Teknologi Pengolahan Limbah Padat

Sampah Padat di Indonesia

Sampah padat di kota-kota Indonesia pada umumnya dibedakan atas sampah hayati (74%) dan non-hayati Sampah hayati : biomassa dari permukiman, pasar, atau jalan Sampah non-hayati : kertas, plastik, kaleng, logam, keramik, kaca, tekstil, karet, batere, dll. Karakteristik dan jenis komponen yang terkandung di dalam sampah padat kota bergantung pada sumber/asal sampah itu sendiri (perumahan, perkantoran, pertokoan, industri, pasar, taman kota). Hal ini sangat menentukan sistem pengelolaan dan pemanfaatannya.

Pemanfaatan sampah padat hayati pada umumnya adalah :

sampah biomassa untuk pembuatan kompos batok kelapa untuk bahan bakar, pembuatan arang dan arang aktif sabut kelapa sebagai bahan bakar, bahan baku pembuatan matras, jok mobil, keset, dll

kayu sebagai bahan bakar atau barang-barang lain yang mempunyai nilai tambah tinggikulit telur bangunan dan lain-lain sebagai bahan baku produksi bahan

tulang sebagai bahan baku pembuatan lem

Sampah padat non-hayati pada umumnya dimanfaatkan sebagai bahan baku industri :

limbah plastik sebagai bahan baku industri plastik lain

limbah aki dan batere kering sebagai sumber logam Pb dan Hglimbah kertas sebagai bahan baku pembuatan pulp limbah karet sebagai barang-barang seni atau perabot rumah tangga logam, gelas, dan masih banyak lagi sebagai bahan industri lainnya

plastik Rumah tangga kertas

industri plastik

industri pulp industri pulp dan kertas

Pasar

daur ulang bahan

logam

Pertokoan

karet

industri

gelas/kaca Industri pembuatan kompos

Jalan/taman kota

land fill

Peta alur pemanfaatan sampah padat kota di Indonesia

Usaha Pemanfaatan Sampah

Dalam upaya mendayagunakan kembali sampah padat kota, usaha pertama tentunya adalah mengurangi jumlah sampah yang terjadi dengan jalan pemanfaatan kembali barang-barang yang masih dapat dipakai. Daur ulang sampah non-hayati sebagai sumber bahan baku industri lain Sampah yang tidak dapat didaur ulang diolah secara biologi (composting, biogas), proses termal (pembakaran, insinerasi), maupun landfill. Dua alternatif proses pengolahan sampah menjadi energi adalah : proses biologis untuk menghasilkan gas bio proses termal yang menghasilkan panas

Scrap

Humus Bahan Bakar

Gas Buang Bersih

Non-hayati Limbah cair kota

Pengolahan Secara BiologiHayati

Biogas

Gas Metan

Limbah Padat Kota

Hayati dan non-hayati

Pengolahan AwalHayati dan non-hayati

RDF

Thermal ProcessAbu

Energi

Listrik Gas Metan Panas

Pemanfaatan Kembali

Daur UlangNon-hayati Rejected Waste

Rejected Waste

LandfillGas Metan

Barang-barang yang bermanfaat

Bahan baku industri

Diagram pemanfaatan sampah kota sebagai sumber energi dan daur ulang bahan secara terpadu

Limbah kertas dapat dikelompokkan menjadi beberapa kelas berdasarkan nilai dan mutunya :

limbah percetakan dan tulisan limbah karung kraft limbah kardus berombak limbah karton limbah kertas koran

kertas bekaskertas pengemas dan pembungkus

Kendala yang perlu diperhatikan adalah bahan lain yang tidak dapat dimanfaatkan sebagai daur ulang kertas :

semua jenis kertas yang mengandung campuran plastik berikut : polyethylene, expanded polystyrene foam, cellophane, ABS perlengkapan bayi yang terbuat dari kertas

campuran benang, lem, bahan-bahan kimia, dan tali pada kertaskertas amplas, kertas dengan lapisan zat aspal (tarred), kertas minyak, kertas bitumen, roofing, dll.

Karakterisasi Limbah

Karakterisasi limbah mempunyai 3 tujuan : sebagai dasar perencanaan analisa ekonomi, perancangan, dan selanjutnya pengoperasian serta manajemen sistem pengelolaan. rehabilitasi atau retrofit sistem pengelolaan yang ada mempermudah optimasi sistem pengelolaan yang ada, monitoring emisi, atau analisa ketidakberfungsian piranti limbah-ke-energi Melalui karakterisasi limbah, dapat diketahui konstituen utama sampah, karakter yang berhubungan dengan nilai kalor bakar, dan parameter-parameter lain yang berpengaruh pada pembakaran dan karakter emisi gas. Keanekaragaman karakteristik sampah kota menuntut cara pemisahan/daur ulang yang beraneka ragam pula.

Teknologi pemisahan

Berbagai sistem pengelolaan sampah mempunyai persyaratan tertentu dalam hal sifat atau kualitas sampah yang akan diolahnya.

Penanganan awal yang paling umum adalah pemisahan limbah berdasarkan jenis dan ukurannya.Selanjutnya limbah diolah dengan sistem pengecilan ukuran.

Beberapa alat pemroses awal limbah padat di antaranya adalah shredder, ayakan trommel, pemisah magnetis, air classifier, dan baling.Pemilahan dimulai oleh kerja pemulung yang sering kali telah mengambil sebagian dari sampah di bak sampah rumah tangga, TPS, dan TPA, berupa kertas, plastik, karton, logam, dan karet. Sisanya adalah limbah yang pada saat ini tidak mempunyai pasar daur ulang.

Shredding Operasi shredding tidak hanya bertujuan untuk mengecilkan ukuran sampah dan membuat sampah menjadi lebih seragam, tetapi juga melibatkan proses pencampuran sampah. Contoh mesin shredder adalah flail-mill dan hammermill Ayakan trommel Bekerja berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Berupa ayakan berbentuk silinder terbuka pada kedua ujungnya yang bergerak secara rotary pada sumbunya. Silinder dipasang horisontal dengan sedikit kemiringan. Limbah masuk pada ujung silinder yang lebih tinggi dan oleh gerakan silinder, limbah dengan ukuran lebih besar daripada ukuran lubang ayakan keluar pada ujung lain.

Pemisah magnetis Bekerja berdasarkan sifat magnetik suatu bahan terhadap medan magnet. Sampah diangkut dengan konveyor dan dilewatkan sebuah medan magnet. Limbah yang bersifat feromagnetis akan tertahan oleh medan magnet, sedangkan bahan yang tidak feromagnetis akan terus terbawa konveyor Air classifier Bekerja berdasarkan densitas bahan dalam sampah. Limbah dimasukkan dalam suatu arus udara di mana sampah akan terfluidisasi. Fraksi bahan yang ringan akan terbawa oleh arus udara dan fraksi berat akan jatuh dan terkumpul di bagian bawah alat. Sampah dapat dipilah menjadi 2 atau 3 kelompok

Baling

Bertujuan untuk mengatur dimensi limbah sedemikian rupa sehingga memudahkan penanganan lebih lanjut. Sampah dipres hingga kerapatan dan dimensi tertentu. Baling tidak merubah sifat fisik maupun kimia sampah. Proses ini menghasilkan pengurangan volume sampah, yaitu dengan memperkecil rongga-rongga tumpukan sampah. Baling juga memperkecil terjadinya gas metan Biasanya tidak ditujukan untuk proses pembakaran dan menghasilkan air lindi yang tidak pekat.

Teknologi Pengelolaan Limbah Padat

Insinerasi Pirolisa dan Gasifikasi Pemadatan / Densifikasi Proses Biologis : Biogas dan Pengomposan

Lahan Urug

Insinerasi

Proses oksidasi bahan organik menjadi bahan anorganik. Insinerasi adalah sistem pembuangan mengurangi volume dan massa sampah. sampah dengan cara

Sebenarnya bukan suatu solusi dari sistem pengelolaan sampah karena sistem ini pada dasarnya hanya memindahkan sampah dari bentuk padat yang kasat mata menjadi sampah yang tidak kasat mata (gas). Banyak difungsikan sebagai sistem pembangkit energi. Jika berlangsung secara sempurna, komponen utama penyusun bahan organik (C dan H) akan dikonversi menjadi gas karbon dioksida dan uap air. Unsur penyusun lain (S dan N) dioksidasi menjadi oksida dalam fasa gas (SOx dan NOx), sedangkan unsur inert tetap berada pada fasa padat atau teruapkan dan terbawa oleh gas-gas.

Untuk mengurangi pencemaran lingkungan, insinerator dilengkapi sistem pengendalian polusi udara.

Sistem insinerasi dapat mengurangi volume dan berat padatan hingga masing-masing 90% dan 75%.Proses insinerasi menghasilkan energi panas yang dapat digunakan untuk pembuatan kukus, proses pengeringan, dan pembangkit listrik.

Insinerasi limbah padat akan menyisakan residu yang beratnya kirakira sama dengan kandungan bahan inert. Discrepancy berat residu dari berat yang diperkirakan dapat terjadi karena :

penguapan atau entrainment sebagian bahan inert

proses oksidasi dari bahan-bahan logampembakaran bahan organik yang tidak sempurna

Umpan limbah perkotaan biasanya mempunyai densitas 13 17 lb/cuft, sedangkan residu 110 lb/cuft.

Kriteria desain insinerator mewadahi limbah yang sedang terbakar memasok udara dalam jumlah yang cukup untuk terjadinya proses pembakaran mencampur udara pembakar dan gas hasil proses pirolisa untuk menjamin terjadinya pembakaran sempurna sebelum gas-gas hasil pembakaran didinginkan mengatur suhu gas hasil insinerasi sehingga tidak merusak refraktori dan peralatan pembersih gas menghilangkan partikulat dan gas pencemar dari gas buang memasukkan umpan dan mengeluarkan residu tanpa terjadinya pelepasan gas hasil pembakaran mencapai persyaratan di atas secara ekonomis dan bebas masalah memenuhi standar-standar estetika, untuk penempatan di lingkungan perumahan

Pirolisa dan Gasifikasi

Pirolisa adalah proses konversi bahan organik atau dekomposisi limbah padat melalui jalur pemanasan tanpa kehadiran oksigen Dengan adanya proses pemanasan pada temperatur tinggi, molekul bahan organik besar diurai menjadi molekul organik yang lebih kecil dan lebih sederhana Proses pirolisa menghasilkan produk fasa gas, tar, larutan asam asetat, metanol, dan padatan char dan inert dari sampah Komposisi produk pirolisa bervariasi dan bergantung pada laju pemanasan dan temperatur akhir ruang pirolisa

Gas yang dihasilkan dimanfaatkan untuk :

menghasilkan udara panas menggerakkan motor (menghasilkan energi mekanis)

membangkitkan tenaga listrik

Bahan organik yang dapat dikonversi adalah bahan dengan kandungan selulosa tinggi (kertas) dan berkelakuan mirip dengan kayu Dalam proses gasifikasi, suatu gas reaktif dimasukkan ke dalam reaktor untuk bereaksi dengan produk-produk pirolisa dan menghasilkan produk-produk gas yang lebih banyak. Gas reaktif yang biasa digunakan dalam gasifikasi adalah oksigen, kukus, dan terkadang hidrogen.

Keuntungan proses pirolisa/gasifikasi (dibandingkan dengan insinerator) : volume gas yang perlu dibersihkan lebih sedikit, meskipun gas produk pirolisa dan gasifikasi dibakar udara berlebih yang dibutuhkan untuk membakar gas produk pirolisa dan gasifikasi jauh lebih sedikit memungkinkan untuk dipasang di lokasi yang relatif jauh dari instalasi pengolahan limbah. Arang dan tar dapat disimpan hingga dibutuhkan biaya pemasangan lebih sederhana dapat menangani berbagai jenis limbah seperti karet, plastik, dan kertas yang biasanya menyebabkan permasalah pada insinerator peluang pemanfaatan produk-produk energi sistem pirolisa lebih bervariasi

Pemadatan/Densifikasi

Merupakan proses pemanfaatan limbah selulosik halus yang melibatkan kegiatan pemanasan dan pemadatan dengan tujuan untuk meningkatkan nilai kalor per satuan volum. Proses densifikasi dapat meningkatkan densitas bahan sampai 10 kali

Proses Mikrobiologis

Biogas

Adalah teknologi konversi biomassa menjadi gas yang kaya akan metana dan slurry dengan bantuan mikroba anaerob. Gas metana digunakan untuk berbagai sistem pembangkitan energi sedangkan slurry digunakan sebagai kompos. Dua jenis teknologi biogas untuk MSW, yaitu :

sistem basah : umpan limbah berupa slurry dengan kandungan padatan < 10% sistem kering : umpan limbah dengan kandungan padatan hingga 35%

Pada sistem biogas yang mengolah limbah yang telah disortir, sisa limbah organik dicampur dengan air hingga diperoleh lumpur dengan kandungan padatan 3035%, lumpur selanjutnya difermentasi oleh bakteri mesofilik dalam digester dengan waktu tinggal 3 minggu, perolehan gas mencapai 145 m3/ton limbah organik Campuran limbah padat kota, limbah cair kota, dan kotoran ternak dapat pula diproses menjadi biogas Kapasitas sistem pengolahan limbah padat dengan digester gas bio antara 20.000 55.000 ton/tahun

Produk digestion berupa gas dengan nilai kalor 6500 kJ/Nm3

Terdapat juga proses konversi 2 tahap yang melibatkan bakteri mesofilik dan termofilik.

Pertama Enzim ekstraseluler mengkonversi bahan organik tak larut menjadi bahan yang larut dalam air, sementara bakteri anaerobik fakultatif mengkonversi bahan organik kompleks menjadi asam dan alkohol sederhana

Kedua Acetobacter anaerobik melanjutkan proses asidifikasi bahan organik menjadi asam asetat dan selanjutnya bakteri metanogenik asam asetat mengkonversi metana dan karbondioksida.

Proses ini mengolah umpan dengan kandungan padatan sekitar 10 %. Waktu tinggal bahan pada tiap tahap mencapai 7 hari

Pengomposan

Adalah proses terkendali penguraian bahan hayati sampah secara biologi. Kompos merupakan sejenis pupuk organik dan baik sebagai bahan tambahan dalam memperbaiki struktur dan kinerja tanah. Berbeda dengan pupuk buatan, kandungan unsur N, P, dan K dalam kompos tidak tinggi, tetapi kompos mengandung unsur hara mikro (Fe, B, S, dan Ca) yang diperlukan oleh tanaman.

Proses pengomposan sampah hingga 75%.

mereduksi

volum

timbunan

Proses pengomposan bergantung pada temperatur, jumlah oksigen, kandungan air, dan rasio antara karbon dan nitrogen dalam sampah Populasi mikroorganisme berubah terus seiring dengan waktu.

Pada saat temperatur berubah dari ambien ke temperatur mesofilik, jumlah bakteri akan berlipat mencapai beberapa juta per gram. Jika panas tetap di dalam sistem, temperatur akan terus meningkat sampai tingkat termofilik. Pada tahap ini, bakteri mesofilik diganti oleh bakteri termofilik. Sebagian besar proses dekomposisi sampah terjadi pada tahap ini. Setelah beberapa minggu, temperatur kompos akan turun dan pada akhirnya bakteri mesofilik kembali berfungsi menggantikan bakteri termofilik

Proses pengomposan dapat berlangsung dalam kondisi aerobik dan anaerobik. Proses aerobik berlangsung lebih cepat dan tidak menimbulkan bau. Oksigen optimum adalah 5 15%

Oksigen di bawah 5% mengakibatkan proses berlangsung secara anaerobik dan memperlambat dekomposisi serta menimbulkan bau. Oksigen di atas 15% mengakibatkan kehilangan panas pada tumpukan sampah dan memperlambat proses dekomposisi

Kadar air optimum adalah 50 60%Kelebihan air akan menghalangi pergerakan udara dalam tumpukan dan hal ini akan menyebabkan bakteri aerobik mati sehingga proses berlangsung secara anaerobik Kekurangan air akan mengganggu perkembangan jasad renik dan hal ini akan memperlambat proses dekomposisi Rasio C : N yang ideal adalah 20 : 1 sampai 40 : 1 Rasio C : N yang tinggi mengakibatkan proses dekomposisi berlangsung lama Rasio C : N yang rendah, proses dekomposisi pada awalnya berlangsung cepat, namun akan segera menjadi lambat karena kekurangan unsur C

Jenis Bahan Sisa dapur/makanan

Rasio C : N 10 : 1

RumputKotoran sapi Jerami Perdu/semak

15 : 119 : 1 80 : 1 40-80 : 1

KertasKayu

170 : 1700 : 1

Jenis bahan organik yang dapat dikomposkan dan rasio kandungan C : N

Sanitary land fill (lahan urug)

Sampah dimasukkan ke dalam lubang, (compacted), dan ditutup dengan tanah Mengurangi jumlah tikus, lalat, dan vermin lain Mengurangi bahaya kebakaran

dipadatkan

Mengurangi bauMengurangi bahaya pencemaran air permukaan dan air tanah

Sistem baru dilengkapi dengan pengumpul air lindi (leachate) dan gas yang dihasilkan selama dekomposisi

Pemilihan lokasi lahan urug : lahan bukan merupakan daerah bajir permeabilitas tanah maksimum 10 -7 cm/detik sesuai dengan rencana tata ruang merupakan daerah yang stabil secara geologi bukan merupakan daerah resapan air tanah ketebalan lapisan tanah liat minimum 1 meterRekayasa dan konstruksi sistem pelapisan sistem pengaturan aliran air permukaan sistem pengumpulan air lindi sistem pengolahan air lindi sistem sumur pemantauan

Pasca operasi

pengawasan harus tetap dilakukan untuk mencegah kontaminasi air permukaan dan air tanah serta bahaya ledakan rumah atau bangunan lain tidak boleh dibangun di atas lahan dan sekitar lahan urug untuk jangka waktu yang lama

Namun, lahan urug tetap diperlukan untuk menimbun sampah atau limbah yang tidak dapat dibakar atau yang tidak dapat digunakan lagi

FORMULATION PLANT LABORATORY

sawdust, sludge, whiterag, packaging

sawdust, whiterag, packaging, etc

drums, paper

RECYCLE

sludge dewatering

crusher

OFFICE

paper, cartoon

sludge

drums, tins

SMELTER

GARDEN

leaves, woods

plastic, paper, wood, etc

sawdust, sludge, whiterag, etc

INCINERATOR

foods

CARTEEN

garden, canteen

PUBLIC RUBISH DISPOSAL

INDUSTRIAL LANDFILL

Flow diagram of solid waste disposal