PENURUNAN DEBU PADI MENGGUNAKAN WET CRUBBERmmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS XIII/MTL/06....

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XIIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 5 Pebruari 2011

PENURUNAN DEBU PADI MENGGUNAKAN WET CRUBBER

Abdul Haris* dan Nieke KarnaningroemProgram Pasca Sarjana Teknik Lingkungan

Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITSKampus ITS Sukolilo Surabaya 6011

*e-mail: [email protected]

ABSTRAK

Debu padi yang terhirup oleh pekerja penggilingan padi dapat mengakibatkangangguan fungsi paru. Semakin lama pekerja terpapar debu padi semakin menurunfungsi parunya. Salah satu cara untuk menghilangkan debu padi menggunakan wetscrubber. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji kemampuan wet scrubber untukmenurunkan debu padi meliputi pengaruh bed, perbedaan tekanan, dan jumlah kolom.

Penelitian ini diawali dengan analisis pendahuluan meliputi berat gabah yangdimasukkan setiap running untuk mengetahui berat debu yang terlepas setiap running.Terdapat tiga variabel penelitian yang digunakan yaitu variasi media bed, variasitekanan, dan variasi jumlah kolom. Variasi media bed meliputi bed berpori 2 mm, 3mm, dan 4 mm. Variasi tekanan 20, 30, dan 40 psi. Variasi jumlah kolom adalah 1kolom, 2 kolom, dan 3 kolom. Pengulangan sebanyak 5 kali untuk setiap variasi.Parameter yang diperiksa adalah berat debu sebelum dan sesudah running wet scrubber.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa diameter bed 2 mm memiliki efisiensipenurunan debu padi rata-rata sebesar 87, 52 %, diameter bed 3 mm sebesar 76,76 %,dan diameter bed 4 mm sebesar 74,06 %. Jumlah 1 kolom memiliki efisiensi penurunandebu padi rata-rata sebesar 76,21 %, 2 kolom sebesar 78,49%, dan 3 kolom sebesar83,64 %. Tekanan 20 psi memiliki efisiensi rata-rata penurunan debu padi sebesar 78,73%, 30 psi sebesar 81,94 %, dan 40 psi sebesar 77,66 %

Kata kunci: wet scrubber, debu padi, media bed, perbedaan tekanan, jumlah kolom

PENDAHULUAN

Debu padi yang terhirup oleh pekerja penggilingan padi dapat mengakibatkangangguan pada fungsi paru (Achmad, 2004). Semakin lama pekerja terpapar debu padisemakin menurun fungsi parunya (Susanto 1996). Ini menunjukkan bahwa debu yangdihasilkan dari proses pemecahan kulit padi perlu dihilangkan.

Salah satu cara untuk menurunkan debu adalah menggunakan wet scrubber.Strock dan Gohara (1994) mengatakan kinerja wet scrubber dipengaruhi oleh tekananudara pada cairan yang disemprotkan melalui nozzle. Jumlah tingkatan sprayer jugamemengaruhi efisiensi wet scrubber (Kencanawati, 2007).

Sebagian besar debu padi berukuran lebih dari 10 mikron. Apabila debuberukuran lebih dari 10 mikron dapat dikategorikan sebagai debu kasar (Mukono,2005). Scrubber efisien menurunkan partikel yang berukuran lebih besar dari 2 m(Keshavarz dkk, 2008).

Dari latar belakang tersebut ingin dipelajari bagaimana penurunan padimenggunakan wet scrubber pada perbedaan bed, perbedaan tekanan, dan perbedaanjumlah kolom.

mailto:[email protected]


ISBN : 978-602-97491-2-0D-6-2

METODA

Alat dan BahanAlat yang digunakan meliputi (1) wet scrubber (2) kompresor peniup debu padi

(3) kompresor pemberi tekanan pada air (3) pressure gauge (4) tabung air bertekanan (5)tabung penampung kotoran (6) tabung penangkap debu outlet, (7) timbangan. Bahanyang digunakan meliputi padi, debu padi, air, kertas saring, dan udara.

BedBed yang digunakan berbentuk lingkaran 5,5 cm didalamnya disusun sedemikian

rupa selang pelastik dengan lubang 2 mm, 3 mm, dan 4 mm (Gambar 1).

Gambar 1: Bed yang Digunakan Pada Penelitian

Cara Kerja Wet ScrubberGambar 1 menampilkan desain penelitian. Proses pelepasan debu padi dilakukan

dengan memasukkan padi kering giling ke dalam tabung pemisah debu padi. Udaradialirkan ke dalam tabung pemisah debu padi dari compressor pemompa debu.

Valve 1

Valve 2

Valve 3

TabungAir

BertekananTabungPenampung

Kotoran

Compressor Pemompa Debu

Compressor Pemompa Air

Tabung

Penangkap

Debu

Outlet

PressureGauge

Pressure Gauge

Bed

Bed

Bed

Nozzle

Nozzle

Nozzle

Kolom

Kolom

Kolom

Diameter5,5 cm

15 cm

15 cm

15 cm

Tabung Pemisah Debu

Gambar 2. Desain EkperimenSaat udara mengalir dalam wet scrubber, kecepatannya menurun karena

bersentuhan dengan bed. Selain mengalami perlambatan aliran vertikal, partikel debu

a

b c


ISBN : 978-602-97491-2-0D-6-3

dibasahi embun yang dipercikkan dari nozzle. Percikan air yang membasahi bedmembuat ikatan antar partikel debu, sehingga meningkatkan berat jenis yang akhirnyamenempel pada media bed. Air yang disemprotkan melalui nozzle berasal dari tabungair yang telah diberikan tekanan udara menggunakan compressor. Debu yang larutdalam air ditampung pada tabung penampung kotoran.

Karena adanya tekanan dari compressor pemompa debu melalui tabung pemisahdebu padi, lama kelamaan udara yang telah tersaring pada bed akan keluar melaluioutlet wet scrubber yang terletak di bagian atas. Pada outlet wet scrubber diletakkansedemikian rupa pipa PVC yang menghubungkan outlet dengan tabung penangkap debuoutlet wet scrubber. Debu dari outlet wet scrubber tertangkap dengan air. Selanjutnyaair ini disaring menggunakan kertas saring untuk memisahkan debu padi dengan air.

Proses ini dilakukan berulang pada tiap kombinasi jenis bed, besar tekanan, danjumlah kolom, sehingga didapat jumlah variasi sebanyak 27 variasi. Pengulangandilakukan sebanyak 5 (lima) kali, sehingga total data yang diperoleh sebanyak 135 data.

Kinerja Nozzle dan Penentuan TekananTabel 1 menyajikan kinerja sprayer yang berhubungan dengan volume air yang

dikeluarkan. Tekanan yang menghasilkan daya sebar embun yang merata adalah 10 psisampai dengan 50 psi. Untuk menentukan 3 variasi tekanan yang digunakan dilakukanuji kinerja nozzle pada tekanan 10 psi sampai 50 psi. Diperlihatkan bahwa semakinbesar tekanan volume air yang keluar semakin besar atau droplet embun yangdihasilkan semakin besar. Berdasarkan kenaikan debit yang disebabkan kenaikantekanan, diperoleh selisih debit terdekat adalah 20 ke 30 psi dan 30 ke 40 psi. Olehkarena itu besar tekanan yang digunakan adalah 20 psi, 30 psi, dan 40 psi.

Tabel 1 Kinerja Nozzle Terhadap Debit Air Tiap Menit

Tekanan (psi) 10 20 30 40 50

Debit (ml/menit)Replikasi

1 138 197 243 290 3252 145 200 244 285 3283 140 198 245 283 3284 135 198 240 285 3255 137 198 243 290 326

Rata-rata 139 198 243 287 326Kenaikan Debit 59 45 44 40

Penentuan Berat Debu Padi AwalPenentuan berat debu padi awal dilakukan dengan cara memasukkan padi

sebanyak 200 gram ke dalam tabung pemisah debu padi kemudian disemprot denganudara bertekanan 10 psi dari compressor pemisah debu. Setelah dilakukan pengulangan10 kali, maka dianggap tiap 200 gram padi akan menghasilkan berat debu padi yangtidak terlalu jauh berbeda beratnya. Dari 10 kali pengulangan didapat berat debu padirata-rata sebesar 0,0351 gr/200 gr padi. Berat rata-rata ini dijadikan asumsi berat debupadi yang masuk pada inlet wet scrubber tiap kali running.


ISBN : 978-602-97491-2-0D-6-4

HASIL DAN DISKUSI

Gambar 3 Pengaruh Bed, Kolom, Tekanan, Dan Interaksinya Terhadap Efisiensi WetScrubber

Pengaruh Bed Terhadap EfisiensiGambar 3a. menunjukkan efisiensi wet scrubber tertinggi terjadi pada tipe bed 2

mm yaitu 87,52%; 3 mm sebesar 76,76%; dan 4 mm sebesar 74,06%. Ini menunjukkanbahwa semakin kecil lubang pori bed pada wet scrubber maka semakin besar efisiensiyang didapat oleh wet scrubber. Tipe bed dengan pori 2 mm lebih rapat daripada bed 3mm dan bed 4mm, sehingga memberikan pengaruh pada efisiensi wet scrubber lebihbaik dibandingkan bed dengan pori 3 mm dan 4 mm yang oleh Ciborowski danHulewich, (1970) dikatakan bahwa peningkatan efisiensi wet scrubber disebabkanadanya perbedaan porositas pada bed.

Bed

Mea

nof

Efis

iens

i

432

87,5

85,0

82,5

80,0

77,5

75,0

Main Effects Plot (data means) for Efisiensi

Kolom

Mea

nof

Efis

iens

i

321

84

83

82

81

80

79

78

77

76


Tekanan

Mea

nof

Efis

iens

i

403020

82

81

80

79

78


Kolom

Mea

n

321

100

95

90

85

80

75

70

Bed

4

23

Interaction Plot (data means) for Efisiensi

Tekanan

Mea

n

403020

90

85

80

75

Bed

4

23


Tekanan

Mea

n

403020

85,0

82,5

80,0

77,5

75,0

Kolom

3

12


a b

c d

e f


ISBN : 978-602-97491-2-0D-6-5

Pengaruh Kolom Terhadap EfisiensiGambar 3b. menunjukkan efisiensi tertinggi dari wet scrubber terjadi pada

jumlah kolom sebanyak 3 kolom yaitu 83,64%; 2 kolom 78,49%; dan 1 kolom 76,21%.Meikap dan Biswas (2004) mengatakan bahwa pada wet scrubber yang dibuat tigatahap, efisiensi penurunan partikel akan meningkat. Kencanawati (2007) jugamelaporkan bahwa semakin tinggi jatuhan embun berarti kontak meningkat danefisiensi meningkat. Efisiensi wet scrubber juga terjadi karena selama berada dalamkolom wet scrubber, partikel debu yang bergerak ke arah vertikal menjadi basah olehaliran embun yang bergerak dari atas ke bawah. Ini menyebabkan peningkatan beratjenis debu ( Hede dkk 2007). Proses penurunan debu menggunakan wet scrubber jugamerupakan proses impaksi dan intersepsi langsung antara debu dengan tetesan air darinozzle ( Lim dkk, 2006; Boedisantoso, 2008).

Pengaruh Tekanan Terhadap EfisiensiGambar 3c. Menunjukkan bahwa efisiensi tertinggi dari wet scrubber terjadi

pada tekanan 30 psi. Peningkatan efisiensi dari 78,73 % pada 20 psi menjadi 81,94 %pada 30 psi, tetapi pada tekanan 40 psi efisiensi wet scrubber justru menurun menjadi77,66 %. Hal serupa telah dilaporkan oleh Mohan dkk (2008) mengenai penggunaantwin-fluid atomization pada spray scrubber untuk memprediksi efisiensi penurunan abupada spray tower.

Dari hasil pecobaan awal digambarkan bahwa volume air yang dikeluarkan olehnozzle pada tekanan 20 psi rata-rata 198 ml/menit, 30 psi 243 l/menit, dan 40 psi 287l/menit (lihat Tabel 1). Pemberian tekanan pada air dalam tabung akan meningkatkanratio air dan udara sehingga memberikan efek perbedaan tetesan embun, distribusitetesan (Lim dkk, 2006), laju aliran gas (debu padi) dan laju aliran cairan (Mohan dkk,2008) mempunyai peranan penting dalam menentukan efisiensi pengumpulan debu padipada wet scrubber.

Tekanan yang diberikan pada air yang dilewatkan melalui nozzle menyebabkanukuran tetesan air yang berbeda untuk tekanan yang berbeda. Ini menyebabkankeuntungan pada kinerja nozzle (Porthogese dkk, 2007), sehingga menyebabkanpenempelan antar partikel debu padi karena pembasahan oleh air menjadi lebih baik(Hede dkk, 2007). Pemberian tekanan 40 psi menyebabkan butiran embun yang keluardari nozzle lebih besar dan menyebabkan berkurangnya luas permukaan cairan yangkontak dengan debu padi melalui proses impaksi maupun diffusi.

Pengaruh Interaksi Bed – Kolom Terhadap EfisiensiGambar 3d. memperlihatkan efisiensi tertinggi wet scrubber terjadi pada

interaksi bed berpori 2 mm – 3 kolom yakni 96,34%; 2 mm – 2 kolom 81,94%; dan 2mm – 1 kolom 78,73%. Ini karenan bed berpori 2 mm memiliki rongga lebih rapatsehingga memiliki packing porosity lebih kecil (Ciborowski dan Hulewich, 1970),sedangkan 3 kolom lebih efisien dibandingkan 1 kolom dan 2 kolom (Meikap danBiswas, 2004; Kencanawati, 2007) karena luas permukaan bagian dalam dari wetscrubber 3 kolom lebih besar daripada 1 kolom dan 2 kolom, sehingga debu lebihbanyak teraglomerasi. Interaksi bed berpori 2 mm dan 3 kolom meningkatkan rata-rataefisiensi wet scrubber. Proses impaksi dan intersepsi langsung juga memengaruhiefisiensi wet scrubber (Boedisantoso, 2008).

Pengaruh Interaksi Bed – Tekanan Terhadap EfisiensiGambar 3e memperlihatkan efisiensi tertinggi pada bed 2 mm – 30 psi sebesar

91,09 %; 2 mm – 20 psi 87,54%; dan 2 mm – 40 psi 83,95%. Adanya kecenderunganpeningkatan efisiensi dari tekanan 20 psi ke 30 psi, selanjutnya menurun pada tekanan


ISBN : 978-602-97491-2-0D-6-6

40 psi disebabkan pada tekanan tersebut butiran air yang dipercikkan dari nozzlecenderung lebih besar dan tidak optimal menurunkan debu padi. Dari hasil percobaanawal diketahui bahwa volume air yang dikeluarkan oleh nozzle pada tekanan 20 psi rata-rata 198 ml/menit, 30 psi 243 l/menit, dan 40 psi 287 l/menit (lihat Tabel 1). Inimenunjukkan bahwa pada tekanan 40 psi butiran air yang keluar lebih besardibandingkan pada tekanan 20 psi dan 30 psi, sehingga mengurangi luas permukaancairan yang kontak dengan debu padi, atau proses impaksi dan diffusi berkurang,sehingga efisiensi wet scrubber turun.

Pengaruh Interaksi Kolom – Tekanan Terhadap EfisiensiGambar 3f menunjukkan efisiensi tertinggi pada interaksi 3 kolom – tekanan 30

psi yaitu 85,69%; 3 kolom – 20 psi 83,26%; dan 3 kolom – 40 psi 81,97%. Adanyapenurunan efisiensi pada saat tekanan 40 psi karena butiran air yang dipercikkan darinozzle cenderung lebih besar. Tabel 1 menunjukkan pada tekanan 40 psi butiran airyang keluar lebih besar dibandingkan pada tekanan 20 psi dan 30 psi. Mohan dkk(2008) melaporkan bahwa efisiensi pengumpulan partikel sangat tergantung padaukuran tetesan air.

Pengaruh Interaksi Bed, Kolom, dan Tekanan Terhadap EfisiensiDiameter media bed 2 mm memiliki efisiensi tertinggi 87,52% karena memiliki

pori-pori yang lebih rapat dibandingkan diameter media bed 3 mm dan 4 mm.Ciborowski dan Hulewich (1970) menyatakan semakin besar packing porosity (lubangpori) maka semakin besar persentase emisi yang keluar dari suatu scrubber. Pada sisilain, 3 kolom mempunyai efisiensi tertinggi sebesar 83,64%. Meikap dan Biswas (2004)yang menyatakan bahwa penggunaan 3 kolom lebih baik dibandingkan 2 kolom dan 1kolom. Semakin tinggi jatuhan air semakin besar efisiensi wet scrubber (Kencanawati,2007). Penggunaan 3 kolom tentu menyebabkan tinggi jatuhan embun lebih besardaripada 2 kolom dan 1 kolom. Selain itu, tekanan 30 psi mempunyai efisiensi tertinggisebesar 81,94 % karena menghasilkan ukuran tetesan embun yang terbaik. Ukurantetesan embun memegang peranan penting dalam efisiensi wet scrubber (Porthogesedkk, 2007). Penempelan antar partikel debu dan air juga disebabkan pembasahan olehair yang lebih baik (Hede dkk 2007). Jadi dapat dikatakan bahwa interiksi ketiga faktortersebut pada wet scrubber menghasilkan efisiensi terbaik untuk menurunkan debu padi(98,86%). Interaksi ketiga faktor tersebut adalah bed yang digunakan berpori 2 mm,kolom yang digunakan sebanyak 3 kolom, dan tekanan yang diberikan pada air adalah30 psi (Gambar 4).

Variasi PenelitianGambar 4 Pengaruh Interaksi Bed – Kolom – Tekanan Terhadap Efisiensi Wet Scrubber

020406080

100120e

fisiensi


ISBN : 978-602-97491-2-0D-6-7

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian dan pembahasan dapat disimpulan bahwa:1. Pengaruh perbedaan bed pada wet scrubber adalah bed dengan pori 2 mm lebih

efisien menurunkan debu padi daripada bed dengan pori 3 mm dan 4 mm.2. Pengaruh tekanan terhadap efisiensi adalah kenaikan tekanan 20 psi ke 30 psi dapat

meningkatkan efisiensi, tetapi pada penambahan tekanan dari 30 psi ke 40 psi justrumemberikan efek penurunan efisiensi pada wet scubber.

3. Pengaruh jumlah kolom terhadap efisiensi adalah penggunaan 3 kolom memberikanefisiensi lebih tinggi daripada 1 kolom dan 2 kolom.

DAFTAR PUSTAKA

Achmad.R, (2004), Kimia Lingkungan, Edisi 1, Penerbit Andi, Jogjakarta.

Achmad.A (2004), Hubungan masa Kerja Dengan Kapasitas Fungsi Paru PadaPekerja Penggilingan Padi Di Kecamatan Purwanegara Tahun 2004, Skripsi,Fakultas Kesehatan Masyarakat Universitas Diponogoro, Semarang

Assomadi.AF, (2005), Evaluasi Kinerja Spray Tower Berdasarkan PerubahanKeasaman Absorber Gas SO2, Thesis, ITS,Surabaya

Benetiz.J, (1993), “Process Engineering and Design for Air Pollution Control”,Englewood Cliffs, New Jersey.

Boedisantoso. R, (2008), Wet Collectors, Lecture handout: Teknik PengendalianUdara, ITS, Surabaya

Bologa. A,. Paur .HR, Seifert. H, Wascher.T, Woletz. K, (2009), “Novel WetElectrostatic Precipitator for Collection of Fine Aerosol”, Journal ofElectrostatics, Volume XXX hal: 1-4

Chu. CY, dan Hwang.SJ, (2005),” Flue Gas Desulfurization In An InternallyCirculating Fluidized Bed Reactor”, Powder Technology Volume 154 hal: 14 –23

Ciborowski.J and Hulewich.ZZ, (1970), “The Influence of Packing Porosity andAerosol Particle Deposition In A Scrubber”, International Journal Heat MassTransfer, Volume 14 hal: 185 – 198

Detik Finance, Produksi Padi Indonesia Tahun 2008 Capai 60,28 Juta Ton, Edisi 15Maret 2009.

Hede. PD, Bach.P dan Jensen. AD (2007), “Top-Spray Fluid Bed Coating: Scale-Up inTerms of Relative Droplet Size and Drying Force”, Powder Technology volume184 hal. 318-332

Hermana.J, Tangahu.BV, Samodra.MA, (2006), Penuntun Praktikum Metoda AnalisisPencemar Lingkungan, ITS, Surabaya

House. PK, Briens. CL, Berruti. F, dan Chan. E, (2008), Effect of Spray Nozzle Designon Liquid–Solid Contact in Fluidized Beds, Powder Technology, Volume 186hal: 89–98


ISBN : 978-602-97491-2-0D-6-8

Iriawan.N, dan Astuti.SP, (2006), Mengolah Data Statistik Dengan MudahMenggunakan Minitab 14, Edisi 1, Andi Offset, Jogjakarta

Kencanawati, (2007), Studi Kemampuan Spray Tower Untuk Penyisihan Polutan GasDari Pembakaran Bahan Bakar Industri, Thesis, ITS Surabaya

Keshavarz. P, Bozorgi. Y, Fathikalajahi. J, and Taheri.M, (2008), “Prediction of thespray scrubbers performance in the gaseous and particulate scrubbingprocesses”, Chemical Engineering Journal Vol. 140 hal: 22-31

Lee.CC, Lin.SD, (1999), Handbook Of Environmental Engineering Calculation,McGraw-Hill, New York

Lim.KS, Lee.SH, Park.HS, (2006), “Prediction for particle removal efficiency of areverse jet scrubber”, Aerosol Science Vol: 37 hal: 1826 – 1839

Meikap. BC, and Biswas. MN, (2004), “Fly-ash removal efficiency in a modified multi-stagebubble column scrubber”, Separation and Purification Technology Vol. 36 hal:177-190

Mohan.BR, Jain.RK, and Meikap.BC, (2008), “Comprehensive analysis for predictionof dust removal efficiency using twin-fluid atomization in a spray scrubber”Separation and Purification Technology Volume 63 hal: 269–277

Mohanty.CR, Adapala.S, and Meikap.BC, (2009), “Removal of hazardous gaseouspollutants from industrial flue gases by a novel multi-stage fluidized beddesulfurizer”, Journal of Hazardous Materials Volume 165 hal: 427–434

Mukono.HJ, (2005), Toksikologi Lingkungan, Edisi 1, Airlangga University Press,Surabaya

Portoghese. F, Ferrante. L, Berruti. F, Briens. C, and Chan. E, (2008), “Effect ofInjection-Nozzle Operating Parameters on The Interaction Between A Gas–Liquid Jet and A Gas–Solid Fluidized Bed”, Powder Technology Volume 184hal: 1–10

Rambali.B , Baert.L and Massart. DL. (2003), “Scaling Up of The Fluidized BedGranulation Process”, International Journal of Pharmaceutic, Volume 252hal: 197 -206.

Strock.TW, and Gohara.WF, (1994), “Experimental Approach and Techniques for TheEvaluation of Wet Flue Gas Desulfurization Scrubber Fluid Mechanics”,Chemical Engineering Science, Vol. 49, No. 24 A hal: 4667 – 4679.

Susanto.A, (1996), Hubungan Lama Terpapar Debu Padi Dengan Penurunan FungsiParu (Volume Ekspirasi Paksa Dan Kapasitas Vital) Pada Pekerja PenggilinganPadi Di Kecamatan Banyuurip Kabupaten Purworejo, Skripsi, FakultasKesehatan Masyarakat Universitas Gajah Mada, Jogjakarta

Wardhana.WA, (2001), Dampak Pencemaran Lingkungan, Edisi II, Andi, Jogjakarta.

PENURUNAN DEBU PADI MENGGUNAKAN WET CRUBBERmmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS XIII/MTL/06....

Documents

Transcript of PENURUNAN DEBU PADI MENGGUNAKAN WET CRUBBERmmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS XIII/MTL/06....