Insinerasi sebagai salah satu alternatif pengolahan limbah

Insinerasi atau pembakaran digunakan untuk rentang yang sangat luas sebagai pengolahan limbah. Insinerasi itu sendiri umumnya hanya satu bagian dari sistem pengolahan limbah kompleks untuk manajemen keseluruhan dari berbagai limbah yang timbul dalam masyarakat.

Tujuan dari pembakaran sampah adalah untuk mengolah limbah sehingga dapat mengurangi volume dan bahayanya, selain itu juga dengan menangkap atau menghancurkan zat berbahaya yangmungkin dilepaskan selama pembakaran. Proses insinerasi juga dapat merupakan sarana yang memungkinkan untuk pemulihan energi, mineral atau kandungan kimia dari limbah.Insineratorterdiri dari berbagai jenis tungku dan ukuran serta kombinasi pengobatan pra dan pasca-pembakaran. Ada juga tumpang tindih antara desain pilihan untuk limbah padat perkotaan, limbah berbahaya dan limbah lumpur insinerasi.

Insinerator biasanya dirancang secara umum untuk pembakaran oksidatif penuh dengan kisaran suhu 850 °C - 1.400 °C. Ini mungkin suhu di mana proses kalsinasi dan mencair juga dapat terjadi. Gasifikasi dan pirolisis merupakan perlakuan termal alternatif yang membatasi jumlah udara pembakaran utama untuk mengubah sampah menjadi gas proses, yang dapat digunakan sebagai bahan baku kimia atau dibakar untuk pemulihan energi. Namun, dibandingkan dengan pembakaran, penerapan sistem ini masih rendah dan kesulitan operasional dilaporkan di beberapa instalasi.Aktivitas pada instalasi insinerator limbah dapat dicirikan sebagai berikut: pengiriman limbah, penyimpanan, pretreatment, pemulihan insinerasi / energi, pengendalian emisi gas buang,residu padat manajemen, dan pengolahan air limbah. Sifat limbah masukan akan memiliki dampak yang signifikan terhadap bagaimana setiap komponen dirancang dan dioperasikan.

Limbah umumnya bahan yang sangat heterogen, terdiri terutama dari zat organik, mineral, logam dan air. Selama pembakaran, gas buang akan berisi sebagian besar energi bahan bakar yang tersedia sebagai panas.

Dalam sepenuhnya insinerasi oksidatif, konstituen utama dari gas buang adalah uap air, nitrogen, karbon dioksida dan oksigen. Tergantung pada komposisi bahan yang dibakar, kondisi operasi dan sistem pengendalian emisi gas buang dipasang, gas asam (sulfur oksida, nitrogen oksida, hidrogen klorida), partikulat (termasuk partikel-terikat logam), dan berbagai senyawa organik yang mudah menguap, serta logam yang mudah menguap (seperti merkuri) yang dipancarkan. Pembakaran limbah padat perkotaan dan limbah berbahaya juga telah terbukti mengarah pada pembentukan yang tidak disengaja dan pelepasan polutan organik yang persisten (PCDD / PCDF, PCB, HCB). Selain itu potensi untuk melepaskan bifenil dibenzo-p-dioxin (PBDD) dan bifenil dibenzofuran (PBDF). Pembentukan senyawa tersebut biasanya meningkat secara substansial dalam instalasi yang dirancang atau dioperasikan dengan buruk.

Tergantung pada suhu pembakaran selama proses insinerasi, logam mudah menguap dan senyawa anorganik (misal; garam) seluruhnya atau sebagian akan menguap. Material tersebut berpindah dari input limbah ke gas buang dan fly ash. Residu mineral fly ash dan bottom ash akan terbentuk. Proporsinya tergantung dari tipe limbah yang masuk dan desain proses insinerasi.Rilis lainnya adalah residu dari pengolahan gas buang dan polishing, filter cake dari pengolahan air limbah, garam dan lepasan zat ke air limbah.

Limbah B3 berdasarkan BAPEDAL (1995) ialah setiap bahan sisa (limbah) suatu kegiatan proses produksi yang mengandung bahan berbahaya dan beracun (B3) karena sifat (toxicity, flammability, reactivity, dan corrosivity) serta konsentrasi atau jumlahnya yang baik secara langsung maupun tidak langsung dapat merusak, mencemarkan lingkungan, atau membahayakan kesehatan manusia.

Seperti kata pepatah Lebih Baik Mencegah Daripada Mengobati, hal tersebut menjadi salah satu aspek pendorong bagi kita semua agar lebih berupaya mencegah dampak dari limbah B3 tersebut, ketimbang menyaksikan dampak dari limbah B3 tersebut telah terjadi dihadapan kita,dan kita semakin sulit untuk menanggulanginya

Secara garis besar,hal tersebut menjadi salah satu patokan bagi kita,bahwa segala sesuatu yang terjadi merupakan tanggung jawab kita bersama untuk menanggulanginya,khususnya pada masalah limbah B3 tersebut dengan menggunakan teknologi pembakaran alternatif yang disebut Insinerasi

Teknologi pembakaran (incineration) adalah alternatif yang menarik dalam teknologi pengolahan limbah. Insinerasi mengurangi volume dan massa limbah hingga sekitar 90% (volume) dan 75% (berat). Teknologi ini sebenarnya bukan solusi final dari sistem pengolahan limbah padat karena pada dasarnya hanya memindahkan limbah dari bentuk padat yang kasat mata ke bentuk gas yang tidak kasat mata. Proses insinerasi menghasilkan energi dalam bentuk panas. Namun, insinerasi memiliki beberapa kelebihan di mana sebagian besar dari komponen limbah B3 dapat dihancurkan dan limbah berkurang dengan cepat. Selain itu, insinerasi memerlukan lahan yang relatif kecil.

Aspek penting dalam sistem insinerasi adalah nilai kandungan energi (heating value) limbah. Selain menentukan kemampuan dalam mempertahankan berlangsungnya proses pembakaran, heating value juga menentukan banyaknya energi yang dapat diperoleh dari sistem insinerasi. Jenis insinerator yang paling umum diterapkan untuk membakar limbah padat B3 ialah rotary kiln, multiple hearth, fluidized bed,open pit, single chamber, multiple chamber, aqueous waste injection, dan starved air unit. Dari semua jenis insinerator tersebut, rotary kiln mempunyai kelebihan karena alat tersebut dapat mengolah limbah padat, cair, dan gas secara simultan.

Dalam banyak insinerator sampah kota fraksi limbah lainnya seperti limbah besar, limbah lumpur atau fraksi kalori tinggi dari limbah pre-treatment (misalnya dari pabrik penghancuran) jugadibakar. Limbah ini harus dievaluasi hati-hati sebelum pembakaran untuk memastikan apakah pabrik pembakaran sampah (termasuk pengolahan gas buang, air limbah dan pengobatan residu)dirancang untuk menangani jenis limbah tersebut dan apakah dapat melakukannya tanpa risiko yang membahayakan manusia kesehatan dan lingkungan. Beberapa parameter penting adalahkandungan klorin dan bromin, aluminium, logam berat, kalori dan karakteristik pembakaran. Konsentrasi tinggi brom dapat menyebabkan pembentukan senyawa brominated sepertipolybrominated dibenzo-p-dioxin (PBDD) dan polybrominated dibenzofuran (PBDF). Mengabaikan keterbatasan, pabrik insinerasi akan menimbulkan masalah operasional (misalnya perlunyaberulangnya penutupan karena pembersihan grate atau penukar panas) atau kinerja lingkungan yang buruk (misalnya emisi tinggi ke air, pelindian tinggi dari fly ash).

Pengiriman, penyimpanan dan pretreatment limbah padat perkotaan

Limbah dapat dikirim ke insinerator dengan truk. Daur ulang atau program pemisahan sumber limbah dari hulu pengiriman secara signifikan dapat mempengaruhi efisiensi pengolahan.Pemisahan kaca dan logam sebelum pembakaran akan meningkatkan per unit nilai energi limbah. Namun, dalam beberapa insinerator, logam dipisahkan dari bottom ash setelah pembakaran.Daur ulang kertas, karton dan plastik akan mengurangi nilai energi limbah, tetapi juga dapat mengurangi klorin tersedia. memisahkan limbah besar mengurangi kebutuhan untuk pemisahan ataupenghancuran di lokasi.

Selain pemisahan limbah, pretreatment pembakaran sampah kota dapat termasuk penghancuran dan pemotongan untuk memfasilitasi penanganan dan homogenitas. Area penyimpanan bunkerbiasanya tertutup untuk melindungi terhadap kelembaban tambahan dan fasilitas biasanya dirancang untuk menarik udara melalui bunker untuk mengurangi bau.

Desain insinerator limbah padat perkotaan

Sampah kota dapat dibakar dalam beberapa sistem pembakaran termasuk travelling grate, rotary kiln, dan fluidized bed. Di Amerika Serikat dan Asia modular insinerator, yang membakar sampah tanpa preprocessing, juga digunakan. Teknologi fluidized bed membutuhkan sampah kota dalam ukuran partikel tertentu - ini biasanya memerlukan beberapa proses pretreatment danpemilihan limbah. Kapasitas pembakaran insinerator sampah biasanya berkisar dari 90 sampai 2.700 ton sampah kota per hari. Proses lainnya telah dikembangkan yang didasarkan padadecoupling dari fase yang juga berlangsung di insinerator: pengeringan, penguapan, pirolisis, karbonisasi dan oksidasi limbah. Gasifikasi menggunakan agen gasifikasi seperti uap, udara, oksidakarbon atau oksigen juga diterapkan. Proses ini bertujuan untuk mengurangi volume gas buang dan terkait biaya pengolahan gas buang. Banyak pengembangan tersebut telah sesuai dengan masalah teknis dan masalah ekonomi saat ditingkatkan untuk komersial, ukuran industri. Beberapa digunakan secara komersial (misalnya di Jepang) dan lain sedang diuji dalam demonstrasi di seluruh Eropa, tetapi hanya sebagian kecil dari kapasitas pengolahan secara keseluruhan bila dibandingkan dengan insinerator.

Sumber pembentukan PCDD/Fs

Polychlorinated dibenzo-p-dioxin (PCDD), polychlorinated dibenzofurans (PCDF), polychlorinated biphenyls (PCB) dan heksaklorobenzena (HCB) adalah senyawa yang tidak sengaja terbentuk(unintentional produced) dalam proses industri-kimia, seperti manufaktur kimia, dan proses termal, seperti pembakaran sampah. PCDD / PCDF adalah produk samping yang mekanisme pembentukan telah dipelajari terus-menerus secara ekstensif terkait proses pembakaran dan pada proses kimia-non-pembakaran; meskipun demikian, mekanisme dan kondisi pembentukannya secara tepat dapat sepenuhnya diketahui.

Sedangkan informasi untuk pembentukan PCB dan HCB jauh lebih sedikit, terutama dalam proses pembakaran. Karena ada kesamaan dalam struktur dan terjadinya PCDD / PCDF, PCB dan HCB, biasanya diasumsikan bahwa, dengan pengecualian dari spesies mengandung oxygen, parameter dan faktor-faktor yang mendukung pembentukan PCDD / PCDF juga menghasilkan PCB dan HCB.Di sisi lain, dalam beberapa proses industri, HCB sebagian besar dibentuk dari PCDD / PCDF atau PCB.

Proses Thermal

Karbon, oksigen, hidrogen dan klorin, baik dalam unsur, organik atau anorganik bentuk, diperlukan. Pada titik tertentu dalam proses sintesis, apakah hadir dalam prekursor atau dihasilkan oleh reaksi kimia, karbon harus diasumsikan struktur aromatik. Ada dua jalur utama dimana senyawa ini dapat disintesis: dari prekursor seperti fenol terklorinasi atau de novo dari struktur karbon di fly ash, karbon aktif, jelaga atau produk molekul yang lebih kecil yang berasal dari pembakaran tidak sempurna. Dalam kondisi pembakaran yang buruk, PCDD / PCDF dapat terbentuk dalam proses pembakaran itu sendiri. Mekanisme yang terkait dengan sintesis ini dapat homogen (molekul bereaksi semua dalam fase gas atau semua dalam fase padat) atau heterogen (yang melibatkan reaksi antara molekul fasa gas dan permukaan).

PCDD / PCDF juga dapat hancur ketika dibakar pada suhu yang cukup dengan waktu tinggal yang memadai dan pencampuran gas pembakaran dan limbah atau umpan bahan bakar yang baik. Praktek pembakaran yang baik meliputi manajemen "3 T" - waktu tinggal (time of residence), suhu (temperature) dan turbulensi (turbulence), dan pasokan oksigen yang cukup untuk memungkinkan oksidasi sempurna. Penggunaan memuaskan temperatur cepat dan lainnya yang dikenal proses yang diperlukan untuk mencegah pembentukan ulang.

Variabel yang diketahui berdampak terhadap pembentukan PCDD / PCDF yaitu meliputi:

• Teknologi : Pembentukan PCDD / PCDF dapat terjadi baik dalam pembakaran yang buruk atau kurang berhasilnya ruang pasca-pembakaran dan perangkat kontrol polusi udara. Teknik pembakaran bervariasi dari yang sangat sederhana dan sangat buruk, seperti pembakaran terbuka, sampai dengan pembakaran yang sangat kompleks dan sangat baik, seperti pembakaranmenggunakan teknik terbaik yang tersedia;
• Suhu : PCDD pembentukan / PCDF di zona post-combustion atau perangkat pengendali polusi udara telah dilaporkan berkisar antara 200 ° C dan 650 ° C; kisaran pembentukan terbesar umumnyapada 200-450 °C, dengan maksimum sekitar 300 °C;
• Logam : Tembaga, besi, seng, aluminium, kromium dan mangan diketahui mengkatalisasi pembentukan PCDD / PCDF, klorinasi dan deklorinasinya
• Sulphur dan nitrogen : Sulphur dan beberapa bahan kimia yang mengandung nitrogen meningkatkan pembentukan PCDD / PCDF, tetapi dapat menimbulkan produk yang tidak diinginkan lainnya;
• Klorin harus ada dalam bentuk organik, anorganik atau unsur. keberadaannya di fly ash atau dalam bentuk unsur dalam fase gas mungkin sangat penting;
• Produk PCB juga prekursor untuk pembentukan PCDF : Penelitian telah menunjukkan bahwa variabel lain dan kombinasi dari kondisi juga penting.

Bahan kimia UPOPs dilepaskan ke udara, ke dalam air (ketika sistem pembersihan gas buang basah dipasang atau ketika residu dicuci dengan cairan untuk menghilangkan beberapa zat beracun)dan oleh residu padat. Residu padat dari insinerasi limbah padat kota abu terutama adalah bottom ash, boiler ash dan fly ash. (lihat deskripsi kota insinerasi limbah padat).Selain residu timbul dari pengolahan gas buang menunjukkan karakteristik yang berbeda tergantung pada sistem yang dipasang (kering, semi-basah, basah). Ketika sistem basah diterapkan filter cake daripengolahan air limbah dan gipsum juga akan menumpuk. Selanjutnya residu dari penyaringan udara harus dipertimbangkan. Pilihan untuk residu penyaringan udara tergantung pada adsorbenyang digunakan (karbon aktif, kokas, kapur, natrium bikarbonat, zeolit). Residu dari (aktif) karbon dari reaktor unggun tetap kadang-kadang diizinkan untuk dibakar dalam insinerator sampah itu sendiri, jika kondisi proses tertentu terpenuhi. Residu sistem entrained bed juga dapat dibakar, jika adsorben yang digunakan adalah karbon aktif atau kokas saja. Jika campuran reagen lain dankarbon aktif digunakan, residu umumnya dikirim untuk pengolahan eksternal atau pembuangan, karena mungkin ada risiko korosi.

Di banyak negara, limbah yang dihasilkan oleh insinerasi limbah diklasifikasikan sebagai limbah berbahaya, dengan pengecualian gipsum dari desulfurisasi gas buang dan scrap logam besi dannon-besi. Sebagai contoh peraturan di Austria mensyaratkan bahwa jika batas untuk PCDD / PCDF (100 ng I-TEQ / kg) dalam limbah terlampaui, maka limbah harus dibuang dengan cara yang ramah lingkungan. Ini berarti dalam banyak kasus penimbunan di tempat pembuangan sampah khusus atau penyimpanan bawah tanah. Lebih lanjut, menurut hukum di Austria, pembentukan dan penyebaran debu dari limbah ini harus dicegah selama transportasi dan penyimpanan sementara (Austrian Waste Incineration Ordinance, Fed. Law Gazette Nr. II 389/2002).