RANCANGAN UNIT PENGOLAH LIMBAH …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File...

12
ISSN 1410-1998 Pro.ridi"g Pre.re"ta.ri Ilmiah Daur Baha" Bakar Nuklir PEBN-BATAN.Jakarta 18-19Maret 1996 RANCANGAN UNIT PENGOLAH LIMBAH RADIOAKTIF CAIR SECARA KIMIA P P T A -SERPONG Zainus Salimin,Edo Walman, Puji Santoso, Sugeng Pumomo, Sugito,Suwardiyono, Wintono Pusat TeknologiPengolahan LimbahR.1dioaktif ABSTRAK RANCANGAN UNff PENGOLAH LIMBAH RADIOAKTIF CAIR SECARA KIMIA P P T A -SERPONG. Telah diJ1lJ1cang unit pengolah limbah radioaktif cair secara kirnia dari fabrikasi bahan bakar nuklir dan produksi radioisotop. Rancangan didasarkanpada karakteristik limbah cair dari proses konversi uranium fluorida menjadi anunonium uranil karbonat pada fabrikasibahanbakar, yangmengandung ion fluorida yang bersifatkorosif. Tahapan prosesnya meliputi pengendapan ion fluorida dengan kalsium hidroksida, sisa ion fluorida dalam beningan dikoagulasikan dengan tawas,daJl akhimya digunakan resinpolimer WWS 116untuk pengendapan ion fluorida yang masih tertinggaldalam beningan akhir. Unit proses basil rancangan terdiri dari peralatan-peralatan utamaantara lain 3 buahtangki penampung limba11 cair mentah kapasitas masing-masing 1m), 5 buahtangki penampung bahankimia kapasitas masing-masing 0,5 m), 2 buah reaktor pengadukan kapasitasmasing-masing 0,5 m), I buah tangki penampung beningan kapasitas1m), dan I buah tangki penaJnpung endapan kapasitas 1m). ABSTRACT DESIGN OF CHEMICAL TREA7MENf UNIT FOR RADIOACTIJ'E LIQUID WASTES IN SERPONG NUCLEAR FACILITIES. The chemical treatment unit for radioactive liquid wastes arising from nuclear fuel fabrication, radioisotopesproduction and radiometallurgyfacility has been designed. The design of chemical processing unit is based on the characteristics of liquid wastes containing fluor from uranium fluoride conversion processto ammonium uranil carbonaton the fuel fabrication. The chemical treatment has the following process steps ..coagulation-precipitation of fluoride ion by calcium hydroxide coagulant, separation of supernatant solutionfrom sludge, coagulation of remainingfluoride on the supernatantsolution by alum, separation of supernatant from sludge, and than precipitation of fluor on the supernatant by palimer resin WWS116. The processing unit is composed of 3 storage tanks for raw liquid wastes (capacity 1 mJper tank),5 storage tanks for chemicals(capacity 0.5 mJ per tank), 2 mixing reactors(capacity0.5 mJper reactor), 1 storagetank for supernatant solution (capacity 1 mJ), and 1 storagetankforsludge (capacity 1 mJ). PENDAHULUAN Limbah kimia-radiOc1ktif (LKR) cair PPT A- Serpong timbul dari fabrikasi elemen bakar nuklir, produksi radioisotop, pengolahan limbah daDdekontaminasi, dan berbagai penelitian. c. Limbah radioaktif cair asam kuat hampir tanpa garam : Limbah ini dihasilkan dari proses ekstraksi larutan nitrat gagalan. Laju pembentukannya 400 Vth, mengandung HNO3 2-3 N, daD mNO3 daD AI(NO3)3 kadar rendah. d. Limbah radioaktif cair campuran : Sebagian besar limbah ini adalah larutan bekas pencucian gas buang, mengandung mOH daD sedikit mNO3 yang terbentuk dari pelepasan gas NOx serta sedikit mF. Laju pembentukannya 2.750 Vth. Dalam limbah ini tercampur pula cairan pel, sisa dekontaminasi lantai, bocoran daD lain-lain yang telah dijernihkan dengan filtrasi daD dianalisis bahwakadarU di dalamnya < 50 mg/!. Dari fabrikasi elemen bakar timbul antara lain: a. Limbah Kimia-Radioaktif korosif : Limbah ini terjadi ketika UF 6 dan/atau UO2(NO3)2 dikonversikan menjadi Ammonium Uranil Karbonat (AUK). Limbah tersebut mengan- dung fluor 19.430 ppm daD uranium < 50 mg/l, laju pembentukannya 1000 11th. b. Limbah radioaktif cair basa blat. dengan kadar garam menengah : Limbah ini terbentuk ketika gagalan U yang mengandung Al dilarutkan dalam larutan NaOH untuk mengambil AI. Laju pembentukannya 250 Vth, kadar NaOH :t 20% berat daD kadar NaAIO2 bervariasi. Dari produksi radioisotop timbul limbah cair uranium yang mengandung ~OH dari pembuatan targetU-235 (aktivitas 10-6 Citm3, laju pembentukan 400 Vth), limbah cair dari produksi 288

Transcript of RANCANGAN UNIT PENGOLAH LIMBAH …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File...

ISSN 1410-1998 Pro.ridi"g Pre.re"ta.ri Ilmiah Daur Baha" Bakar NuklirPEBN-BATAN.Jakarta 18-19Maret 1996

RANCANGAN UNIT PENGOLAH LIMBAH RADIOAKTIF CAIRSECARA KIMIA P P T A -SERPONG

Zainus Salimin, Edo Walman, Puji Santoso,Sugeng Pumomo, Sugito, Suwardiyono, Wintono

Pusat Teknologi Pengolahan Limbah R.1dioaktif

ABSTRAK

RANCANGAN UNff PENGOLAH LIMBAH RADIOAKTIF CAIR SECARA KIMIA P P T A -SERPONG.Telah diJ1lJ1cang unit pengolah limbah radioaktif cair secara kirnia dari fabrikasi bahan bakar nuklir dan produksiradioisotop. Rancangan didasarkan pada karakteristik limbah cair dari proses konversi uranium fluorida menjadianunonium uranil karbonat pada fabrikasi bahan bakar, yang mengandung ion fluorida yang bersifat korosif. Tahapanprosesnya meliputi pengendapan ion fluorida dengan kalsium hidroksida, sisa ion fluorida dalam beningandikoagulasikan dengan tawas, daJl akhimya digunakan resin polimer WWS 116 untuk pengendapan ion fluorida yangmasih tertinggal dalam beningan akhir. Unit proses basil rancangan terdiri dari peralatan-peralatan utama antara lain3 buah tangki penampung limba11 cair mentah kapasitas masing-masing 1m), 5 buah tangki penampung bahan kimiakapasitas masing-masing 0,5 m), 2 buah reaktor pengadukan kapasitas masing-masing 0,5 m), I buah tangkipenampung beningan kapasitas 1m), dan I buah tangki penaJnpung endapan kapasitas 1m).

ABSTRACT

DESIGN OF CHEMICAL TREA7MENf UNIT FOR RADIOACTIJ'E LIQUID WASTES IN SERPONGNUCLEAR FACILITIES. The chemical treatment unit for radioactive liquid wastes arising from nuclear fuelfabrication, radioisotopes production and radiometallurgy facility has been designed. The design of chemicalprocessing unit is based on the characteristics of liquid wastes containing fluor from uranium fluoride conversionprocess to ammonium uranil carbonat on the fuel fabrication. The chemical treatment has the following process steps..coagulation-precipitation of fluoride ion by calcium hydroxide coagulant, separation of supernatant solution fromsludge, coagulation of remaining fluoride on the supernatant solution by alum, separation of supernatant fromsludge, and than precipitation of fluor on the supernatant by palimer resin WWS 116. The processing unit iscomposed of 3 storage tanks for raw liquid wastes (capacity 1 mJ per tank), 5 storage tanks for chemicals (capacity0.5 mJ per tank), 2 mixing reactors (capacity 0.5 mJ per reactor), 1 storage tank for supernatant solution (capacity1 mJ), and 1 storage tankforsludge (capacity 1 mJ).

PENDAHULUAN

Limbah kimia-radiOc1ktif (LKR) cair PPT A-Serpong timbul dari fabrikasi elemen bakarnuklir, produksi radioisotop, pengolahan limbahdaD dekontaminasi, dan berbagai penelitian.

c. Limbah radioaktif cair asam kuat hampirtanpa garam : Limbah ini dihasilkan dariproses ekstraksi larutan nitrat gagalan. Lajupembentukannya 400 Vth, mengandung HNO32-3 N, daD mNO3 daD AI(NO3)3 kadarrendah.

d. Limbah radioaktif cair campuran : Sebagianbesar limbah ini adalah larutan bekaspencucian gas buang, mengandung mOHdaD sedikit mNO3 yang terbentuk daripelepasan gas NOx serta sedikit mF. Lajupembentukannya 2.750 Vth. Dalam limbah initercampur pula cairan pel, sisa dekontaminasilantai, bocoran daD lain-lain yang telahdijernihkan dengan filtrasi daD dianalisisbahwa kadar U di dalamnya < 50 mg/!.

Dari fabrikasi elemen bakar timbul antaralain:a. Limbah Kimia-Radioaktif korosif : Limbah ini

terjadi ketika UF 6 dan/atau UO2(NO3)2dikonversikan menjadi Ammonium UranilKarbonat (AUK). Limbah tersebut mengan-dung fluor 19.430 ppm daD uranium < 50mg/l, laju pembentukannya 1000 11th.

b. Limbah radioaktif cair basa blat. dengankadar garam menengah : Limbah ini terbentukketika gagalan U yang mengandung Al dilarutkandalam larutan NaOH untuk mengambil AI. Lajupembentukannya 250 Vth, kadar NaOH :t 20%berat daD kadar NaAIO2 bervariasi.

Dari produksi radioisotop timbul limbah cairuranium yang mengandung ~OH daripembuatan target U-235 (aktivitas 10-6 Citm3, lajupembentukan 400 Vth), limbah cair dari produksi

288

Prosiding Presentasl /lmiah Daur Bahan Bakar NuklirPEBN-BATAN, Jakarta 18-19Maret 1996

Mo-99 yang mengandung Alpha-Benzoil Oksin(aktivitas 230 CU60 I, waktu luruh 60 hari, lajupembentukan 720 Vth), limbah cair yang me-gandung HCI, HNO3 daD H2SO4 (aktivitas 10.2Ci/m3, laju pembentukan 48 m3/th), daD limbahcair biologis dari kandang binatang (aktivitas 10.2Ci/m3, laju pembentukan 24 m3/th).

aluminium [AI2(SO4h'~)2S04.24H2O] danflokulasi partikel koloidal dengan polimer WasteWater Softener (WWS 116).

Pada tahap pertama, pH limbah diaturWngga pH optimum 8 bagi pengendapan kalsiumfluoridat, selanjutnya ditambahkan kalsiumhidroksida. Reaksi pengendapannya adalah:

Dari pengolahan lirnbah daD dekontaminasijuga timbul limbah deterjen dari pencucianpakaian (aktivitas 10.5 Ci/m3 daD lajupembentukan 100 m3/th). limbah asam nitratpenghilang kerak (aktivitas 10.4 Ci/m3. lajupembentukan 2 m3/th). limbah asam daD basapendekontaminasi (aktivitas 10-5 Ci/m3. lajupembentukan 2 m3/th) daD lain-lain.

2 NH4f + Ca(OH):z .CaF2 J. + 2 ~H

Pengendapan ion fluorida sebagai kalsiumfluorida dibatasi oleh harfa kelarotan endapantersebut sebesar 16,6 mg/I , masih terdapat sisaion fluorida dalam limbah, kadarnya diturunkanlagi dengan penambahan tawas feri atau tawasaluminium karena inti floknya bersifat elektro-positif sehingga dapat menarik ion-ion fluorida.Pembentukan flak pacta tahap inipun mem-utuhkan kondisi yang tepat sehingga pH hamskembali diatur pacta harga optimumnya, yaitu pH10 -11.

Kegiatan penelitian juga menimbulkanlimbah dengan kandungan bahan yang bervariasi,misaInya dari penelitian proses pengolahanlimbah, dekontaminasi, keselamatan kerja radiasidan lingkungan, metalurgi, dan lain-lain.

Limbah cair tersebut di alas umumnyabersifat korosif, tidak dapat diproses secaraevaporasi. Limbah radioaktif cair yang dapatdievaporasi di PTPLR hams memenuhi kriteria :10-6 < aktivitas ~ 2 x 10.2 Ci/m3, kadar ekstrakkering ~ 5 g/J, kandungan khlorida ~ 0,1 g/J, pH6 -7 dan tidak mengandung bahan organikdan/atau anorganik yang volatil, mudah meledakdan korosifterhadap SS 316 L.

Partikel-partikel koloidal dari feci ataualuminium dengan mantel ion fluorida dapat lebihcepat terhimpun dengan penambahan flokulanberupa bahan polimer/kopolimer organik.Flokulan polimer WWS 116 yang digunakan,yaitu suatu kopolimer akrilamida yang merupakanflokulan kationik. Dengan penambahan ini,partikel-partikel koloidal akan dihimpun dandinetralisir muatannya membentuk flok-flok yangbesar untuk kemudian mengenap.

Mengingat sifat korosif limbah, perludilakukan pengolahan limbah cair secara kimiauntuk menetralkan dan/atau mengendapkan bahankorosif, radionuklida, dan bahan penggangguyang lain. Suatu unit proses kimia pengolahlimbah cair berkapasitas sesuai jumlah limbahyang ditimbulkan diperlukan, sehingga dilakukanperancangan "Unit Pengolah Limbah RadioaktifCair Secara Kimia PPTA -Serpong".

Sesuai komposisi limbah, dalam rangkaianproses tersebut terjadi pula reaksi :

DASAR-DASAR PERANCANGAN

Proses Pengolahan Secara Kimia yang Dipilih

Rancangan unit proses didasarkan padakarakteristik limbah yang paling korosif yaitulimbah fluor kadar 19,430 ppm.

-Pengendapan ion kompleks uranil karbonatsebagai kalsium uranil karbonat :[UO2(CO3)3] 4. + 2 Ca(OH)2 ~

Ca2[UO2(CO3)3]J. + 4 Off-Pengendapan kalsium karbonat :

CNH4hCO3 + Ca(OHh ~ CaCD3 .I. + 2

~H-Pengendapan aluminium hidroksida :6 ~OH + AlnSO4)3 ~ 2 Al(OH)3 J.

+ 3 ~)2S04Skema pemisahannya adalah sebagai berikuttertera pacta gambar 1.

Urut-Urutan ProsesTujuan pengolahan limbah cair tersebutuntuk menghilangkan sifat korosifnya denganmenurunkan serendah mungkin kadar ionfluorida, melalui rangkaian proses pengendapanfluorida sebagai kalsium fluorida, koagulasi daDpenyerapan (sorpsi) sisa fluorida dengan tawasferi [Fe2(SO4)3.<NH4)2S04.24H2O) atau tawas

Proses pengolahan LKR cair dilakukanmelalui tahapan sebagai berikut (Iihat Gambar I):I. Homogenisasi daD pengaturan pH limbah

dalam reaktor pengadukan pertama.

289

Prosiding Pritsentosi ll",iah Daur Bahan Bakar NukIirPEBN-BATAN. Jakarta 18-1 9 Maret 1996

Beningan : .Partikel Koloidal

EndaRan:AI(OH)3

+ Polimer WWS 116

[=~~~~J .[~~~~~~ ]

Gambar 1. Skema pemisahan fluorida

-Volume bagian hemispheris =

~Hh(3R 2 +H~) dimana Hh = tinggi bagian

hemispheris daD R = jari-jari tangki.

p{H-I)DTebal tangki =24fE

2. Penambahan bahan pengenap kalsiumhidroksida, dilanjutkan pengadukan

3. Pengenapan, dan pengaliran beningan kereaktor pengadukan kedua.

4. Penambahan koagulan tawas feri amoniumsulfat atau tawas aluminium sulfat dalambeningan dilanjutkan pengadukan, dankemudian pengenapan dan pemisahan sludgedari beningan.

S. Penambahan flokulan polimer WWS 116 kedalam beningan dilanjutkan pengadukan.

6. Pengenapan sludge kemudian pengaliranbeningan ke tangki penampung beningan.

7. Pengaliran sludge daTi reaktor pengadukanpertama dan kedua ke tangki penampungsludge.

(3)di mana: p = densitas cairan dalam tangki

( * ) , H = tinggi cairan dalarn t.wgki (ft),

D = diameter tangki (ft), f = efisiensisambungan pengelasan, E = tensile-strength dari

platPersarnaan-Persamaao uotuk Peraocaogan Alat

Persamaan mencari ukuran tangki 6

Persamaan menta" tenaga ~!!gadukan1fVolume tangki bentuk silinder = -02 X H

4( m3) (1)

di mana D = diameter tangki (m), H = tinggi

tangki (m)

Tenaga pengadukan dicari dari rumus~fjJ(N Fr ) m n 3 (D 8 ) 5 P

p=

1 7l" 2Volume bagian bentuk kemcut = -x -0

3 4

gcdengan : ; = fungsi tenaga, n = kecepatan putaranimpeller (rps), D. = diameter impeller (dm), p =densitas fluida (g/cm1, NFr = bilangan Froude

n20. , m = konstc..nta

x t (2)di mana D = diameter penampung, t = tinggi

bagian cone =g

290

(~)

Prosiding Presenlasi Ilmiah Daur Bahan Bakor NuklirPEBN-BATAN, Jakorta 18-19Maret 1996

Tabel 1. Jenis material dan kapasitas alat terpilih

Dalam sistem aliran biasanya terdapat kran(valve), elbow,flange, daD jenis-jenisfitting yanglain, untuk perhitungan harga L total diberikandata panjang ekivalen valve daD berbagai rnacamfitting seperti ditunjukkan Gambar 4. Dariper5<'1maan (6) dapat dihitung harga -Wp.

PERHITUNGAN RANCANGAN ALAT.uflllida Penentuan Kapasitas Alat

Persamaan mencari daya pompa

Daya pompa dihitung melalui perhitungan neracatenaga pada sistem aliran, persamaan yang biasadigunakan adalah persamaan Bernoulli2.6 :

Jumlah total limbah yang timbul per tabunadalah 130 m3. Dianggap dalam 1 tabun ada 260han kerja, maka setiap han unit proses harusdapat mengolah 0,5 m3 limbah cair tersebut.Diambil kapasitas disain peralatan seperti padaTabel 1 :

Penentuan Tata Letak Alat

-W _PIp--+

p~+~+ZI-FI2p 2g

2Y2 +Z2

Unit proses kimia pengolah limbahdirencanakan ditempatkan di GedungDekontaminasi, pada daerah tangki penampunglimbah. Berdasarkan keadaan ruangan yang ada,ditentukan tata let.1.k seperti pada Gambar 2 daD 6.

-

2g

(6)

dengan : P = tekanan. Angka-angka 1 dan 2menunjukkan lokasi-lokasi 1 dan 2 pada sistemaliran, V = kecepatw linier, Z = elevasi(ketinggian), F = tenaga yang hilang karena friksi,W p = tenaga pompa, g = percepatan gravitasi, p =

densitas.

Perhitungan Tangki Penampung Limbah

Diambil bentuk tangki silindris, bagian dasardan alas bentuk hemispheris. Volume I m3Diambil ukuran t.:mgki sebagai berikut : Tinggitangki = H, tinggi bagian silinder = H. = 0,8 H,tinggi bagian hemispheris = ~ = O,IH. Diametert.:'lngki = D = 0,6 H ---)- Jari-jari R = 0,3 H

Permukaan cairan maksimum ditetapkan sampaibagian alas silinderVolume tangki = volume silinder + volume bagian

hemispheris1cD2

4=e

Kekasaran pipa -merupakan fungsi diameter0

dan jenis pipa, dilihat dari Gambar 3.

291

Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar NuklirPEBN-BATAN. Jakarta 18-19 Maret 1996

= 0,22608 H3 + 0,01465 H3 --+-1000 dm3 = 0,2407 H3

H = 1610 mm, HI = 1290 mm, Hh =160 mm, D = 970 mm

Selanjutnya rancangan tangki penampung limbahdapat di1ihat pada Gambar 7. Diambil tebal tangki 2 rom. Skema tangki

pengadukan dapat dilihat pada Gambar 9.

Perhitungan Tangki Penampung Bahan KimiaJenis daD Dimensi Pengaduk

Diambil bentuk tangki silindris denganbagian alas daD bawah hemispheris, volume = 0,5m3 .Diambil ukuran tangki sebagai berikut :Tinggi total = H, tinggi bagian silindris = H. =0,8H, tinggi bagian hemispheris = Hh = O,IH.diameter = D = 0,6HVolume tc1ngki =

nD2 1t4H. +6Hh{3R2 +H~} --+ 500 dm3

= 0,2407 H3H = 12,756 dIn = 1275,6 mm --+

Dipakai tinggi tangki 1340 mmH. = 1020 mrn .D = 765 mrn. HII =

1340 -1020

Dipilih jenis pengaduk propeller standar 3blade dengan pertimbangan3.7: volume reaktorpengadukan kecil (0,5 m3), viskositas limbahmentah rendah (1,04 cp.), pada penambahanlarutan kimia tidak terjadi perubahan viskositasyang besar, reaksi koagulasi memerlukanpengadukan cepat (rpm tinggi).Dipakai propeller yang berdiameter = 1/3diameter tangkiD. = 1/3 D = (1/3)(78,17 cm) = 26 cm = 0,85 ft

Perhitungan Tenaga Pengadukan

Kecepatan putaran pengaduk ditetapkan :-untuk tahap pengadukan cepat (flash mixing) n =300 rpm (5,00 rps) -untuk tahap pengadukanlambat (gentle mixing) n = 50 rpm (0,83 rps)

= 160 mm2

Spesifikasi tangki penampung bahan kimia dapatdilihat pada Gambar 8.

Tenaga Pengadukan untuk Pengadukan CepatPerhitungan Reaktor Pengadukan

Bilangan Reynold,NRe

(26cm)2 (5s-1 X 1,0247 g/ an3)

Digunakan bentuk tangki silindris volume 0,5 m3dengan bagian dasar konis.Diambil ukuran tangki sebagai berikut :Diameter: D. tinggi silinder: H. tinggi bagiankonis: t = 0,2 H. tinggi total: T = 1,2 H = 1,5 D. H

5=-D4

= 333.027,50=(1,04.10-2}g/cm.s

flD2

4Volume taogki: =

1103 dm3 = -7zD3

3D=781,7mm=2,56ft, H=977,1 mm=3,21 ftdaD t = 195,4 mm = 0,64 ft.

Tebal tangki dihitung sebagai berikut : TebaJ

p(H-I)D-

(948.864,58 grcmfs24fE

di mana: p = densitas limbah = 63,9125 Ib/ft), f= 0,85, E = 12.960.000 Ib/rt2

= 92,97 Watt(10.206,16) Watt/grcm S-I

292

Prosiding Presentasi Ilmiah DOur Bahan Bakar NuklirPEBN-BATAN, Jakarta 18-19Maret 1996

Untuk pengadukan lambatNRe=

HP pompa =

-=~ ~ (Z2.1bX1.~VI.grrlX{JImtfs ~~I7 \\It";51g~ ";51g~Maka untuk pengumpanan limbah cair ke reaktor

dipergunakan pompa sentrifugal dengan dayakeluaran ::!: 300 Watt.

Perhitungan Tenaga Pompa Beningan

Perhitungan Tenaga Pompa Pen gum pan Limbah

P daD V di titik 1 maupun 2 adatah sarna. Bilatitik 1 dipakai sebagai bidang referensi, maka :

-Wp= ~+FI2 ---~=555cmDebit tarutao ditetapkan 0,00125 m3/s, diameterviva 1" (0,0254 m)

Posisi tangki limbah, pompa, reaktorpengadukan dan sistem pemipaannya dirancangseperti Gambar 5, maka tenaga keluaran dapatdihitung sebagai berikut :Panjang pipa = (210 + 40 + 165 + 365 + 30 +30)cm = 820 cm

Dari Gambar 4. Standar elbow tjJ 1" ~ Lei = 2,7

ft, Globe valve tjJ 1" ~ Le2 = 28 ft, sehingga

dapat dihitung panjang ekivalen total dari sistempengumpanan limbah cair :5 standar elbow tjJ I" = 5 x 27 = 13,5 ft.

5 globe valve tjJ 1" =5x28=140.0ft. +lumlah : 153,5 ft (46,79 m)Panjang total = 8,20 + 46,79 = 54,99 m

Pers.'\maan Bernoulli:P y2 e",c- P y2

I 1 2+-1-+Z~

Vl2 = (0,00125 mJ/sX7t/4)-1(0,0254 m)-2 = 2,47 mls

+ZI -F12p "P 2g P 2g

P daD V pada titik 1 maupun 2 adalah 5<1ma. Bilatitik 1 dianggap berada pada bidang referensi,maka: -Wp = Z2 + F12, Z2 diperhitungkan dari

ujung pipa limbah bagian penghisapan, sehingga :V12 = Q (7t/4)-1 D-2 = (0,00125 m3/s)(7t/4)-1(0,0254 m)"2 = 2,47 m/s

-w =-~+--:-

-Wp=5,55+17,2 =22,75m

HP pompa

293

Pro.fiding Pre.fenla.fi Ilmiah Daur Bahan Bakor NuklirPEBN-BATAN. Jakarta 18-19 Marel1996

DAFrARPUSTAKA

Digunakan pompa sentrifugal dengan dayakeluaran :f: 250 Watt.

Perhitungan Tangki Penampung Sludge (LumpurEndapan)Diambil tangki bentuk silinder, bagian dasarkonis, bagian atas hemispheris, volume = 1 m3Diambil ukuran tangki: Diameter = D. tinggisilinder = H = 5/3D, tinggi cone = t = 0,2 H.Volume tangki = volume silinder + volume cone

flD2 IflD2=-H+--t

4 3 4= 1,3083 D3+ 0,0523 D3 -+ 103 dm3

= 1 3606 D3,Digunakan D = 1.100 rom. t = 300 mmSkema tangki penampung lumpur endapan dapatdilihat pada Gambar 10.

SIMPULAN

I. SALIMIN, Z., "Proses Kimia PengolahanLimbah Korosif Radioaktif dari FabrikasiBahan Bakar Nuklir", Presentasi IImiahPenelitian Dasar IImu Pengetahuan danTeknologi Nuklir, PPNY, Yogyakarta, 25-27April 1995.

2. BROWN, G.G., "Unit Operation", 14th Ed.,lohn Willey and Sons Inc., 1978.

3. FAIR G.M., et al., "Water and WastewaterEngineering Description", Volume 2, lohnWilley and Sons Inc., New York, 1968.

4. Mc. CABE W.L., "Unit Operation of Chemica)Engineering", 3th Ed., Mc. Graw-Hill,Kogakusha Ltd.

5. IAEA, "Chemical Precipitation Processes forthe Treatment of Aqueous Radioactive Waste",Technical Report Series No. 337, Vienna,1992.

6. PERRY, R.H., "Chemica) EngineersHandbook", 6th Ed., Mc. Graw-HillInternational Edition, 1984.

7. COULSON, IM., "Chemical Engineering",Vol. I, 4th Ed., Pergamon Press PublishingCo., Oxford, 1990.

8. BROWNEL, L.E., "Process EquipmentDesign, Vessel Design", Ith Ed., lohn Willeyand Sons, Inc., New York, 1959.

TANYAJAWAB

1. Marwoto.Mohon dijelaskan cara memasukkan bahan

kimia dari luar ke dalam tangki yang disebelahatas, apakah menggunakan pompa ataudengan gravitasi ?

Zainus Salimin.Bahan kimia yang berupa cairan dimasukkan

ke dalam tangki penampung denganmenggunakan penampung dan pompaportable. Bahan kimia padat dimasukkanlangsung ke dalam tangki, kemudiandilakukan pelarutan.

1. Untuk mengolah limbah kimia-radioaktif 130m3/th yang timbul dari PPTA-Serpongdjperlukan Unit Proses Kjmia PengolahLimbah.

2. Rancangan unit proses didasarkan padakarakteristik limbah yang paling korosif yajtudari proses konversj uranium fluorida menjadjammonium uranil karbonat pada fabrikasibahan bakar MTR yang mengandung ionfluorida.

3. Unit proses dirancang untuk operasipengendapan bertingkat, sesuai basilpenelitjan untuk limbah fluor tahapanprosesnya meliputi pengendapan ion fluoridadengan kalsium hidroksida, sisa ion fluoridadalam beningan dikoagulasikan dengan tawas,dan sisa fluomya diendapkan lagi dengan resinpolimer WWS 116.

4. Unit proses basil rancangan terdiri dariperalatan-peralatan utama sebagai berikut : 2buah tangkj penampung limbah cajr mentahkapasitas masing-masing 1 m3, 5 buah tangkipenampung bahan kimia kapasitas masing-masing 0,5 m3, 2 buah reaktor pengadukankapasitas masing-masing 0,5 m3, 1 buahtangki penampung beningan kapasitas 1 m3,dan 1 buah tangki penampung endapandengan kapasitas 1 m3.

2. Ghaib Widodo.Kami illfonnasikan kepada Saudara bahwa

efluen dari IPEBRR sementara inikonsentrasinya telah diturunkan dari <50mgU/l menjadi <5 mgU/l.

.Mohon komentar Saudara mengenaiperhitungan ten tang kritikalitas, karena dalamperancangan tangki daD letak (isometri) tidakdisi nggu ng/dibicarakan.

294

Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar NuklirPEBN-BATAN. Jakarta 18-1 9 Maret 1996

Mohon dijelaskan bagaimana hasil U yangtelah dipungut. apakah akan dikembalikan keIPEBRR.

Zainus Salim in.Pada perancangan pengolahan limbah telah

dipertimbangkan tentang penentuan kualitasbahan/material yang akan digunakan untukperalatan daD sistem pemipaan limbah. Kamiinformasikan bahwa jenis pipa yang dipilihadalah stainles steel 316L yang diperuntukkanpada pemipaan basil pekatan. sedangkanuntuk limbah mentah daft beninganmenggunakan stainles steel 304.

4. Mudiar Masdja.Mohon diinformasikan kepada kami tentang

konsentrasi Ca(OH)2 dan konsentrasi tawasyang digunakan.

.Berapa volume air buangan bebas flurida danberapa berat limbah padat yang akan diperolehdari 0,5 M3/h limbah kirnia radioaktif cairyang akan diolah.

Zainu. Salimin.Kami tidak meninjau kadar U, karena yang

ingin ditanggulangi adalah aspek korosifitas.Namun demikian, kami bersykur karena kadarU sekarang menurun mcnjadi <5 mg/I,sehingga kadar U dalam beningan menjadisemakin kecil.

.Faktor kritikalitas diabaikan tidakdiperhitungkan, karena volume limbah yangkami miliki relatif kecil. Selain itu, limbahtersebut kemungkinan akan dicampur denganlimbah lain, yaitu limbah yang sejenis ditinjausecara kimia. Dengan demikian konsentrasi Uyang terdapat di dalam limbah relatif kecilsekali

.Hasil U yang telah dipungut akan terkumpuldalam bentuk endapan dan sclanjutnya akandilakukan disolidifikasi.

3. Sucipta.Mohon penjelasan Saudara mengenai

bahan/material dari alat yang akan digunakanuntuk mengantisipasi sifat korosif limbah,karena dalam rancangan pengolahan limbahterdapat kandungall F dan alat tcrsebut akandioperasikan hampir setiap hari. Selain itu,kita ketahui pula bahwa F akan bersifatkorosif. Dengan demikian perludipertimbangkan bahalt/material yang akandigunakan untuk perancagan alat limbah.

Zainus Salimin.Konsentrasi Ca(OH)2 yang digunakan 1,3

mole/1 pada pH 8, dan diperoleh penurunankadar fluor 99,97 %, sedangkan konsentrasitawas yang diglmakan adalah 12,5 g/50mllimbah pada pH 10,57,dan diperolehpenurunan kadar flour 99,53 %.

.Percobaan yang telah dilakukan terdahulumemberikan basil harga perbandingan volumesludge terhadap beningan. Berikut ini kamisampaikan data teknis faktor reduksi volumepercobaan proses pengendapan, yaitu :-Faktor reduksi volume proses pengendapan

flour menjadi endapan CaF2adalahl,55-Bila sekali operasi pengolahan diolah 400 1

limbah, maka volume endapannya adalah(Ve) = 1/1,55 x 400 1 = 260 I.

295

A..Oi_D.~~I 0.2 0.4 06 1 Z 4& 10 2021

'u

Gambar 3. Harga kekas8I'8D relatifsebsgai filllgsi dari diameterdan jenis pips

G8mb8r 4 PanjBDg ekivalen valve dan

berbagai macmn fitting

G8Inbar 5. Faldor fiiksi sebagai fimSSi d8ri Bilangan Reynold denganparameter kekasaran relatif

297

298

_.~

~.

.,."':;'-:::;'I "-;

0,1

111-I;.

,4ii,"jrJ!'I'p

., --i'l!

Ii!I

I.1"

! 1:1

I I"

I I:,1!'IC

'

U

II~:

~II~!lL-

...,..~

1

0Imb.6

I~)

0.-,. 7 S

k- ~

-lim

b- kim

i. rodiooldif owjr

~

1

pros..

P'"80lahm

~

]Ii1 iI:

IKETnANGAH -

~ --~ ~ 88Ii.-ic8x.- OJ aJ. BII.. SS 304. ,... J PI s.,.;.. w-

n;tI6q~I P! a 0.-'-

0 8 st- t8Is"i p~ bMm kimi.

1-\ ~w..- ":01*-IP2 s..,.;., w- P7 : 01* r.a-IP7 a--K-.- ":01*-~ a..ydI ,,: 0 za- ,,: 01* za-75 : M8boIoPIO: 0-.. s no: 01*..

o.--IOSk- ~ p~ I~ 0DcIII-

299