Jurnal Teknologi Pertambangan Volume. 1 Nomor. 2 Periode: Sept. 2015 – Feb. 2016
KAJIAN TEKNIS DIMENSI KOLAM PENGENDAPAN DI SETTLING POND 71 C PT. PERKASA INAKAKERTA KECAMATAN BENGALON KABUPATEN KUTAI TIMUR PROVINSI KALIMANTAN TIMUR Isnaeni, Untung, Gunawan Nusanto, Sudaryanto Program Studi Teknik Pertambangan, Fakultas Teknologi Mineral Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta Jl. SWK 104 (Lingkar Utara), Yogyakarta 55283 Indonesia Abstrak PT. Perkasa Inakakerta adalah perusahaan yang bergerak dalam bidang pertambangan batubara, berlokasi di Bengalon, Provinsi Kalimantan Timur. Sistem penambangan yang diterapkan adalah sistem penambangan terbuka. Lokasi penelitian berada di Settling Pond 71 C. Pengukuran parameter kualitas air dilakukan terlebih dahulu sebelum dialirkan keperairan bebas. Adapun parameter yang diukur adalah pH 6-9, TSS < 300 Mg/l, Besi (Fe) < 4 Mg/l dan Mangan (Mn) < 7 Mg/l dengan menggunakan kertas lakmus, TSS meter dan Colorimeter DR 890. Kolam pengendapan terdiri dari 7 kompartemen, 3 komapartemen sebagai proses pengendapan dan 4 kompartemen sebagai perawatan (treatment) , luas kolam 7.644 m2 dan volume 31.734 m3 dengan debit hasil pemompaan yang mengalir pada zona inlet sebesar 729,27 m3/jam atau 14.585 m3 dengan waktu pemompaan selama 20 jam. Koagulan yang digunakan untuk menetralkan pH adalah kapur padam (CaO) sebanyak 71 kg/jam. Alat mekanis yang digunakan untuk perawatan kolam adalah Backhoe PC 200 dengan jangkauan gali mendatar 9,19 meter dan kedalaman 5,78 meter. Saat ini untuk parameter kualitas air yang belum memenuhi standar baku mutu adalah pH dan TSS, koagulan yang digunakan terlalu banyak, faktor yang mempengaruhi adalah dimensi kolam pengendapan yang terlalu luas sehingga kurang efektif. Upaya agar parameter kualitas air memenuhi baku mutu dan koagulan yang digunakan tidak terlalu banyak adalah melakukan perbaikan pada dimensi kolam menjadi 2 kompartemen sebagai proses pengendapan material padatan dan 3 kompartemen untuk perawatan (treatment) dengan luas 5.505 m2 dan volume 24.663 m3 sehingga koagulan yang digunakan sebanyak 48 kg/jam. Kata kunci : kualitas, dimensi kolam pengendapan, kapur padam (CaO), Back Hoe PC 200
1.
PENDAHULUAN
Settling Pond 71 C merupakan kolam pengendapan yang dimiliki PT. Perkasa Inakakerta (PT.PIK) untuk menampung air hasil pemompaan inpit dump 71 dan pit 71 N. Dalam melakukan perawatan, digunakan kapur padam (CaO) untuk mentralkan air asam dan alat back hoe PC 200 untuk pengerukan lumpur hasil pengendapan. Saat ini dimensi kolam pengendapan yang digunakan memiliki luas 7.644 m2 dan volume 31.734 m3. Luasan ini masih sangat besar untuk menampung air hasil pemompaan sehingga proses perawatan untuk kualitas air pada kolam pengendapan kurang efektif. Berdasarkan hal tersebut, objek penelitian ini ditekankan untuk mengkaji kualitas air, dimensi kolam pengendapan dan koagulan yang digunakan. Kolam pengendapan memegang peranan penting dalam sistem penyaliran penambangan batubara. Kolam pengendapan pada saat ini belum mampu mengatasi kualitas dan kuantitas air yang masuk pada zona inlet sehingga dapat mempengaruhi aktifitas penambangan.
32
Lokasi pertambangan PT. Perkasa Inakakerta secara administratif terletak di wilayah Kecamatan Bengalon, Kabupaten Kutai Timur, Provinsi Kalimantan Timur. PT. Perkasa Inakakerta Secara astronomis terletak antara 117°35’56” – 117°44’14”BT dan 0°44’41” – 0°53’23” LS. 2.
HASIL PENELITIAN
Curah Hujan Rencana dan Intensitas Curah Hujan Berdasarkan perhitungan dapat ditentukan besarnya curah hujan rencana maksimum adalah sebesar 126,44 mm/hari dengan umur tambang 9 tahun. Data curah hujan yang digunakan di daerah penelitian adalah selama 6 tahun mulai dari tahun 2009-2014 dengan periode ulang hujan 3 tahun. Resiko hidrologi yang didapatkan dari perhitungan adalah 97,3%. Perhitungan intensitas curah hujan dilakukan dengan rumus Mononobe, dari hasil perhitungan didapatkan intensitas curah hujan 43,74 mm/jam.
Kajian Teknis Dimensi Kolam Pengendapan … Isnaeni
Tabel 1. Curah Hujan Rencana pada Periode Ulang Berbeda
Gambar 1. Peta Daerah Tangkapan Hujan pada Lokasi Penelitian
33
Kajian Teknis Dimensi Kolam Pengendapan … Isnaeni
Penentuan nilai koefisien didasarkan atas topografi daerah penelitian, jenis tanah dan kerapatan vegetasi (Tabel 2). Tabel 2. Luas Daerah Tangkapan Hujan dan Nilai Koefisien Limpasan DTH A A.1 B B.1 C D E PIT71N INPITDUMP71
Koefisien 0,4 0,9 0,4 0,9 0,4 0,9 0,9 0,9 0,9
pemompaan. Kompartemen empat sampai tujuh digunakan untuk perawatan. Tabel 4. Hasil Pengukuran Dimensi Kolam Komp
Panjang (m)
Lebar (m)
Sekat (m)
Luas (m2)
Volume (m3)
1
40,5
30
9,5
1.215
6.075
2
42,6
30
7,4
1.278
6.390
3
45,5
30
14,5
1.365
6.825
4
32,8
30
7,2
984
3.936
5
31,8
30
8,2
954
3.816
6
30,8
30
9,2
924
3.696
7
30,8
30
9,2
924
3.696
Sumber : PT. Perkasa Inakakerta
Debit Pompa Aktual Debit pompa yang didapatkan yaitu dengan cara pengukuran langsung di lapangan dengan menggunakan alat ukur debit air Globalwatermeter. Data yang dihasilkan dari alat Globalwatermeter yaitu kecepatan air yang keluar dari pipa keluaran dalam satuan m/s. Pompa yang digunakan pada sumuran inpit dump 71 yaitu menggunakan Selwood H200 dan Multiflo 380 dengan debit actual. Tabel 3. Hasil Pengambilan data debit aktual pompa
Jenis material yang terendapkan pada kolam pengendapan adalah lanau dan lempung sehingga mempunyai diameter partikel padatan 0,002 mm.
Gambar 2. Klasifikasi Butiran
Karakteristik Air Kolam Pengendapan Karakteristik air kolam pengendapan antara lain adalah pH, TSS, Besi (Fe) dan Mangan (Mn).
Dari klasifikasi tersebut dengan diameter 0,002 mm pada tabel klasifikasi padatan diperairan angka tersebut termasuk padatan tersuspensi dengan ukuran diameter < 10-3 mm. Tabel 5. Klasifikasi Padatan di Perairan
Untuk pengukuran pH (Derajat Keasaman) dilakukan dengan menggunakan kertas lakmus pada zona inlet dan zona outlet. Pada zona inlet memiliki pH 3 dan pada zona outlet memiliki pH 6. Pengukuran TSS dengan menggunakan TSS meter, pada zona inlet nilai TSS terbesar 328 Mg/l dan zona outlet 177 Mg/l. Untuk pengukuran besi (Fe) dan mangan (Mn) menggunakan alat yang sama yaitu Colorimeter DR 890, didapatkan nilai besi (Fe) terbesar 2,3 Mg/l dan mangan (Mn) 0,4 Mg/l. Dimensi Kolam Pengedapan Kolam pengendapan 71 C secara geografis terletak pada E 117o38’47’’ E 00o45’67’’ terdapat tujuh kompartemen, kompartemen satu sampai tiga digunakan untuk mengendapkan material hasil
Koagulan yang Digunakan PT. Perkasa Inakakerta menggunakan Kapur Padam (CaO) dengan rata-rata pemakaian 71 kg/jam. Dengan cara mencampur kapur padam (CaO) dengan air
34
Klasifikasi
Ukuran
Ukuran (mm)
Padatan
Diameter (µm)
Padatan Terlarut
< 10-3
< 10-4
Koloid
10-3 - 1
10-4 – 10-3
Padatan
<1
< 10-3
Tersuspensi
Kajian Teknis Dimensi Kolam Pengendapan … Isnaeni
dalam suatu bak yang kemudian dialirkan menggunakan pipa pada pintu kompartemen tiga ke kompartemen empat.
3. Ion Besi (Fe) Ion besi (Fe) pengukuran hanya dilakukan satu kali dalam satu minggu karena pengujiannya dilakukan pada suhu ruangan dengan menggunakan alat Calorimeter DR 890 untuk pengujian ion besi (Fe) jenis reagennya adalah reagen iron, dari hasil pengujian didapatkan nilai ion besi (Fe) terendah 0,4 Mg/l dan tertinggi 2,3 Mg/l. Angka ini masih sangat aman untuk langsung dialirkan dari standar baku mutu yang ditetapkan yaitu 7 Mg/l.
Gambar 3. Proses Pengadukan Kapur Padam dengan Air Alat yang Digunakan Untuk Perawatan Alat mekanis yang digunakan pada adalah Backhoe PC 200. PT. Perkasa Inakakerta tidak secara khusus menyediakan alat backhoe untuk pengerukan lumpur karena jangka waktu pengerukan yang hanya dilakukan 2 tahun sekali. 3.
PEMBAHASAN
Karakteristik Air Kolam Pengendapan Karakteristik dan parameter air tambang batubara yang terdapat pada kolam pengendapan 71 C dilakukan pengukuran sesuai dengan Peraturan Daerah Kalimantan Timur No 02 Tahun 2011. 1. Derajat Keasaman (pH) Hasil pengukuran derajat keasaman (pH) didapatkan angka pH zona inlet terendah adalah 3 dan zona outlet 6. Air yang tertampung pada kolam pengendapan dikatakan bersifat asam atau sering disebut air asam tambang karena memiliki pH < 6, air yang bersifat asam ini disebabkan oleh material daerah sekitar penambangan adalah material PAF (Potentially Acid Forming) yaitu material yang berpotensi berbentuk asam sehingga jika terjadi hujan maka air tersebut akan bereaksi dengan mineral sulfida tertentu yang terdapat dalam batuan dan bereaksi dengan udara sehingga akan menghasilkan asam sulfat. Air tersebut akan mengalir ke tempat terendah yaitu pada sump inpit dump 71 dan pit 71 N yang kemudian akan dipompa menuju kolam pengendapan, sehingga air yang akan dihasilkan pada zona inlet masih bersifat asam. 2. Total Suspended Solid (TSS) Hasil pengukuran TSS didapatkan nilai terbesar pada zona inlet 328 Mg/l dan zona outlet 177 Mg/l, standar baku mutu yang ditetapkan untuk nilai TSS adalah 300 Mg/l. Nilai TSS pada zona outlet sudah memenuhi baku mutu yang telah ditetapkan sehingga aman untuk langsung dialirkan keperairan bebas. Air hasil pemompaan yang masuk pada zona inlet bercampur dengan lumpur sehingga TSS akan cukup tinggi. Material lumpur yang masuk pada
35
kompartemen pertama akan mengendap sehingga kompartemen dua dan tiga sudah sedikit mengandung lumpur sehingga pada zona outlet didapatkan TSS yang aman yaitu 177 Mg/l.
4. Mangan (Mn) Pengukuran nilai mangan (Mn) dilakukan sama seperti pengukuran ion besi (Fe) karena menggunakan sampel dan alat yang sama, akan tetapi memakai 10 ml dari 1 liter sampel yang diambil dan jenis reagennya adalah reagen mangan, dari hasil pengujian didapatkan nilai mangan (Mn) terendah 0,1 Mg/l dan tertinggi 0,4 Mg/l. Nilai ini juga masih sangat aman apabila langsung dialirkan keperairan bebas dari standar baku mutu yang ditetapkan yaitu 4 Mg/l. Dimensi Kolam Pengendapan Kolam pengendapan pada PT. Perkasa Inakakerta mempunyai 7 kompartemen dengan luas keseluruhan 7.644 m2 dan volume 31.734 m3. Ukuran butir yang yaitu 0,002 mm pada klasifikasi tabel padatan angka tersebut termasuk padatan tersuspensi < 10-3 mm. Debit total yang masuk pada zona inlet sebesar 729,27 m3/jam, maksimal pemompaan dilakukan selama 20 jam/hari sehingga debit total untuk satu hari 14.585 m3/hari. Artinya volume kolam pengendapan masih sangat besar untuk menampung air hasil pemompaan dalam 1 hari, sehingga perlu evaluasi pada luas kolam. Tabel 6. Perbaikan Dimensi Kolam Pengendapan Komp 1 2 3 4 5
Pjg (m) 42,6 45,5 32,8 31,8 30,8
Lbr (m) 30 30 30 30 30
Sekat (m) 7,4 14,5 7,2 9,2 9,2
Luas (m2) 1.278 1.365 984 954 924
Volume (m3) 6.380 6.825 3.936 3.816 3.696
Dari tabel hasil perbaikan dimensi kolam pengendapan dilakukan pengurangan jumlah kompartemen pada kompartemen 1 , 6 dan 7 kemudian didapatkan luas 5.505 m2 dan volume 24.663 m3, sehingga kolam pengendapan masih sangat cukup untuk menampung air hasil pemompaan dalam satu hari yaitu 14.485 m3/hari. Koagulan yang Digunakan Jenis kogulan yang digunakan adalah kapur padam (CaO) yaitu kapur hasil pemadaman kapur tohor Ca(OH)2. Kapur padam dipilih karena dapat
Kajian Teknis Dimensi Kolam Pengendapan … Isnaeni
menetralkan air yang bersifat asam dan lebih mudah untuk didapatkan. Reaksi Air Asam FeS2 + 15/4 O2 + 7/2 H2O
10 2 H2SO4 + Fe (OH)3
Reaksi Air Asam + Kapur Padam 2 H2SO4 + 2CaO
Kenaikan Nilai pH
Kenaikan Nilai pH
5 2CaSO4 + 2H2O
Dari reaksi tersebut jika air asam ditambahkan dengan kapur padam maka akan menghasilkan senyawa yang netral yaitu kalsium sulfat dihidrat (gypsum). Jumlah kapur padam yang digunakan adalah 71 kg/jam, 1.420 kg/hari dan 42.600 kg/bulan. Jumlah ini sangat banyak karena volume kolam pengendapan terlalu besar, pencampuran kapur padam dengan air yaitu dengan menggunakan bak dan alat pengaduk yang kemudian air tersebut dalirkan menggunakan pipa dan dialirkan pada pintu kompartemen (Gambar 4). Volume kolam pengendapan terlalu besar sehingga apabila air pada zona outlet ingin dialirkan keperairan bebas tetapi masih memiliki pH yang kecil maka dilakukan penaburan kapur padam pada kompartemen terakhir. Setelah dilakukan perbaikan jumlah kompartemen maka penggunaan kapur padam akan lebih menjadi 48 kg/jam.
. Gambar 4. Air Hasil pencampuran Kapur Padam Untuk mengetahui lama kenaikan nilai pH maka dilakukan jar test yaitu mengambil sampel air sebanyak 1 liter pada pintu kompartemen tige ke empat kemudian dibiarkan hingga partikel mengendap dan selanjutnya dimasukkan kapur padam (CaO) sebanyak 5 gram. Angka pH air awal adalah 3 kemudian pada menit ke 60 diukur menggunakan kertas lakmus pH menjadi 4, pada menit ke 120 pH menjadi 5 dan pada menit ke 180 pH menjadi 6.
0 30 60 120 180 Gambar 5. Kenaikan Nilai pH Pada gambar tersebut dapat dilihat bahwa pada satu liter air asam dengan nilai pH 3 dan diberi kapur padam sebanyak 5 gram akan mengalami kenaikan nilai pH setiap 30 menit dan pada menit ke 180 pH berada pada angka 6 yang berarti netral dan telah memenuhi baku muku sehingga dapat lanngsung dialirkan keperairan bebas. Alat yang Digunakan Untuk Perawatan PT. Perkasa Inakakerta menggunakan alat Backhoe PC 200 dengan kedalaman penggalian 5,78 meter sementara kedalaman maksimal kolam 5 meter. Sehingga Backhoe PC 200 mampu menggali lumpur hasil pengendapan. Pada kolam pengendapan 71 C salah satu sisi kolam dibuat lebih dalam dari sisi yang lain sehingga pengendapan hanya terjadi pada sisi yang paling dalam. Backhoe PC 200 mempunyai jangkauan gali mendatar 9,19 m sehingga dapat menggali pada sisi yang paling dalam saja tidak menggali pada semua sisi kolam pengendapan. Waktu pengerukan perlu diperhitungkan sehingga air yang ada pada kolam dapat terjaga kualitasnya, perhitungan waktu pengerukan didasarkan terhadap nilai kecepatan pengendapan (Vt) 2,8 x 10-3 menggunakan hukum stokes karena % padatan < 40% yaitu 0,065% sehingga didapatkan waktu yang dibutuhkan partikel mengendap (tv), kecepatan air dalam kolam (vh), waktu yang dibutuhkan air keluar kolam (th), padatan yang berhasil diendapkan dalam 1 hari dan waktu pengerukan kolam pengendapan.
Tabel 7. Waktu Pengerukan
36
Kajian Teknis Dimensi Kolam Pengendapan … Isnaeni
4.
KESIMPULAN DAN SARAN
5.
Kesimpulan Adapun kesimpulan dari penelitian ini adalah : 1. Karakteristik air kolam pengendapan (settling pond) 71 C berdasarkan nilai pH 6, TSS berkisar antara 22,8 – 177 Mg/l, Besi (Fe) berkisar antara 0,4 – 2,3 Mg/l dan Mangan (Mn) berkisar antara 0,1 – 0,4 Mg/l sehingga karakteristik air yang terdapat pada kolam pengendapan 71 C telah memenuhi Baku Mutu Air Limbah untuk Kegiatan Pertambangan Batubara sesuai Peraturan Daerah Provinsi Kalimantan Timur No. 02 Tahun 2011 yang ditetapkan adalah TSS 300 Mg/l, pH 6-9, total Mn 4 mg/l dan total Fe 7 mg/l. 2. Dimensi kolam pengendapan 71 C dengan luas 7.644 m2 volume 31.734 m3 terlalu besar untuk menampung air hasil pemompaan sebanyak 729,27 m3/jam dengan maksimal waktu pemompaan 20 jam volume air hasil pemompaan 14.585 m3/hari. Perlu perbaikan dimensi kolam dengan luas 5.505 m2 dan volume 24.663 m3 dengan luasan tersebut masih mampu menampung air yang masuk pada zona inlet. 3. Koagulan yang digunakan PT. Perkasa Inakakerta untuk menetralkan air asam adalah kapur padam (CaO) sebanyak 71 kg/jam, jumlah ini terlalu banyak dan perlu perbaikan dimensi kolam sehingga kapur padam (CaO) yang digunakan sebanyak 48 kg/jam. 4. Alat yang digunakan untuk perawatan (treatment) pada kolam pengendapan 71 C menggunakan Backhoe PC 200, alat tersebut memiliki kedalam penggalian 5,78 meter dan jangkauan gali 9,19 meter sehingga mampu untuk menggali lumpur yang terdapat pada kolam pengendapan dengan kedalaman 5 meter. Pengerukan pada kompartemen 1 dilakukan setiap 13 bulan sekali, kompartemen 2 dilakukan setiap 15 bulan sekali dan kompartemen 3 setiap 16 bulan sekali. Saran 1. Pengerukan kolam pengendapan sebaiknya dilakukan secara teratur dengan jangka waktu yang telah ditentukan agar kolam menjadi bersih sehingga kualitas air yang ada pada kolam pengendapan teteap terjaga. 2. Perlu adanya perbaikan pada dimensi kolam agar kolam pengendapan dapat secara optimal dalam mengelola air tambang. 3. Perlu di buat SOP (Standard Operational Procedure) pengelolaan air tambang agar dapat berjalan efektif dan optimal.
37
DAFTAR PUSTAKA
Budiarto, (1999), “Sistem Penyaliran Tambang”, Jurusan Teknik Pertambangan Fakultas Teknologi Mineral UPN “Veteran” Yogyakarta. Ersin Seyhan, (1995), “Dasar-dasar Hidrologi”, Gajah Mada University Press. Imam Subarkah. (1980), “Hidrologi Untuk Perencanaan Bangunan Air”, Penerbit Idea Dharma, Bandung. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 113 Tahun 2003 Tentang “Baku Mutu Air Limbah bagi Usaha dan atau Kegiatan Pertambangan.” Partanto Prodjo Sumarto, (1994), “Rancangan Kolam Pengendapan Sebagai Pelengkap Sistem Penyaliran Tambang”. Pfleider EP, “Surface Mining”, The American Institude of Mining, Metallurgical and Petroleum Inc. New York, 1972. Rudi Sayoga Gautama., (1993), “Sistem Penirisan Tambang”.Kursus Perencanaan Tambang, Jurusan Teknik Pertambangan, Institut Teknologi Bandung, Bandung. Suyono Sosrodarsono dan Kensaku Takeda, (1980), “Hidrologi untuk Pengairan”, PT Pradnya Paramita, Jakarta. Sulartso dan Haruo Tahara, “Pompa dan Kompresor”, Cetakan ketujuh PT.Pradnya Paramita. Van Te Chow, (1989), “Hidrolika Saluran Terbuka”, Erlangga, Jakarta. _________, 2015, Profil Perusahaan, Departemen Geology and Mine Plan PT. Perkasa Inakakerta.
