Environmental Design for Atmospheric Emissions

1
Environmental Design for Atmospheric Emissions
2
(No Transcript)
3
1. POLUSI ATMOSFIR

• Ada beberapa jenis emisi ke dalam atmosfir dan
  ini dapat dikarakterisasikan
• partikulat (padatan atau cairan),
• uap dan gas.
• Secara umum, pengendalian emisi di atmosfir
  sangat sulit sebab mayoritas emisi berasal dari
  sumber-sumber yang kecil yang sulit untuk diatur
  dan dikendalikan.
• Pembuat peraturan hanya mengendalikan emisi dari
  sumber-sumber yang cukup besar untuk melakukan
  pemantauan dan pemeriksaan.
• Emisi-emisi di industri merupakan perhatian utama
  dalam emisi atmosfir.
• Sifat-sifat fisik bahan kimia, dapat berujud
• Gas,
• uap (gas dari bentuk padat/cair),
• debu (partikel padat),
• kabut (cairan halus di udara),
• fume (kondensasi partikel padat),
• awan (partikel cair kondensasi dari fase gas),
• asap (partikel zat karbon).

4
(No Transcript)
5
(No Transcript)
6
(No Transcript)
7
(No Transcript)
8
(No Transcript)
9

• PM10
• Bahan partikel dengan ukuran diameter kurang
  dari 10 µm
• terbentuk sebagai hasil samping proses pembakaran
  yang tidak sempurna dan lewat reaksi antara
  polutan-polutan gas di atmosfir
• merupakan masalah utama karena menyebabkan
  kerusakan pada sistem pernafasan makhluk hidup
• PM 2.5
• Bahan partikel dengan ukuran diameter kurang
  dari 2.5 µm,
• terbentuk dengan cara yang sama dengan PM10,
• dapat melakukan penetrasi lebih dalam ke dalam
  sistem pernafasan makhluk hidup dari pada PM10.
• O3 - Ozone
• merupakan senyawa yang sangat reaktif yang ada
  dalam lapisan atas atmosfir (stratosfir) dan di
  bawah atmosfir (troposfir).
• Ozon merupakan senyawa yang sangat vital di
  stratosfir,
• keberadaannya di lapisan bawah sangat berbahaya
  terhadap kesehatan makhluk hidup dan menyumbang
  pembentukan polutan-polutan lain.

10

• VOCs Volatile Organic Carbons,
• bentuk lain senyawa karbon (tidak termasuk karbon
  monoksida, karbon dioksida, asam karbonat,
  karbida atau karbonat logam dan ammonium
  karbonat)
• mengendap di atmosfir karena reaksi fotokimia.
• prekursor terhadap produksi ozon pada lapisan
  bawah dan berbagai polutan-polutan fotokimia dan
• komponen utama dalam pembentukan smog lewat
  reaksi fotokimia.
• SOx - Oksida belerang (SO2 dan SO3 )
• terbentuk karena pembakaran bahan bakar yang
  mengandung belerang
• sebagai produk samping industri-industri kimia

11

• NOx - Oksida nitrogen (utamanya NO dan NO2)
• terbentuk dari proses pembakaran dan
• sebagai produk samping industri-industri kimia.
• CO Karbon monoksida
• terbentuk karena pembakaran bahan bakar yang
  tidak sempurna dan
• sebagai produk samping industri-industri kimia.
• CO2 Karbon dioksida
• terbentuk utamanya oleh pembakaran bahan bakar
• juga sebagai produk samping industri-industri
  kimia.

12

• Ada 4 masalah utama berhubungan dengan
  emisi-emisi atmosfir.
• 1. Kabut perkotaan (Urban smog).
• Kabut perkotaan umumnya ditemukan dalam kota-kota
  modern terutama jika udara terjebak dalam suatu
  kolam (basin). Hal ini dapat diamati sebagai
  udara yang berwarna kecoklatan. Pembentukan kabut
  kota melalui reaksi komplek fotokimia yang dapat
  dikarakterkan
• VOCs NO O2 ? O3 polutan fotokimia yang
  lain.
• Polutan fotokimia seperti Ozon, aldehid dan
  peroxynitrat seperti peroksietanoyl (atau
  proeksiacetyl) nitrat (PAN) terbentuk.
• Ozon dan polutan fotokimia yang lain mempunyai
  efek yang berbahaya pada organisma hidup dan pada
  struktur bangunan. Polutan-polutan ini pada kadar
  tinggi dapat menyebabkan kesulitan bernafas dan
  membawa penyakit asma pada manusia.
• Musim hangat dan udara yang tidak bergerak akan
  mengakibatkan masalah menjadi lebih buruk.
• Adanya penambahan VOCs dan NOx, masalah kabut
  kota menjadi lebih jelek dengan adanya
  emisi-emisi partikulat dan karbon monoksida dari
  pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna.

13

• 2. Hujan Asam (Acid rain).
• Hujan alami (tidak terpolusi) bersifat asam
  dengan pH antara 5-6 yang disebabkan oleh asam
  karbonat dari pelarutan karbon dioksida dan
  belerang dan asam sulfat dari emisi alami SOx dan
  H2S.
• Aktivitas manusia dapat mengurnagi pH sangat
  signifikan sampai 2-4 pada kasus yang ekstrim
  terutama oleh emisi oksida belerang. Disebabkan
  polusi atmosfir dan awan melintas untuk jarak
  yang jauh, hujan asam bukan merupakan masalah
  lokal karena akan muncul untuk lintasan yang jauh
  dari sumber.
• Masalah yang terkait dengan hujan asam antara
  lain
• kerusakan terhadap tanaman hidup
• keasaman air, yang mengakibatkan kematian danau
  dan sungai, kehilangan kehidupan akuatik dan
  kemungkinan kerusakan terhadap penyediaan air
  manusia
• korosi bangunan, yang terbuat dari kapur (marble)
  dan bangunan beton.

14

• 3. Kerusakan lapisan Ozon (Ozone layer
  destruction).
• Lapisan atas atmosfir adalah lapisan yang kaya
  ozon sementara ozon di lapisan bawah sangat
  berbahaya.
• Ozon di lapisan atas atas atmosfir sangat penting
  karena akan menyerap sejumlah besar sinar
  ultraviolet kalau tidak akan mencapai permukaan
  bumi.
• Kerusakan ozon dikatalisis oleh oksida nitrogen
  pada lapisan atas atmosfir.

15

• NO O3 ?NO2 O2
• NO2 O ? NO O2
• NO2 ---(hf)? NO O
• Kerusakan juga dimulai oleh senyawa-senyawa
  halocarbon tertentu
• CCl2F2 ---(hf)? CClF2 Cl
• Cl O3 ? ClO O2
• ClO O ? Cl O2
• Cl kemudian dapat bereaksi lebih jauh dengan
  ozon.
• Kerusakan ozon mengakibatkan kenampakan lubang
  ozon di atas Kutub Utara dan Selatan di mana
  lapisan ozon menjadi lebih tipis.
• Ukuran lubang ozon bervariasi selama setahun
  tetapi kebradaannya memerlukan untuk mengurangi
  polutan-polutan yang merusak lapisan ozon.
• Hasil kerusakan lapisan ozon akan meningkatkan
  sinar ultraviolet mencapai bumi, akan
  mengakibatkan peningkatan kanker kulit yang
  potensial dan membahayakan spesies kutub.
• Hal ini merupakan efek global yang memerlukan
  penyelesaian global.

16

• 4. Efek rumah kaca (The Greenhouse effect).
• Gas-gas seperti CO2, CH4, dan H2O ada dalam
  konsentrasi rendah di atmosfir bumi.
• Gas-gas ini mengurangi emisivitas bumi dan
  memantulkan beberapa radiasi panas oleh bumi.
  Sehingga, efek adalah menciptakan selimut
  (blanket) untuk menjaga bumi lebih hangat.
• Masalah muncul terutama dari pembakaran bahan
  bakar fosil dan pematangan lahan dengan
  pembakaran. Hasilnya adalah meningkatnya suhu
  global, mencairnya es di kutub dan glasier,
  peningkatan muka air laut, pembentukan area
  padang pasir, meningkatnya ketidak teraturan
  cuaca dan perubahan arus lautan.
• Merupakan masalah global yang memerlukan
  penyelesaian global.
• Ketika menerapkan peraturan terhadap emisi
  atmosfir, otoritas pembuat peraturan dapat
  mengendalikan emisi dari titik secara tersendiri
  atau gabungan seluruh pengeluaran secara bersama.

17

• 2.SUMBER POLUSI ATMOSFIR
• Satu masalah utama emisi atmosfir adalah jumlah
  sumber yang potensial.
• Emisi padatan muncul dari
• Pembakaran tak sempurna atau debu bahan bakar
  dari furnace, boiler, dan oksidasi panas
• Pembakaran tak sempurna di ?ares
• Operasi pengeringan padatan
• Kiln yang digunakan untuk pengolahan padatan suhu
  tinggi
• Pabrik logam
• Operasi penghancuran dan penghalusan padatan
• Operasi penanganan padatan secara terbuka, dll
• Emisi uap bahkan lebih sulit dengan sumber
• Vent kondensor
• Ventilasi pipa dan bejana
• pembuangan gas inert pipa dan bejana
• Pembuangan gas buang ke atmosfir
• Operasi pengeringan
• Pembakaran tak sempurna bahan bakar di tungku,
  boiler, oksidasi panas

18

• Pembakaran tak sempurna bahan bakar di tungku,
  boiler, oksidasi panas
• Pembakaran tak sempurna di flares
• Penerapan pelapisan permukaan dengan solven
• Operasi terbuka filters, bejana mixing,
  mengakibatkan penguapan senyawa organik volatil
• Pengosongan dan pengisian drum mengakibatkan
  penguapan senyawa organik volatil
• Pembuangan senyawa organik volatil
• Ventilasi proses pabrik dari bangunan yang
  memproses senyawa organik volatil
• Pembebanan dan pencucian tangki penyimpan
• Pembebanan dan pencucian jalan raya, rel KA dan
  tangki penampung (barge tank)
• Emisi lepasan gasket dan seal poros
• Emisi lepasan dari sewers and ef?uent treatment
• Emisi lepasan dari titik sampling proses, dan
  lain-lain

19

• Di pabrik besar, pengurangan signifikan emisi
  VOC dapat dibuat dengan pengendalian sumber
  utama, seperti tank venting, kondensor, buangan
  (purges), dengan pemeriksaan dan perawatan
  gaskets dan seal poros.
• Volume terbesar emisi atmosfir dari proses pabrik
  terjadi dari pembakaran yang menghasilkan emisi
  
• furnaces, boilers and thermal oxidizers
• gas turbine exhausts
• ?ares
• process operations where coke needs to be removed
  from catalysts (e.g. ?uid catalytic cracking
  regeneration in refineries), and so on.
• Juga emisi-emisi gas dari pembakaran bahan bakar,
  emisi gas juga dihasilkan oleh produksi kimia,
  contoh
• SOx dari produksi asam sulfat,
• NOx dari produksi asam nitrat,
• HCl dari reaksi khlorinasi, dan lain-lain.

20
3. PENGENDALIAN EMISI PADATAN PARTIKULAT KE
ATMOSFIR

• Pemilihan peralatan untuk mengolah emisi partikel
  padat ke atmosfir tergantung pada sejumlah faktor
  
• distribusi ukuran partikel yang akan dipisahkan
  
• beban partikel
• gas yang lewat
• penurunan tekanan yang diijinkan
• suhu.
• Terdapat peralatan dengan kisaran yang luas untuk
  mengendalikan emisi padatan partikel.
• Gravity settlers.
• Mengumpulkan partikel kasar dan bisa digunakan
  sebaga pre-filter
• Ukuran partikel gt 100 µm dapat disisihkan

Peralatan Ukuran (µm)
Settling chambers Inertial separators Cyclones Scrubbers Venturi scrubbers Bag filters Electrostatic precipitators gt100 gt50 gt5 gt3 gt0.3 gt0.1 gt0.001
21
Gravity Settler
22

• 2. Inertial collectors.
• Partikel akan memberikan momentum ke bawah untuk
  menambah pengendapan
• Ukuran partikel lebih besar 50 µm
• 3. Cyclones.
• Dapat digunakan sebagai prefilters.
• Gas masuk secara tangensial dan berputar ke bawah
  dan ke dalam sampai ke luar pada ujung unit
• Partikel turun secara radial ke luar dinding
  dengan gaya sentrifugal dan ke luar pada dasar
  unit
• Digunakan untuk kondisi pembebanan yang tinggi
• Murah, peralatannya sederhana, murah perawatannya
• Masalah timbul jika memisahkan bahan yang mudah
  melekat pada dinding

23
Inertial Separator
24
(No Transcript)
25
(No Transcript)
26
(No Transcript)
27
(No Transcript)
28

• 4. Scrubbers.
• Kontak cairan dan gas-partikel dan masuknya
  partikel ke dalam cairan
• Dapat digunakan untuk mengambil gas seperti
  polutan partikulat
• Gas harus didinginkan sebelum masuk ke scrubber
• 5. Bag filters.
• Metoda umum untuk memisahkan material partikulat
  dari gas
• Digunakan cloth or felt filter
• Sesuai untuk kondisi beban debu tinggi
• Effisiensi tinggi tetapi penurunan tekanan juga
  tinggi

29
Scrubber
30
(No Transcript)
31

• 6. Electrostatic precipitators.
• Untuk mengumpulkan partikel halus dengan
  efisiensi yang tinggi
• Penurunan tekanan yang rendah diperlukan
• Partikel dalam gas masuk ke sejumlah pipa atau
  melewati plat paralel
• Partikulat dimuati dengan muatan yang berlawanan
  dengan pipa atau plat
• Partikulat akan mengendap pada permukaan plat
  atau dinding pipa
• Dinding scr mekanik discrap (periodik) untuk
  mengambil akumulasi lapisan debu

32
(No Transcript)