebih dari 4,75 mm. Oleh
karena rentang ukuran partikelnya yang lebar ini, abu dasar
dikelompokkan menjadi partikel halus (<0,18 mm), partikel sedang (0,18-
1,4 mm), dan partikel kasar (>1,4 mm) (Yu, et al., 2013).
Grate siftings merupakan material berukuran kecil yang jatuh dari grate
insinerator dan terkumpul di dasar ruang bakar. Grate siftings seringkali
7
tercampur dengan abu dasar. Pada aplikasi insinerator di negara maju,
grate siftings ini akan diumpankan balik ke dalam insinerator setelah
melalui proses pemilahan logam.
Abu boiler terdiri dari partikulat berukuran agak besar yang terbawa
bersama gas buang dari ruang bakar. Abu ini merupakan partikel debu
yang melekat pada permukaan boiler yang dapat dihilangkan dengan
proses mekanis.
Abu terbang (fly ash) merupakan partikel halus berukuran sangat kecil
yang terbawa oleh gas buang dan terperangkap oleh alat pengendali
pencemar udara yang bernama electrostatic precipitators (ESP-filters)
setelah gas buang meninggalkan boiler. Ukuran partikel abu terbang
lebih halus dari abu dasar, dimana 90% dari abu terbang berukuran lebih
kecil dari 197,39 µm (Yu, et al., 2013).
Residu dari alat pengendalian pencemaran udara, terdiri dari partikulat
yang tertangkap setelah perlakuan injeksi bahan kimia untuk mengolah
gas yang bersifat asam sebelum gas buang diemisikan ke atmosfer.
Residu ini dapat berbentuk padatan, cairan, maupun lumpur, bergantung
pada sistem pengolahan yang digunakan pada alat pengendali
pencemaran udara apakah menggunakan proses kering, semi kering atau
basah.
Residu yang terakhir tidak dibahas pada modul ini, melainkan pada modul
Pengendalian Emisi Partikulat dan Gas dari Fasilitas WtE Termal. Gambar 1
menunjukkan gambaran umum posisi terbentuknya (generator point) residu
padat pada insinerator.
Gambar 1. Lokasi terbentuknya residu padat insinerator (Lam, et al., 2010)
8 | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
D Kuantitas abu insinerator
Gambar 2 menyajikan tipikal perbandingan residu padat yang dihasilkan dari
insinerator untuk pengolahan sampah kota di beberapa negara maju. Pada
umumnya, insinerator menghasilkan abu dasar pada kisaran 150-250 kg per ton
sampah yang dibakar pada insinerator. Sedangkan jumlah grate siftings jauh lebih
sedikit daripada abu dasar, yaitu berada pada kisaran 1-3 kg/ton sampah yang
diumpankan ke insinerator. Selain abu dasar dan grate siftings terdapat juga
residu padat lain yang berasal dari boiler. Jumlah timbulan abu boiler bergantung
pada tipe boiler dan jumlah partikulat yang terlepas sebagai hasil pembakaran
selama di grate. Jumlah timbulan abu boiler pada umumnya adalah 2-5 kg per ton
sampah masuk. Residu lain adalah abu terbang yang jumlahnya 1,5-5 gram/m3
gas buangan yang masuk ke ESP filter.
Gambar 2. Neraca massa residu padatan dari insinerator dengan teknologi
sistem grate (Vehlow, et al., 2007)
E Karakteristik abu insinerator
Karakteristik abu insinerator bervariasi tergantung dari komposisi sampah yang
dibakar pada insinerator. Karakteristik abu dapat dibedakan menjadi dua yaitu:
karakteristik fisika dan karakteristik kimiawi. Karakteristik abu insinerator ini
penting untuk menentukan tata kelola limbah dan potensi pemanfaatan.
Karakteristik fisik yang penting untuk diketahui yaitu: distribusi ukuran partikel,
kadar air, densitas, kekuatan tekan, permeabilitas dan porositas. Sedangkan
karakteristik kimiawi yang penting yaitu: loss of ignition (LOI), logam berat dan
9
keterlindiannya, komposisi oksida logam, kandungan organik dan klorida.
Komponen unsur kimia yang banyak ditemukan pada abu insinerator adalah Si,
Al, Fe, Mg, Ca, K, Na dan Cl. Tabel 1 menyajikan contoh beberapa karakteristik
fisik dan kimiawi dari abu dasar dan abu terbang.
Abu terbang dari proses insinerasi sampah perkotaan juga mengandung klorida
lebih tinggi daripada abu dasar (Tabel 1). Hal ini dikarenakan pada proses
pemurnian gas buang dari gas yang bersifat asam seperti HCl, dihasilkan klorida
dalam konsentrasi yang tinggi yang terikut bersama abu terbang yang telah
meninggalkan alat pengendali pencemaran udara. Pada proses insinerasi, terjadi
pengurangan massa dan volume sampah yang menyebabkan konsentrasi logam
berat pada abu dasar lebih tinggi daripada yang terkandung pada sampah kota
yang belum melalui proses insinerator. Tabel 1 menunjukkan contoh komposisi
logam berat pada abu terbang dan abu dasar.
Tabel 1. Karakteristik abu dasar dan abu terbang residu insinerator (Pan, et al., 2008; Ariningsih, 2011)
Parameter Satuan Abu Dasar Abu Terbang
Kadar air % 57,18
pH 9,43
Oksida logam:
SiO2 % berat 13,44 13,60
Al2O3 % berat 1,26 0,92
CaO % berat 50,39 45,42
Fe2O3 % berat 8,84 3,83
MgO % berat 2,26 3,16
K2O % berat 1,78 3,85
Na2O % berat 12,66 4,16
SO3 % berat 0,5 6,27
P2O5 % berat N/A
TiO2 % berat 2,36
Klorida ton/kg 5,749 2,876
Loss of ignition (LOI) % berat 3,24
Dari Tabel 2 diketahui bahwa Zn dan Pb merupakan dua logam utama penyusun
abu dasar dan abu terbang. Keberadaan logam berat pada abu insinerator dapat
mengakibatkan masalah pelindian dan sangat berbahaya bagi lingkungan jika
tidak dikelola dengan baik. Pada umumnya, kandungan logam berat pada abu
terbang lebih tinggi daripada abu dasar dikarenakan oleh terjadinya penguapan
10 | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
logam selama proses pembakaran dan adanya proses adsorpsi logam pada
permukaan abu terbang. Pengelolaan abu terbang, abu dasar, dan abu boiler
seharusnya tidak dicampur. Di beberapa negara maju, sudah ada peraturan yang
melarang pencampuran pengelolaan abu dasar dengan abu terbang atau abu
boiler.
Dapat dilihat pada Tabel 2 bahwa konsentrasi beberapa logam berat pada abu
terbang seperti As, Ba, Cd, Hg, Mn, dan Zn lebih tinggi daripada konsentrasi
logam-logam tersebut pada abu dasar. Pencampuran kedua jenis abu ini dapat
memperumit prosedur perlakuan ketika pemanfaatan akan dilakukan.
Tabel 2. Kandungan logam berat yang ditemukan pada abu terbang dan abu dasar (mg/kg) (Transportation Research Board, 2000)
Logam berat Abu terbang Abu dasar
Ag ND-700 2-38
As 15-751 1,3-45
Ba 88-9001 47-2.000
Cd 5-2211 0,3-61
Co 2,3-1.671 22-706
Cr 21-1.901 13-1.400
Cu 187-2.381 80-10.700
Hg 0,9-73 0,003-2
Mn 171-8.500 50-3.100
Ni 10-1.970 9-430
Pb 200-2.600 98-6.500
Se 0,48-16 ND-3,4
Zn 2.800-152.000 200-12.400
Sedangkan perbandingan kandungan logam berat pada abu boiler dengan 2 jenis
abu lainnya ditampilkan pada Gambar 3, dimana untuk beberapa logam berat,
konsentrasi pada abu boiler lebih tinggi daripada konsentrasi yang terkandung
dalam abu dasar.
11
Gambar 3. Kisaran konsentasi beberapa logam berat pada abu boiler, abu dasar
dan abu terbang (Vehlow, et al., 2007)
F Pengelolaan abu insinerator
Menurut Peraturan Pemerintah No 101 Tahun 2014, abu terbang dan abu dasar
yang terbentuk dari insinerator pengolahan limbah termasuk dalam kategori
limbah bahan berbahaya dan beracun (B3) dari sumber spesifik umum, dengan
kode limbah A-347-1 untuk abu terbang, dan A 347-2 untuk abu dasar. Kegiatan
penyimpanan, pengumpulan, pemanfaatan, pengangkutan, penimbunan abu
terbang dan abu dasar ini membutuhkan izin pengelolaan limbah B3 dari
pemerintah setempat. Sedangkan abu terbang dan abu dasar dari pengoperasian
insinerator pemrosesan sampah tidak diatur dalam PP No 101 Tahun 2014. Untuk
mengidentifikasi apakah abu insinerator tersebut dikategorikan sebagai limbah
B3 atau tidak, harus dilakukan serangkaian pengujian di laboratorium untuk
karakteristik limbah B3 dengan prosedur seperti tercantum dalam Peraturan
Pemerintah No 101 Tahun 2014.
Apabila hasil dari pengujian di laboratorium abu insinerator digolongkan menjadi
limbah B3, konsep pengelolaan abu insinerator harus mengikuti hierarki sebagai
berikut:
12 | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
i. Reduce (mengurangi limbah B3)
Mengacu pada Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan
Nomor 56 tahun 2015, setiap penghasil limbah B3 wajib melakukan
upaya pengurangan dan pemilahan limbah B3. Upaya ini dapat dilakukan
menggunakan teknologi bersih dan metode baru sehingga limbah yang
akan muncul relatif sedikit.
ii. 3R (reuse, recycle, recovery) limbah B3 melalui upaya pemanfaatan
kembali limbah B3 yang telah muncul sebagai bahan baku atau bahan
bakar
iii. Penimbunan limbah B3 sebagai solusi terakhir.
Tetapi jika dari hasil pengujian karakteristik limbah B3 abu insinerator tidak
termasuk limbah B3, maka pengelolaannya mengikuti tata cara pengelolaan
sampah. Di bawah ini akan dibahas tahapan pengelolaan abu insinerator jika
masuk dalam kategori limbah B3 dimulai dari tahapan penyimpanan dan
pengumpulan hingga pemanfaatan, pengolahan, dan penimbunan.
1. Penyimpanan dan pengumpulan
Tempat penyimpanan abu dasar dan abu terbang sebelum dikelola lebih
lanjut harus memenuhi persyaratan lokasi penyimpanan limbah B3
seperti tertuang Kep-03/BAPEDAL/09/1995, diantaranya sebagai berikut:
Lokasi penyimpanan limbah B3 merupakan daerah bebas banjir dan
tidak rawan bencana alam
Jarak antara lokasi pengelolaan limbah B3 dengan lokasi fasilitas
umum minimum 50 meter
Mempunyai tanda yang mudah terlihat dari jarak 10 meter dengan
Tulisan “Berbahaya” yang dipasang pada bangunan penyimpanan,
serta tanda “Yang Tidak Berkepentingan Dilarang Masuk” yang
ditempatkan di pintu masuk ke dalam fasilitas dan pada setiap jarak
100 meter di sekeliling lokasi
Tersedianya sistem pemadam kebakaran dan memasang peralatan
pendeteksi bahaya kebakaran yang bekerja secara otomatis selama
24 jam terus menerus
Memasang tanda peringatan, yang jelas terlihat dari jarak 10 meter
dengan tulisan “Awas Berbahaya”, “Limbah B3 (Mudah terbakar, dll),
“Dilarang keras menyalakan api atau merokok”
13
Fasilitas penyimpanan limbah B3 memiliki lantai yang kedap dengan
sistem drainase yang baik serta mudah dibersihkan
Mudah diakses untuk penyimpanan limbah
Dapat dikunci untuk menghindari akses oleh
pihak yang tidak berkepentingan
Mudah diakses oleh kendaraan yang akan
mengangkut limbah
Terlindungi dari sinar matahari, hujan, angin kencang, banjir, dan
faktor lain yang berpotensi menimbulkan kecelakaan atau bencana
kerja
Tidak dapat diakses oleh hewan, serangga, dan burung
Dilengkapi dengan ventilasi dan pencahayaan yang baik dan
memadai
Berjarak jauh dari tempat penyimpanan atau penyiapan makanan
Peralatan pembersihan, pakaian pelindung dan wadah atau kantong
limbah harus diletakkan sedekat mungkin dengan lokasi fasilitas
penyimpanan
Dinding, lantai, dan langit-langit fasilitas penyimpanan senantiasa
dalam keadaan bersih, termasuk pembersihan lantai setiap hari.
Peraturan di atas juga mengatur persyaratan durasi penyimpanan limbah
B3, yaitu jika limbah B3 yang dihasilkan sebesar 50 kg per hari atau lebih,
maksimal waktu penyimpanan sebelum limbah B3 dikelola lebih lanjut
adalah 90 hari, selain itu, limbah B3 dapat disimpan paling lama 180 hari
sebelum dimanfaatkan atau diangkut ke pihak pengolah.
Izin Lingkungan
untuk penyimpanan
Limbah B3
diterbitkan oleh
Bupati/Walikota
(PP No 101/2014)
14 | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
Selain PP 101 Tahun 2014 dan Kep-03/BAPEDAL/09/1995, tata laksana
penyimpanan limbah B3 juga diatur pada Peraturan Menteri Lingkungan
Hidup dan Kehutanan No 30 Tahun 2009.
Selain penyimpanan, pengemasan limbah B3 pun harus mengikuti
persyaratan yang telah ditentukan dalam peraturan yaitu pada PP No 101
Tahun 2014 dan Keputusan Kepala Badan Pengendalian Lingkungan
(Bapedal) KEP-01/BAPEDAL/09/1995, diantaranya yaitu kemasan harus
terbuat dari bahan yang dapat mengemas limbah B3 sesuai dengan
karakteristik limbah B3 yang akan disimpan, kemasan harus mampu
mengungkung limbah B3 untuk tetap berada dalam kemasan, memiliki
penutup yang kuat untuk mencegah terjadinya tumpahan saat dilakukan
penyimpanan, pemindahan, atau pengangkutan, dan kemasan harus
berada dalam kondisi baik, tidak bocor, tidak berkarat, atau tidak rusak.
Kemasan limbah B3 pun wajib dilekati label dan simbol limbah B3.
Gambar 4 menunjukkan tata cara peletakan simbol dan label pada
kemasan limbah B3.
Gambar 4. Peletakan simbol dan label pada kemasan limbah B3
15
Dalam hal pengelola fasilitas insinerator tidak mempunyai Izin
Lingkungan untuk penyimpanan abu insinerator, maka abu insinerator
yang dihasilkan wajib diserahkan paling lambat dua hari sejak abu
tersebut dihasilkan kepada pemegang izin pengelolaan limbah B3 untuk
kegiatan penyimpanan limbah B3.
Jika pengelolaan abu insinerator diserahkan ke pihak ketiga yang
memiliki Izin Lingkungan untuk pengolahan/penimbunan/pemanfaatan,
pengelola insinerator harus memastikan bahwa pihak pengangkut sudah
mendapatkan persetujuan pengangkutan limbah B3 dari Kepala Instansi
Lingkungan Hidup.
Abu insinerator yang belum diolah tidak diperbolehkan untuk dicampur
dengan limbah non B3 misalnya sampah domestik dan tidak
diperbolehkan melakukan penimbunan abu insinerator pada fasilitas
penimbunan yang diperuntukkan untuk limbah non B3.
2. Pengolahan limbah B3
Pengolahan limbah B3 adalah proses untuk mengurangi dan/atau
menghilangkan sifat bahaya dan/atau sifat racun.
Terdapat beberapa teknik pengolahan residu abu insinerator, yaitu:
Proses pemisahan
Pengolahan termal
Stabilisasi/solidifikasi
Pada prakteknya, untuk mengurangi dampak lingkungan dari kegiatan
pengolahan limbah B3 seperti abu insinerator dari pemrosesan sampah,
proses pemisahan umumnya diperlukan, karena abu insinerator
mengandung logam berat, senyawa garam, klorida dan pencemar
organik dalam konsentrasi yang cukup tinggi Gambar 5 menunjukkan
jenis-jenis pengolahan yang bisa dilakukan untuk abu insinerator dari
pemrosesan limbah.
16 | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
Gambar 5. Jenis-jenis pengolahan abu incinerator
a. Proses pemisahan
Proses pemisahan ditujukan untuk memperbaiki kualitas abu
insinerator dan meningkatkan potensi pemanfaatannya. Teknik
pemisahan ini dapat dilakukan melalui pencucian, proses melindikan
(leaching), dan proses elektrokimia.
Proses pencucian
Proses pencucian umumnya digunakan sebagai pengolahan
pendahuluan sebelum proses stabilisasi/solidifikasi abu insinerator
dilakukan. Proses ini ditujukan untuk menurunkan kandungan
beberapa senyawa yang terkandung dalam abu insinerator seperti
klorida, garam, alkali, dan logam berat menggunakan air atau larutan
asam. Jenis zat pencemar yang ditemukan pada abu insinerator
bergantung pada proses, khususnya temperatur. Logam berat dan
alkali banyak ditemukan pada abu dasar, sedangkan klorida dan
senyawa garam banyak ditemukan pada abu terbang. Kandungan
senyawa garam pada abu terbang yaitu sekitar 20%. Sebuah studi
menemukan bahwa keterlindian senyawa garam dari abu insinerator
telah menurunkan aktivitas dari bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi
yang terdapat di tanah. Selain itu, metode solidifikasi yang banyak
17
digunakan untuk mengimobilisasi logam berat, tidak dapat
menstabilisasi senyawa garam seperti garam klorida. Kerugian lain
yang ditimbulkan oleh kandungan garam yang tinggi adalah
kemampuan material mengabsorpsi air menjadi lebih tinggi, dimana
karakteristik ini pada produk solidifikasi tidak diinginkan. Selain
senyawa garam, kandungan klorida yang tinggi pada abu insinerator
dapat menyebabkan korosi yang serius jika pengelolaannya
dilakukan di kiln semen. Atas alasan inilah proses pencucian di awal
banyak dilakukan.
Berdasarkan penelitian yang pernah dilakukan, pencucian abu
dengan perbandingan air dan abu sebesar 10:1 dapat menyisihkan
72,8% Ca, Na, K, dan Cl serta 12,3% Cr. Pencucian dengan larutan
asam memiliki efisiensi penyisihan yang tinggi, namun metode ini
kurang ramah lingkungan dan tidak ekonomis. Pencucian dengan air
adalah alternatif yang lebih feasible untuk dilakukan, namun memiliki
kelemahan yaitu sejumlah logam berat akan ikut terlepas bersama
garam yang terlarut. Salah satu cara untuk mengantisipasi masalah
ini adalah dengan melakukan kontrol pH.
Proses elektrokimia
Tujuan dari proses elektrokimia yaitu untuk menyisihkan logam berat
dan memperoleh kembali logam berat untuk penggunaan lain.
Proses ini melibatkan energi potensial listrik untuk mendorong
terjadinya reaksi reduksi/oksidasi pada permukaan katoda dan
anoda. Selama proses berlangsung, logam akan terkumpul pada
permukaan katoda. Proses ini tidak melibatkan penambahan bahan
kimia apapun dan efisiensi penyisihannya rendah. Kombinasi
pengolahan dengan pencucian dan proses elektrokimia dapat
memperbaiki efisiensi penyisihan ini. Gambar 6 menampilkan prinsip
kerja dari proses elektrokimia untuk menyisihkan logam berat.
18 | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
Gambar 6. Prinsip kerja proses elektrokimia dalam penyisihan
logam (Lam, et al., 2010)
b. Pengolahan termal
Pengolahan termal diklasifikasikan menjadi 3 jenis pengolahan, yaitu
vitrifikasi, pelelehan, dan sintering. Pengolahan termal untuk residu
padat insinerator dapat menurunkan volume abu insinerator hingga
lebih dari 60%. Selain itu, proses termal juga dapat menurunkan
peluang keterlindian zat-zat pencemar saat produk mengalami
kontak dengan air. Oleh karena kemungkinan terlindikannya logam
berat menjadi lebih sedikit, produk dari proses termal bersifat dan
lebih stabil sehingga pemanfaatannya di akhir akan lebih mudah.
Pada proses termal dengan pelelehan (melting), produk yang
terbentuk berupa lelehan slag yang memiliki potensi pemanfaatan.
Temperatur yang digunakan dalam pengolahan termal ini rata-rata
1.400 oC dan dengan temperatur setinggi ini, zat-zat beracun seperti
dioksin dan furan yang masih terkandung dalam abu insinerator
dapat dimusnahkan. Pada proses pelelehan, tidak ada penambahan
material lain dan produk dari proses ini dapat berupa logam cair atau
padat. Pada akhir proses, produk logam dapat untuk dipisahkan
dengan lelehan abu untuk didaur ulang. Gambar 7 menyajikan
ilustrasi dari pembakaran abu insinerator dalam furnace dengan tipe
fixed-bed.
Vitrifikasi adalah proses termal dimana residu padatan dicampur
dengan material gelas pada temperatur yang tinggi (1.000-1.500oC)
19
yang pada akhirnya akan membentuk amorf/produk kaca. Pada
temperatur ini, semua bahan orgnaik dan beberapa bahan anorganik
seperti sianida nitrat telah hancur. Senyawa organik akan
membentuk gas (CO2, uap air, nitrogen oksida, sulfur) saat
berinteraksi dengan senyawa organik lain dalam lelehan, atau
dengan oksigen saat keluar dari proses. Mekanisme yang terjadi pada
proses vitrifikasi adalah proses pengikatan secara kimiawi antara
senyawa anorganik pada abu insinerator dengan material
pembentuk kaca seperti silika dan enkapsulasi abu insinerator oleh
lapiran material gelas. Keuntungan vitrifikasi adalah:
Vitrifikasi ex situ merupakan teknologi yang berkembang dengan
baik
Mobilitas kontaminan dikurangi/dihilangkan
Massa yang sudah tervitrifikasi mampu menahan pelindian untuk
periode waktu geologis.
Gambar 7. Pembakaran abu insinerator dalam fixed-bed furnace
(Lam, et al., 2010)
Jenis proses termal yang terakhir yaitu sintering, dimana abu
insinerator dipanaskan hingga terjadi pengikatan antar partikel.
Proses ini akan menghasilkan produk dengan kerapatan yang lebih
tinggi, porositas yang lebih kecil, dan lebih kuat. Temperatur yang
digunakan pada proses sintering umumnya sekitar 900oC. Proses
sintering ini terjadi juga pada proses insinerasi sampah kota yang
menggunakan sistem kiln berputar (rotary kiln).
20 | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
Kelebihan dari pengolahan abu insinerator dengan proses termal
yaitu kualitas produk akhir dari proses lebih homogen, memiliki
kerapatan lebih tinggi dengan potensi keterlindian yang lebih kecil.
Kelemahan utama dalam proses termal adalah biaya operasional
yang besar karena proses melibatkan temperatur yang tinggi. Selain
itu, peralatan pengendalian polusi udara juga diperlukan.
c. Stabilisasi/solidifikasi
Berdasarkan Kep-03/BAPEDAL/09/1995, teknologi
stabilisasi/solidifikasi dapat diterapkan untuk mengolah limbah yang
mengandung logam. Stabilisasi/solidifikasi dilakukan untuk limbah
B3 yang tidak memenuhi persyaratan penimbunan langsung seperti
yang diatur pada Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan
Kahutanan No 63 Tahun 2016, sehingga harus dilakukan pengolahan
awal limbah. Selain itu, stabilisasi/solidifikasi juga dapat digunakan
sebagai alternatif pengolahan limbah B3 yang akan dimanfaatkan,
misalnya untuk pelapis jalan (road base) dan bahan bangunan
(contoh: paving block, batako, batu bata).
Secara umum stabilisasi dapat didefinisikan sebagai proses
pencampuran limbah dengan bahan aditif yang bertujuan untuk
menurunkan laju migrasi bahan pencemar dari limbah serta untuk
mengurangi toksisitas limbah tersebut. Sedangkan solidifikasi
didefinisikan sebagai proses pemadatan suatu bahan berbahaya
dengan penambahan aditif. Kedua proses tersebut seringkali terkait
sehingga sering dianggap mempunyai arti yang sama.
Langkah-langkah proses stabilisasi/solidifikasi
Prinsip kerja dari stabilisasi/solidifikasi adalah mengubah sifat fisik
dan kimia limbah dengan cara penambahan senyawa pengikat
(binder) sehingga pergerakan senyawa-senyawa berbahaya dapat
dihambat atau terbatasi dan membentuk ikatan massa monolit
dengan struktur yang kekar (massive) (Gambar 8). Bahan pengikat
kontaminan yang sering digunakan dalam teknik solidifikasi adalah
bahan yang bersifat pozzolan. Pozzolan adalah bahan alam atau
buatan yang sebagian besar kandungannya terdiri atas unsur-unsur
21
silika dan alumina atau keduanya. Bahan-bahan yang biasa
digunakan untuk proses stabilisasi/solidifikasi (bahan aditif) limbah
B3 antara lain:
Bahan pencampur/pengisi: agregat seperti pasir atau kerikil
Bahan perekat/pengikat (binder): bahan yang akan
menyebabkan produk stabilisasi/solidifikasi menjadi lebih kuat,
contohnya semen, kapur, tanah liat, dan lain-lain
Sorben: bahan yang berfungsi untuk menahan komponen
pencemar dalam matrik yang stabil.
Pada proses stabilisasi/solidifikasi, limbah dapat berfunsi sebagai
pengganti sebagian dari bahan pengikat atau bahan pengisi. Interaksi
limbah dan aditif terjadi secara fisika atau kimia, namun interaksi
kimia lebih diinginkan karena bahan pencemar yang terikat akan
bersifat lebih stabil sehingga keluaran dari proses ini adalah limbah
yang bersifat lebih stabil atau padat dan dapat digunakan sebagai
bahan bangunan.
Gambar 8. Langkah-langkah stabilisasi/solidifikasi
22 | Modul 12 – Penanganan Residu Dari WtE
Mekanisme proses stabilisasi/solidifikasi
Pengkapsulan makro: komponen berbahaya dari limbah
terperangkap secara fisik dalam sebuah struktur matriks.
Komponen tersebut berada dalam ruang atau pori dari sebuah
produk yang stabil. Bila terjadi destabilisasi secara fisik,
komponen limbah akan bermigrasi ke luar, misalnya karena
faktor cuaca atau masuknya air dari luar.
Pengkapsulan mikro: komponen limbah terperangkap secara
fisik dalam bahan stabilisasi/solidifikasi pada level yang lebih
mikro (misalnya dalam level kristal). Bila bahan
stabilisasi/solidifikasi tersebut mengalami kerusakan dan ukuran
menjadi lebih kecil, komponen limbah masih tetap terperangkap.
Keberadaan komponen dalam limbah tidak terikat secara kimia,
naiknya laju kelolosan dalam limbah sejalan dengan menurunnya
ukuran partikel.
Absorpsi: kontaminan ditahan di dalam sorben (bersifat fisik),
seperti halnya spons menahan air. Proses ini membutuhkan
bahan padat sebagai sorben untuk menyerap komponen limbah.
Adsorpsi: kontaminan terikat tetap (fix) secara kimia dalam
matriks padat stabilisasi/solidifikasi. Adsorben yang biasa
digunakan adalah tanah liat, abu terbang, semen, mineral liat, dll.
Di samping pemerangkapan fisik, dalam adsorpsi terdapat ikatan
yang bersifat elektrokimia. Ikatan secara adsorpsi lebih kuat
daripada absorpsi, sehingga lolosnya komponen berbahaya
dapat lebih dikurangi.
Pengendapan: beberapa proses stabilisasi mengendapkan
kontaminan limbahnya
Detoksifikasi: beberapa reaksi kimia dapat terjadi selama proses
stabilisasi berlangsung, termasuk kemungkinan detoksifikasi,
dimana terjadi reduksi toksisitas sehingga menjadi lebih tidak
toksik. Contoh: Cr6+ mengalami reduksi menjadi Cr3+ pada saat
stabilisasi dengan semen.
Tujuan stabilisasi/solidifikasi
Tujuan dari proses stabilisasi/solidifikasi adalah mengkonversi
limbah beracun menjadi massa yang secara fisik inert, memiliki daya
pelindian rendah, serta kekuatan mekanik yang cukup aman untuk
dibuang ke landfill limbah B3 atau mendapatkan bahan yang baik
23
untuk bahan bangunan, serta untuk mengurani sifat toksik. Pelindian
adalah proses dimana kontaminan ditransfer dari matriks yang stabil
menjadi sebuah zat cair seperti air.
Karakteristik yang diharapkan dimiliki oleh produk stabilisasi
diantaranya: stabil, mampu menahan beban, toleran terhadap
kondisi basah dan kering yang silih berganti, permeabilitas rendah,
tidak menghasilkan lindi yang berkualitas
buruk.
Proses stabilisasi/solidifikasi terhadap
abu insinerator ditujukan untuk
pemanfaatan misalnya untuk material
sekunder untuk konstruksi jalan atau
material substitusi dalam pembuatan
bahan bangunan (paving block, batako,
dll). Proses stabilisasi/solidifikasi
dilakukan dengan cara:
1. Limbah B3 sebelum distabilisasi/solidifikasi harus dianalisa