Penyediaan Unit Utilitas Listrik & Air
A. Sistem Distribusi Tenaga Listrik
a. Deskripsi Distribusi
Sistem distribusi dimaksudkan untuk memberikan tenaga listrik kepada beban dengan setepat mungkin dan menjamin kelangsungan penyaluran / pelayanan dengan tegangan dan frekuensi yang stabil.
Distribusi tenaga listrik merupakan penyaluran daya listrik dari tingkat pusat (Main Substation) ke substation. Kemudian dari substation disalurkan ke beberapa ER (Elektrical Room) diperusahaan tersebut. Dalam hal ini untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik di PT Semen Gresik pabrik Tuban I,II dan III didapat dari kontrak tenaga listrik dari PLN dengan perincian 82 MVA untuk Tuban I dan II sedangkan sisanya 33 MVA menyuplai Tuban III.
PT.Semen Gresik pabrik Tuban mempunyai generator (Emergency Power) untuk menjaga kontinuitas proses produksi yang stabil. Generator dipakai sebagai suplai cadangan apabila sumber tenaga listrik dari PLN mengalami pemadaman. Penggunaanya terbatas pada cooler, kiln dan penggilingan batubara. Saat pasokan listrik pada ketiga alat tersebut terhenti, sebuah breaker akan mengalihkan pengambilan daya listrik dari PLN ke generator dalam waktu kurang dari lima menit. Setelah pasokan listrik befungsi seperti biasa, posisi breaker akan dikembalikan seperti semula.
a. b. Gambaran Umum Sistem Distribusi Tenaga Listrik di Pabrik Semen Gresik
Sistem Distribusi Tenaga Listrik pada pabrik Semen Gresik dibagi menjadi beberapa jaringan sebagai berikut :
1. Jaringan dari Main Substation/gardu induk (Transformator 150 / 20 KV) ke Substation (Transformator 20 / 6,3 KV) menggunakan tegangan 20 KV.
Gardu Induk I mempunyai 3 buah transformator yaitu :
Trafo I Untuk menyuplai listrik pabrik Tuban I dari crusher sampai kilnTrafo II Untuk menyuplai listrik ke cement mill
Trafo III Untuk menyuplai listrik pabrik Tuban II dari crusher sampai kiln
Gardu Induk II mempunyai 2 buah tranformator yang digunakan untuk keseluruhan proses produksi Tuban III.
2. Jaringan dari Substation/gardu cabang (Transformator 20 / 6,3 KV) kebeban menggunakan tegangan 6,3 KV.
PT Semen Gresik pabrik Tuban mempunyai 11 gardu cabang yaitu :
Gardu I : digunakan untuk crusher pabrik Tuban I
Gardu II : digunakan untuk proses penyiapan bahan baku & pembakaran Pabrik Tuban I
Gardu III : digunakan untuk cement mill pabrik Tuban I
Gardu IV : digunakan untuk perkantoran ,bengkel,fasilitas umum dll
Gardu V : digunakan untuk proses penyiapan bahan baku & pembakaran Pabrik Tuban II,raw mill,coal mill,kiln
Gardu VI : digunakan untuk cement mill pabrik Tuban II & untuk unit mesin Tuban III
Gardu VII : digunakan untuk crusher pabrik Tuban III
Gardu VIII : digunakan untuk quarry pabrik Tuban II & III ,Penyiapan bahan baku clay
Gardu IX : digunakan untuk penyiapan bahan baku & pembakaran pabrik Tuban III
Gardu X : digunakan untuk cement mill pabrik Tuban III
Gardu XI : digunakan untuk compressor,water cooler dll
3. Jaringan dari substation (Transformator 6,3 / 0,4 KV) ke beban tegangan rendah menggunakan tegangan 0,4 KV yang mempunyai 22 unit Electric Room ( ER )
§ Pabrik Tuban I mempunyai ER no.1-8
§ Pabrik Tuban II mempunyai ER no.9-15
§ Unit utilitas mempunyai ER no.16
§ Pabrik Tuban III mempunyai ER no.17-22
4. Untuk mendapatkan tingkat kontinuitas yang tinggi maka antar jaringan yang utama dapat dihubungkan dengan menggunakan coupling di Main substation dan coupling di substation pada tegangan 20 KV
Keterangan :
1. Gardu Induk
2. Gardu Cabang
3. Electric Room
Gambar 1 Tabel Area Distribusi Listrik
A. Penyediaan Air
Untuk memenuhi kebutuhan air di PT. Semen Gresik Tuban digunakan sumber air dari waduk Temandang sumur artesis dan Bozem yang di tampung di dalam raw water.
Air dari waduk Temandang dan dari sumur di pompa dan ditampung dalam raw water sebelum digunakan sebagai air sanitasi dan air proses.
· Air Sanitasi
Tahap- tahap proses pengolahan air sanitasi :
1. Ekualisasi ( Penampung awal )
Sumber air untuk keperluan sanitasi adalah air dari bak penampung. Untuk mengalirkan air tersebut dipergunakan 3 (tiga) Pompa Centrifugal, letak pompa ini berada dibawah permukaan bak penampung. Selanjutnya air dialirkan ke bak pengendapan awal (primary settling).
2. Sedimentasi awal
Air dari bak penampung yang dialirkan ke bak pengendapan (primary settling) mengandung partikel-partikel padat kecil (lumpur, pasir, dan lain-lain). Sebagian partikel mudah mengendap karena adanya gaya gravitasi, dan sebagian lagi tidak mudah mengendap sehingga dilakukan proses koagulasi.
3. Flokulasi dan Koagulasi
Air dari bak pengendapan awal (primary settling) dipompa ke Clarifier lewat tangki aerasi, diberi larutan alum dan udara yang berfungsi sebagai pengaduk. Sisa kotoran yang terlarut dalam air dipisahkan dengan flokulasi menggunakan alum dan soda ash, dimana proses koagulasi dilakukan di tangki aerasi tersebut. Pada proses ini ditambahkan Poli Aluminium Cloride (PAC, pengganti tawas), SC-500 dan Kaporit. PAC sebagai bahan koagulan,akan menggumpalkan koloid-koloid pengotor air. Gumpalan koloid itu kemudian diperbesar dengan flokulan SC-500 sehingga mudah mengendap.
4. Pengolahan Secara Biologi
Air dari proses flokulasi dan koagulasi masih mengandung mikroba-mikroba yang berbahaya, maka untuk membunuh kuman-kuman tersebut diberi kaporit (kalsium hypoclorit) yang mengandung unsur Cl sebagai desinfektan. Efek oksidasi dari klorin akan menghancurkan enzim yang dibutuhkan oleh kuman-kuman tersebut dan mampu membunuh mikroorganisme dalam air.
Kebutuhan Alum (dalam tawas) sekitar 80 ppm - 100 ppm, tapi jika menggunakan PAC cukup dengan 30 ppm - 35 ppm dan apabila ditambahkan SC-500 sebagai flokulan menghasilkan air yang bersih. Volume yang sempit pada tangki aerasi dan hembusan udara, menjadikan air mengalir ke Clarifier dengan kecepatan tinggi sehingga terjadi aliran turbulen, dan tidak terjadi pembentukan flok dalam perpipaan. Air kemudian dialirkan ke bagian tengah (ruang flokulasi) Perbedaan diameter pipa inlet dengan ruang flokulasi yang sangat besar, menyebabkan rate aliran berubah dari turbulent menjadi laminer dan dengan pengadukan lambat ( 7 rpm), akan terbentuk inti flok Al(OH)3. Dari ruang flokulasi air dialirkan ke ruang sedimentasi (diametetr 13,5 m) dimana pada ruang ini inti flok membentuk flok yang lebih besar dan turun mengendap ke dasar Clarifier. Inti flok dari ruang flokulasi, sebelum masuk ke ruang sedimentasi akan melewati lapisan endapan, sehingga sistem ini juga disebut Sludge Blanket Clarifier. Lapisan endapan (sludge) berfungsi juga sebagai filter untuk flok. Endapan di dasar Clarifier dikumpulkan ke bagian pengeluaran sludge dengan menggunakan scraper. Scrapper yang di pasang tersebut digerakkan oleh motor dengan putaran tertentu. Supernatant (filtrat) dari Clarifier di alirkan ke Sand Filter untuk lebih menyempurnakan pemisahan flok.
5. Filtrasi
Filtrat (air baku) dari Clarifier dialirkan secara gravitasi ke sand filter sebanyak 7 buah sedangkan yang bekerja efektif 4 buah dengan masing-masing debit maksimum 50 m3/jam sementara 3 buah yang lainnya dilakukan pencucian (backwashing). Air dari Clarifier dialirkan ke bagian inlet filter diatas media pasir. Secara gravitasi air akan melewati pasir, sehingga flok yang masih terbawa akan terperangkap (tersaring) diantara media pasir. Selama sand filter masih dalam keadaan baik, tinggi air diatas lapisan pasir tidak melebihi tinggi air yang sudah ditentukan. Air tersaring dialirkan dan ditampung pada Clear Water Tank. Pada saat kotoran telah mengisi sebagian besar rongga dari bed pasir, menyebabkan turunnya efisiensi laju air melalui bed. Untuk pencucian, dipergunakan air bersih dari Clear Water Tank. Air dari bagian dasar, dialirkan ke arah atas (up-flow) dengan laju aliran diatur agar lapisan pasir tidak terlalu terangkat sehingga melewati pipa pembuangan. Proses pencucian dihentikan setelah keadaan air cucian nampak sudah bersih atau pressure drop kembali seperti semula. Setelah pencucian selesai kondisi semua valve dikembalikan seperti semula untuk proses penyaringan. Air produk dari Clarifier sementara ditampung dalam Bak penampung.
Untuk alternatif menggantikan sand filter, digunakan filter amiad dengan diameter screen 50 mikron dan mampu menyaring air dari Clarifier pengendapan agar lebih jernih. Amiad adalah filter air yang bekerja secara otomatis dan secara periodik dapat melakukan back wash secara otomatis. Untuk otomatis back wash bisa di setting berdasarkan presure atau timer (0.5 bar atau 15 menit sekali) kondisi yang dicapai terlebih dulu. Dalam perawatan diperlukan pembersihan screen, dan pengoperasiannya relatif mudah. Filter ini akan bekerja secara baik jika pressure masuk minimun 2bar.
Air kemudian masuk ke Bak Ground dengan kapasitas 546 m3. Dalam setiap harinya proses Pengendapan air beroperasi 8 s/d 10 jam.Bak Ground merupakan tempat penyimpanan sementara dan juga sebagai tempat pengendapan lumpur-lumpur yang masih terikut. Bak Air Clear ini untuk menampung produk dari proses Pengendapan (Clear Water) atau air yang berasal dari sumur air bawah tanah (ABT). Bak Air Clear ini di beri atap untuk mencegah timbulnya ganggang, sehingga air tetap terjaga kejernihannya. Kapasitas dari Bak Air Clear ini adalah 1500 m3, dan terbuat dari beton. Dengan menggunakan pompa, Air Clear di pompakan ke Elevated Tank dan selanjutnya didistribusikan sebagai Raw Water proses Pelunakan dan sebagai persediaan Air Clear ke perkantoran dan unit-unit lain yang memerlukan air bersih. Elevated ini memiliki ketinggian 27 meter diatas permukaan tanah dan memiliki kapasitas total 500 m3, yang terdiri dari 400m3 adalah Air Clear (Sanitasi) dan yang 100 m3 adalah Air Proses (Air Pendingin).
Gambar 2 Proses pengolahan air sanitasi
· Air Proses
Air proses (air pendingin) harus memenuhi syarat :
- Bebas dari lumpur dan endapan.
- Mempunyai kesadahan rendah.
- Mempunyai pH netral
Syarat yang dirasa paling penting terkait dengan penyediaan air untuk industri adalah kesadahan (hardness). Kesadahan (hardness) adalah kandungan ion Ca 2+ , Mg 2- dari garam – garam karbonat/bikarbonat, garam – garam sulfat, dan garam – garam klorid di dalam air yang dapat mengakibatkan korosif atau kerak. Kesadahan dalam air disebabkan oleh kation bervalensi 2 seperti Ca, Mg, Fe, Mn dan Sr sifatnya dapat tetap atau sementara tergantung pada anion pasangannya.. Macam- macam hardness ada dua yaitu :
1. Temporary Hardness, apabila kation bervalensi 2 tersebut berikatan dengan bikarbonat (HCO3), kesadahan ini dapat diturunkan apabila dipanaskan (bila temperatur airnya naik, misal dalam pipa yang terkena sinar matahari baik langsung maupun tidak langsung).
2. Permanent Hardness, apabila kation yang bervalensi dua tersebut berikatan dengan anion seperti klorida (Cl-), sulfat(SO42-), nitrat (NO3-), nitrit (NO2-), phosphat (PO43-), kesadahan ini tidak akan berubah/turun karena pemanasan.
Terjadinya kesadahan dalam air alam disebabkan karena bereaksinya air hujan yang mengandung CO2 dengan batuan/tanah yang mengandung kation-kation penyebab kesadahan.
Ada lima tingkat kesadahan / hardness air, yaitu :
1. jika < 15 ppm disebut very soft water
2. jika antara 15 ppm dan 50 ppm disebut soft water
3. jika antara 50 ppm dan 100 ppm disebut medium hard water
4. jika antara 100 dan 200 disebut hard water
5. jika > 200 ppm disebut very hard water.
Secara umum ada beberapa cara/ proses yang dapat dilakukan untuk mengurangi tingkat kesadahan air/hardness antara lain :
1. proses kapur
2. proses kapur dan soda ash, yang dapat dilakukan pada suhu tinggi maupun suhu rendah
3. proses soda – zeolit
4. proses hydrogen zeolit
5. proses ion exchanger/demineralizer
6. proses magnesium carbonat
7. proses phosphate
Tingkat kesadahan air harus dikurangi karena akan menyebabkan beberapa kerugian antara lain :
1. untuk kebutuhan mencuci maka air dengan tingkat kesadahan yang terlalu tinggi akan menyebabkan kebutuhan penggunaan sabun menjadi meningkat
2. akan menimbulkan kerak pada alat yang kita gunakan untuk memasak air (ketel) dan dapat menghambat perpindahan panas
3. menurunkan kadar vitamin yang ada pada air normal, sehingga air yang dikonsumsi tidak mencukupi untuk pemenuhan kebutuahan vitamin.
Untuk proses produksi di PT. Semen Gresik (PERSERO), Tbk tingkat kesadahan air yang berasal dari raw water (di atas 300 ppm) harus dikurangi agar apabila digunakan pada proses (air pendingin) maka tidak akan menimbulkan kerak dan juga untuk menghindari terbentuknya flok-flok pada pipa saluran air.
Cara yang digunakan oleh bagian pengolahan air PT. Semen Gresik (PERSERO), Tbk ini untuk mengurangi tingkat kesadahan airnya sesuai dengan keinginan (di bawah 90 ppm), yaitu dengan proses pelunakan :
Sumber air pada proses pengolahan ini adalah air dari Clear Water atau air yang berasal dari sumur air bawah tanah (ABT) dan ditampung dalam Bak penampung Raw Water 2. Bak Raw Water dengan kapasitas 1500 m3 dan terbuat dari beton ini di beri atap untuk mencegah timbulnya ganggang, sehingga air tetap terjaga kejernihannya. Air dari raw water 2 dipompa menuju Clarifier untuk dilakukan proses pelunakan dengan proses kapur. Raw Water masuk melalui bagian bottom sedikit ke atas Clarifier dan produknya keluar melalui over flow bagian atas. Raw Water memiliki kesadahan total sebesar 350 ppm dan setelah melalui proses pelunakan kesadahannya 50 ppm.
Kesadahan dihilangkan dengan menggunakan bahan kimia yaitu :
1. Ca(OH)2
Digunakan untuk menghilangkan kesadahan sementara yang berasal dari garam karbonat dan bikarbonat. Larutan Ca(OH)2 di buat dengan cara mencampurkan sejumlah berat tertentu bubuk kapur dengan air sehingga menghasilkan susu kapur. Larutan susu kapur ini di injeksikan bersamaan saat Raw Water masuk ke dalam Clarifier melalui inlet.
2. Na2CO3
Digunakan untuk menghilangkan kesadahan tetap yang berasal dari garam non-bikarbonat.
Kapur Ca(OH)2 berbentuk bubuk di tampung di dalam silo silindris. Pada silo ini dilengkapi vibrator untuk mengantisipasi jika kapur tidak mau turun akibat kelembaban udara sehingga kapur menempel pada dinding silo. Bubukan kapur yang keluar melalui Rotary feeder di terima oleh screw conveyor dan dijatuhkan ke tangki kapur. Bersamaan dengan masuknya bubuk kapur ke tangki kapur tersebut dialirkan pula air secara tangensial maka kapur akan teraduk dan terlarut sehingga menghasilkan larutan susu kapur.
Sludge yang keluar dari Clarifier pelunakan ditampung dalam Bak penampung Sludge yang didalamnya terdapat kapur dan soda yang telah dipakai untuk proses pelunakan sebelumnya. Bak ini untuk memisahkan sludge dan air berdasarkan gaya gravitasi, air akan mengalir ke sistem drainase dan lumpur tetap tinggal di dalam bak.
Untuk menetralkan air hasil pelunakan yang bersifat basa maka ditambahkan HCl dari tangki HCl sehingga air akan mendekati pH normal (pH = 7). Penggunaan HCl ini selain murah harganya jika dibandingkan dengan asam yang lain, keberadaan ion Cl- akan memberikan kegunaan sebagai desinfektan.
Air hasil penetralan diumpankan ke Sand Filter untuk memisahkan suspended solid, koloid, lempung, mikroba, bakteri dan virus. Di dalam Sand Filter terdapat pasir dengan bermacam grade (pasir: 0,50 mm diameter, dengan tinggi bed: 45 s/d 76 cm) dan gravel (krakal - krikil) dibawahnya.
Air kemudian dilewatkan pada Bak ground dengan kapasitas 198 m3. Air dari bak ground kemudian dipompa menuju elevated tank untuk selanjutnya digunakan sebagai air proses (air pendingin) dan didistribusikan ke Cooling Tower sebagai Air Make Up. Cooling Tower adalah sistem pendingin yang dipergunakan untuk mendinginkan air proses seperti pendingin mesin, Heat Exchanger, compresor dll..
Cara yang digunakan oleh bagian pengolahan air PT. Semen Gresik (PERSERO), Tbk ini untuk mengurangi tingkat kesadahan airnya sesuai dengan keinginan (di bawah 90 ppm), yaitu :
Proses Kapur – soda (lime soda softening)
Gambar 3 Proses pengolahan air proses
Proses ini merupakan cara yang termudah dan termurah. Fungsi dari kapur yang digunakan adalah untuk mengendapkan kation-kation yang terikat dalam bentuk karbonat, sulfat, klorida agar menjadi bentuk hidroksidanya dan mengendap. Sedangkan fungsi dari soda ash (Na2CO3) adalah untuk mengikat endapan agar turun di bagian bawah Clarifier water untuk memudahkan pemisahan antara air yang jernih dengan endapan. Keefektifan proses ini ditentukan oleh banyaknya jumlah kapur (CaO) dan soda ash yang digunakan. Oleh sebab itu pada awal proses dilakukan jar tes yang dimaksudkan untuk mengetahui banyaknya kapur soda optimum yang digunakan untuk menurunkan kesadahan raw water.
Keuntungan dari proses kapur-soda ini adalah :
a. Hasil dari proses yang dilakukan memuaskan. Dalam arti dengan biaya yang semurah mungkin akan menghasilkan penurunan tingkat kesadahan air yang memuaskan. Dari harga kesadahan raw water yang berada di atas 300 ppm maka dengan proses kapur – soda dengan komposisi yang tepat maka akan didapatkan air dengan kesadahan di bawah 90 ppm. Dengan tingkat kesadahan di bawah 90 ppm maka air tersebut sudah dapat digunakan untuk proses produksi semen dan untuk kebutuhan sanitasi.
b. Bahan yang digunakan mudah didapat. Persediaan CaO sebagai tambang dolomit yang banyak terdapat di alam. Hanya untuk mendapatkan hasil yang memuaskan maka harus digunakan kapur dengan kualitas yang bagus sehingga sebelum ada pembelian kapur maka kapur tersebut harus memenuhi syarat-syarat khusus terlebih dahulu.
c. Kemampuan remove Ca dan Mg cukup baik. Dengan penambahan kapur maka ion Ca2+ dan Mg2+ yang semula berada dalam keadaan sulfat, karbonat, maupun kloridanya akan mudah diubah menjadi bentuk hidroksidanya sehingga mudah untuk diendapakan dengan penambahan soda ash.
d. Sludge yang dihasilkan masih mempunyai nilai ekonomis.
