MESIN / ALAT PENGOLAHAN LIMBAH MINYAK BUMI

MESIN / ALAT PENGOLAHAN LIMBAH MINYAK BUMI

Pengolahan limbah minyak bumi dilakukan secara fisika, kimia dan biologi. Pengolahan secara fisika dilakukan untuk pengolahan awal yaitu dengan cara melokalisasi tumpahan minyak menggunakan pelampung pembatas (oil booms), yang kemudian akan ditransfer dengan perangkat pemompa ( oil skimmers) ke sebuah fasilitas penerima “reservoar” baik dalam bentuk tangki ataupun balon dan dilanjutkan dengan pengolahan secara kimia, namun biayanya mahal dan dapat menimbulkan pencemar baru. Pengolahan limbah secara biologi merupakan alternatif yang efektif dari segi biaya dan aman bagi lingkungan. Pengolahan dengan metode biologis disebut juga bioremediasi, yaitu biotek-nologi yang memanfaatkan makhluk hidup khususnya mikroorganisme untuk menurunkan konsentrasi atau daya racun bahan pencemar (Lasari, 2010).

Secara umum beberapa teknik penanggulangan tumpahan minyak yang menjadi limbah diantaranya in-situ burning, penyisihan secara mekanis, bioremediasi, penggunaan sorbent, penggunaan bahan kimia dispersan, dan washing oil(Anonim, 1994).

·         In-situ burning adalah pembakaran minyak pada permukaan laut, sehingga mengatasi kesulitan pemompaan minyak dari permukaan laut, penyimpanan dan pewadahan minyak serta air laut yang terasosiasi. Teknik ini membutuhkan booms(pembatas untuk mencegah penyebaran minyak) atau barrier yang tahan api. Namun, pada peristiwa tumpahan minyak dalam jumlah besar sulit untuk mengumpulkan minyak yang dibakar. Selain itu, penyebaran api sering tidak terkontrol.

·         Penyisihan minyak secara mekanis melalui 2 tahap, yaitu melokalisir tumpahan dengan menggunakan booms dan melakukan pemindahan minyak ke dalam wadah dengan menggunakan peralatan mekanis yang disebut skimmer.

·         Bioremediasi yaitu proses pendaurulangan seluruh material organik. Bakteri pengurai spesifik dapat diisolasi dengan menebarkannya pada daerah yang terkontaminasi. Selain itu, teknik bioremediasi dapat menambahkannutrisi dan oksigen, sehingga mempercepat penurunan polutan.

·         Penggunaan sorbent dilakukan dengan menyisihkan minyak melalui mekanisme adsorpsi (penempelan minyak pad permukaan sorbent) danabsorpsi(penyerapan minyak ke dalam sorbent). Sorbent ini berfungsi mengubah fasa minyak dari cair menjadi padat, sehingga mudah dikumpulkan dan disisihkan. Sorbent harus memiliki karakteristik hidrofobik, oleofobik, mudah disebarkan di permukaan minyak, dapat diambil kembali dan digunakan ulang. Ada 3 jenis sorbent yaitu organik alami (kapas, jerami, rumput kering, serbuk gergaji), anorganik alami (lempung, vermiculite, pasir) dan sintetis (busa poliuretan, polietilen, polipropilen dan serat nilon).

·         Dispersan kimiawi merupakan teknik memecah lapisan minyak menjadi tetesan kecil (droplet), sehingga mengurangi kemungkinan terperangkapnya hewan ke dalam tumpahan minyak. Dispersan kimiawi adalah bahan kimia dengan zat aktif yang disebut surfaktan.

·         Washing oil yaitu kegiatan membersihkan minyak dari pantai.

Ø  Peralatan

Alat-alat yang digunakan untuk membersihkan tumpahan minyak:

·         Booms merupakan alat untuk menghambat perluasan hambatan minyak.

·         Skimmers yaitu kapal yang mengangkat minyak dari permukaan air.

·         Sorbent merupakan spons besar yang digunakan untuk menyerap minyak.

·         Vacuums yang khusus untuk mengangkat minyak berlumpur dari pantai atau permukaan laut.

·         Sekop yang khusus digunakan untuk memindahkan pasir dan kerikil dari minyak di pantai.

Terdapat tiga cara untuk mengatasi masalah lahan tercemar minyak yang dapat dipilih berdasarkan jenis minyak pencemar, konsentrasi minyak pencemar dan lokasi pencemaran, yakni dibakar, diberi disperserdan kemudian dihisap kembali dengan skimmer untuk diolah di kilang minyak, dan didegradasi dengan memanfaatkan mikroorganisme pendegradasi hidrokarbon. Bioremediasi, pengelolaan yang mengandalkan degradasi dengan memanfaatkan mikroorganisme pendegradasi hidrokarbon, merupakan cara yang paling ekonomis dan dapat diterima lingkungan. Sedangkan pengolahan limbah cair minyak bumi dapat dilakukan dengan beberapa cara:

1.      Incineration

Incineration adalah salah satu cara untuk menguraikanliquid wastes, dan dengan cara dan alat yang didesain baik dapat menghasilkan effluent/ limbah yang memenuhi peraturan pencemaran.

Liquid waste dari sisi combustion dapat dikelompokkan atas :

1.      Combustible Liquids

2.      Partially Combustible Liquids

Combustible liquids tidak dapat dikerjakan atau dibuang ke incinerator. Pada kelompok pertama akan terdiri dari bahan-bahan yang mempunyai nilai yang cukup menunjang pembakaran dalam combustor,burner, atau alat lain yang menghasilkan CO2 dan H2O bila dibakar. Kelompok kedua akan meliputi bahan-bahan yang sulit terbakar tanpa penambahan bahan bakar. Bahan yang partially combustiblemungkin mengandung mateial yang terlarut dalam faseliquid, bila zat inorganik akan membentuk inorganik oxida.

Dalam pelaksanaannya harus dialirkan udara secukupnya pada suhu diatas ignation point agar terjadi pembakaran yang cepat dan menghasilkan CO2, N2 dan uap air. Karena pembakaran akan lebih cepat dan lebih baik bila bahan dalam keadaan butir halus maka atomizer diperlukan untuk menginjeksikan waste liquids ke incinerator bila viscositinya memungkinkan.

3.      Dilution (Liquid Waste Dispersion)

Suatu cara lain membuang cairan limbah yang dapat diterima adalah kembali ke lingkungan dengan pengenceran secukupnya hingga tidak menimbulkan bahaya atau peracunan terhadap lingkungan. Dengan perancangan subsurface disfersion system yang baik, akan memungkinkan wadah penerima dapat menampung buangan secara memadai. Beberapa peralatan yang dibutuhkan antara lain mencakup open end pipes dengan nozzle atau diffuser system yang terdiri dari sederetan pipa-pipa kecil dengan lubang-lubang atau celah. Limbah harus dapat dibuang pada sudut yang baik terhadap aliran air agar terencerkan atau terdispersi secara sempurna. Pipa dispersi harus ditempatkan sedemikian rupa agar discharge pointcukup jauh dari garis pantai, dengan demikian pabrik dan water intake akan terlindungi.

4.      Deep Well Disposal

Cara ini dilakukan oleh industri yang banyak membuang limbah asam lemah dalam jumlah besar. Limbah tersebut dipompakan ke dalam lapisan tanah sampai pada lapisan tanah yang cocok untuk menampung limbah. Lapisan tanah dimana limbah ditampung harus lebih rendah dari lapisan fresh water circulation, dan area tadi harus terisolasi oleh bahan yang kedap air.

Lapisan sandstones, limestones atau dolomiteumumnya membentuk lapisan yang banyak mengandung air asin, tetapi cukup baik sebagai tempat penampungan limbah cair. Sedangkan lapisan yang mengandung minyak, gas, batubara dan belerang harus dijaga agar tidak tercemar limbah. Lapisan yang kedap air harus berada diatas dan dibawah layeruntuk mencegah vertical escape dari buangan, atau dengan kata lain limbah harus ditempatkan pada kedalaman tertentu. Penetapan area buangan harus ditetapkan sesuai dengan keadaan subsurface geology, dimana daerah yang banyak batuan vulkanik dihindari karena memungkinkan limbah lolos kepermukaan tanah atau badan air.

5.      Secara Mikrobiologis

Limbah minyak bumi banyak mengandung unsur Hidrokarbon. Limbah Hidrokarbon cair bersifat hidrofob dan mempunyai kerapatan lebih rendah dari air. Oleh sebab itu limbah ini selalu terapung diatas air. Pembuangan limbah ke sungai akan menutupi permukaan air yang mengakibatkan oksigen terlarut menurun, dan pada akhirnya tumbuh-tumbuhan air dan hewan air dapat mati. Untuk penanganan limbah Hidrokarbon sebagai salah satu alternatif adaalah dengan menggunakan mikroba.

Aplikasi Pengolahan Limbah Minyak Bumi

Percobaan skala lapang dilakukan di lagoon area pengolahan limbah lumpur minyak bumi Pertamina unit VI Balongan Indramayu. Pengolahan limbah cair dilakukan pada 6 kolam percobaan ukuran 25 X 20 meter. Tipe aliran air permukaan merupakan tipe aliran yang ada di daerah berawa dengan air diam pada permukaan dengan kedalaman 0,5 – 1 meter. Pada aliran air dibawah permukaan, aliran limbah cair mengalir pada zona perakaran tumbuhan air dipermukaan. Kedalaman airnya dapat mencapai 0,5 – 1,5 meter. Pada tipe aliran dalam, air diperoleh dari bagian permukaan yang kemudian mengalir ke bagian bawah dan terserap oleh akar tanaman.

Penyiraman dan pengadukan dilakukan secara periodik untuk menjaga kelembaban dan aerasi medium. Medium tanah bergerombol, dihaluskan dengan pacul supaya mudah untuk ditanam. Sebelum dilakukan fitoremediasi, terlebih dulu biji sengon disemaikan dalam polibag. Setelah berumur 2 minggu dipindahkan kedalam polibag baru dan disekitar akar ditambahkan 50 gram mikoriza. Pertumbuhan sengon dipelihara sampai 3 bulan sampai ditanamkan pada medium hasil pengomposan dengan jarak tanam 2 x 2 meter dan diamati setiap bulan selama 3 tahun.

Pada saat ini telah banyak teknologi yang digunakan dalam pengolahan limbah minyak mulai dari pengolahan secara mekanis dan kimia, namun masih meninggalkan permasalahan pada kadar maksimum minyak. Sehingga teknologi ramah lingkungan untuk meminimasi kadar minyak adalah dengan Solid Bioremediation yaitu secara pengomposan.

Dalam bioremediasi, proses berlangsung dengan memanfaatkan mikroorganisme indigenous yaitu organisme yang telah ada di lingkungan tersebut. Apabila diperlukan dapat pula ditambahkan mikroorganisme dari luar (eksogen) yang merupakan kultur (konsorsium) campuran dari berbagai jenis bakteri, jamur yang potensial dalam mendegradasi pencemar tersebut. Mikroorganisme yang ada distimulasi dengan berbagai cara agar kemampuannya meningkat, yaitu dengan peningkatan atau pengaturan nutrien dan tekstur tanah seperti nitrogen, fosfor sedangkan pasir digunakan untuk menambah porositas dan memperluas kontak dengan lumpur minyak. (Baker and Herson, 1994 ;Udiharto dan Sudaryono, 1999). Pengujian tanah hasil bioremediasi diperlukan untuk melihat seberapa besar pencemar minyak menghambat pertumbuhan tanaman.

Fitoremediasi merupakan konsep bioremediasi terbaru yang memanfaatkan tumbuhan untuk meminimalisasi pencemar. Mekanisme fisiologi tumbuhan secara molekuler mulai dikembangkan dengan teknik lingkungan untuk mengoptimalkan dan mengembangkan pengolahan limbah. Hasil fitoremediasi harus dimonitor secara berkala sehingga area pengelolaan limbah disekitar industri merupakan blue print aman lingkungan.

Reaktor Pemisah Minyak

Masalah pencemaran lingkungan merupakan masalah serius bagi manusia dan lingkungan. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa tidak semua limbah yang dihasilkan diolah dan tidak semua limbah yang diolah telah memenuhi standar baku mutu lingkungan. Contohnya saja minyak pelumas bekas pada bengkel motor dan mobil masih kurang dalam penanganannya. Untuk itu diperlukan pengolahan atau pengelolaan yang baik pada buangan sebelum dibuang.

Secara umum tujuan utama dari setiap pengolahan air limbah adalah sebagai berikut :

1.      Mencegah serta mengurangi timbulnya pencemaran lingkungan.

2.      Mengubah dan mengkonversikan bahan-bahan yang terkandung di dalam limbah bengkel menjadi bahan-bahan yang tidak berbahaya atau bahan berguna baik bagi manusia, hewan, ataupun organisme yang lain melalui proses tertentu.

3.      Memusnahkan senyawa-senyawa beracun yang terdapat pada limbah bengkel.

Reaktor pemisah minyak pada prinsipnya berbentuk persegi panjang dengan ukuran relatif kecil. Didalamnya memiliki 4 sekat yang terbuat dari kaca dan diletakkan dengan sudut kemiringan 60º fungsinya agar terciptanya suatu proses dimana minyak akan menempel pada sekat yang terbuat dari bahan kaca tersebut, pada proses ini limbah akan melewati sekat – sekat tersebut, semakin banyak sekat yang dilalui limbah maka semakin banyak minyak yang akan menempel sehingga kadar minyak dapat turun.

Tujuan pengolahan menggunakan reaktor pemisah minyak untuk menurunkan atau mengurangi konsentrasi Minyak pada limbah yang berasal dari bengkel motor dan mobil di Yogyakarta. Proses yang dilakukan adalah mengalirkan limbah ke dalam reaktor pemisah minyak, limbah akan melewati sekat-sekat yang berada dalam reaktor. Pada saat melewati sekat-sekat tersebut disinilah terjadi proses pemisahan minyak, minyak akan menempel pada sekat yang terbuat dari bahan kaca. Pada kolom pertama konsentrasi minyak masih tinggi karena hanya melewati satu sekat saja. Pada kolom kedua limbah akan melewati sekat lagi, dikolom kedua ini konsentrasi minyak telah berkurang tidak pekat seperti pada kolom pertama. Konsentrasi minyak akan terus berkurang setelah limbah melewati kolom ketiga dan keempat. Setelah melewati proses pemisahan, untuk menurunkan kadar minyak maka digunakan dua varian, yaitu zeolit dan karbon aktif. Limbah akan dialirkan ke reaktor zeolit dan reaktor karbon aktif. pada zeolit dan karbon aktif limbah yang masih mengandung minyak akan mengalami adsorbsi sehingga kandungan minyak akan semakin turun.

Limbah akan diolah menggunakan reaktor pemisah minyak, sebelum limbah dialirkan ke reaktor pemisah minyak, dilakukan penambahan air sebanyak 20 % dari total volume limbah bengkel. Penambahan air ini dimaksudkan agar minyak yang terlarut dalam air dapat terurai dan terpisah, serta untuk mempermudah minyak membentuk suatu lapisan minyak atau mempercepat bergabungnya antar molekul minyak yang memiliki berat jenis yang sama yaitu 0,85. Sehingga konsentrasi minyak yang larut dalam air dapat berkurang dan minyak yang terapung akan menjadi lebih banyak, serta untuk mengurangi sifat limbah bengkel yang pekat agar dapat dialirkan ke reaktor pemisah minyak.

Pengolahan limbah bengkel menggunakan reaktor pemisah minyak ini adalah pengolahan secara fisika, serta berdasar pada prinsip gravitasi dan berat jenis molekul. Dimana limbah ditampung pada reservoar lalu dialirkan menuju reaktor pemisah minyak. Dalam reaktor pemisah minyak terdapat empat ruang sekat yang disusun dengan kemiringan 60°, yang berfungsi menambah luas penampang lintang dari aliran atau mengurangi lintasan butiran partikel minyak ke permukaan, dan pembentukan lapisan minyak dapat terjadi lebih cepat serta untuk menciptakan suatu aliran yang laminer. Limbah yang masuk ke dalam reaktor akan melewati sekat-sekat yang terbuat dari kaca. Disinilah terjadi proses fisika pemisahan antara minyak dan air. Karena minyak akan melekat pada benda-benda padat dan karena minyak memiliki viskositas yang cukup kental serta sekat yang terbuat dari bahan kaca memiliki permukaan yang kasat maka minyak yang melewati sekat kaca ini akan menempel pada kaca sehingga konsentrasi minyak akan berkurang dan akan terus berkurang setelah melewati sekat yang lainnya. Berdasarkan prinsip gravitasi dimana minyak memiliki berat jenis yang lebih kecil yaitu 0,85 dari pada berat jenis air yaitu 1, maka minyak akan terapung diatas air. Pada saat penelitian, setelah limbah masuk pada reaktor terjadi pembentukan droplet-droplet minyak, dikarenakan sekat dengan kemiringan 60° sehingga terciptanya aliran yang laminer pada reaktor, pada saat aliran laminer inilah minyak akan terpisah dari air, minyak terapung dan dikeluarkan melalui pipa pembuangan minyak yang berada pada reaktor pemisah minyak.

Prinsip Pemisahan Minyak Pada Oil trap

Sebuah studi telah dilakukan untuk mengolah air yang terkontaminasi oleh minyak dengan menggunakankolam perangkap minyak (Oil Trap). Pengolahan yang diterapkan untuk pemisahan minyak yang tercampur dalam air buangan adalah pengolahan secara fisika, yakni melalui prinsip gravitasi berdasarkan perbedaan massa jenis antara air dan minyak. Partikel yang tersuspensi dalam larutan akan tenggelam atau naik/terapung. Hal ini tergantung dari perbedaan berat jenis tersebut. Sedimen kasar akan mengendap di dasar kolam perangkap dan minyak akan mengapung, sedangkan air yang telah berpisah dengan minyak tersebut dibuang ke outlet.

Pada pemisahan minyak dan air, kecepatan naiknya butir minyak akan mencapai konstan bila gaya dorong ke atas akibat adanya perbedaan berat jenis sama dengan tahanan gerak fluida saat bergerak. Hal ini tergantung dari berat jenis, viskositas fluida dan ukuran butiran minyak. 

Perbandingan Proses Reaktor Pemisah Minyak dengan Kolam Perangkap Minyak (Oil Trap)

Dari uraian diatas, dapat diketahui bahwa teknologi oil trap merupakan pengolahan pemisahan minyak-air secara fisika, menggunakan prinsip gravitasi. Sama hal nya dengan reakor pemisah minyak pemisahan dilakukan secara fisika dalam proses pemisahan minyak, dan menggunakan prinsip gravitasi, serta berdasarkan pada berat jenis molekul antara air dan minyak. Tetapi oil trap hanya berupa kolam atau kompartemen yang di dalamnya hanya ruang kosong, sedangkan pada reaktor pemisah minyak di dalamnya terdapat sekat-sekat sebagai alat penangkap minyak. Proses terjadinya pemisahan minyak pada oil trapyaitu setelah ruang yang terdapat di dalam kolam terisi penuh, dimana alirannya horizontal yang rendah dan laminer akan memberikan waktu tinggal bagi butir-butir minyak untuk terpisah bergabung membentuk lapisan minyak (oil layer) yang akan mengapung. Maka antara minyak dan air dapat dipisahkan, minyak memiliki berat jenis yang lebih kecil dari pada air sehingga posisi minyak akan berada di atas air dan minyak akan di buang melalui outlet.

Pada reaktor pemisah minyak, minyak akan menempel pada sekat-sekat yang terdapat dalam reaktor pemisah minyak. Sekat ini berfungsi mengurangi lintasan butiran partikel minyak ke permukaan sehingga butiran minyak yang telah terkumpul dibawah sekat dapat mengumpul lebih lanjut ke atas permukaan air, dan minyak yang terkumpul pada permukaan akan dibuang melalui pipa penangkap minyak.