PEMBANGKIT OZON PADA IPAL RUMAH SAKIT DENGAN TEKNOLOGI AOP (ADVANCE OXIDATION PROSES)

PEMBANGKIT OZON PADA IPAL RUMAH SAKIT DENGAN TEKNOLOGI AOP (ADVANCE OXIDATION PROSES)

Pada edisi bulan ini saya sengaja tidak membahas tentang alat kesehatan tetapi tentang teknologi AOP pada IPAL yang digunakan di Rumah Sakit. Berawal dari permintaan seorang teman meminta saya untuk menduplikasi rangkaian pembangkit ozon produksi dari China. Kemudian berhasil diduplikasi dan akhirnya diuji coba untuk mengetahui kinerjanya. Teknologi ini sebenarnya sudah banyak diterapkan pada IPAL di Rumah Sakit atau Puskesmas bahkan Apartemen. Karena menurut pendapat saya teknologi IPAL juga menarik untuk diketahui dan juga berkaitan dengan kesehatan 

Air limbah adalah salah satu bahan buangan cair yang timbul dari berbagai aktivitas rumah sakit. Air limbah rumah sakit memiliki potensi yang berbahaya bagi kesehatan karena kemungkinan mengandung mikroorganisme patogen atau bahan kimia beracun berbahaya yang dapat menyebabkan penyakit infeksi dan tersebar ke lingkungan (Said, 1999). Mikroorganisme yang merugikan  dalam air limbah rumah sakit dapat menimbulkan risiko terjadinya penularan penyakit baik secara langsung maupun tidak langsung kepada  karyawan, pengunjung dan masyarakat di sekitar rumah sakit. Disamping itu kuman dalam air limbah rumah sakit yang dibuang ke lingkungan akan terbawa oleh aliran permukaan sehingga berpotensi untuk menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan yakni tanah dan badan air penerima.  Dengan demikian maka air limbah rumah sakit harus dikelola dengan baik. Air limbah rumah sakit yang akan dibuang ke lingkungan kualitasnya  dikendalikan melalui pengolahan dalam instalasi pengolahan air limbah rumah sakit (IPAL).

Pada teknologi AOP ini terdapat rangkaian elektronik pembangkit ozon.  Pada IPAL, ozon dapat diproduksi sendiri dengan metode lucutan terhalang dielektrik (dielectric barrier discharge) atau juga disebut lucutan senyap karena lucutannya nyaris tidak bersuara. Lucutan ini dapat direalisir dengan mengalirkan gas udara atau oksigen (O₂) pada celah sempit (celah lucutan) diantara dua elektroda yang paling sedikit disalah satu permukaan elektrodanya dilapisi dielektrik (bahan isolator) yang biasanya terbuat dari bahan gelas, sedang sumber tegangan yang digunakan adalah sumber tegangan tinggi bolak-balik. (Agus Purwadi, 2002)  

Gambar 1. Blok diagram pembangkit ozon

Gambar 2. Teganan pembangkit dan lucutan mikro

Gambar 3. Terjadinya ozon dari lucutan listrik

Gambar 4. Blok Diagram rangkaian pembangkit ozon dan sinyal input trafo tegangan tinggi

Pada rangkaian elektroniknya terdapat pembangkit frekuensi PWM yang mengendalikan driver transistor tegangan tinggi. Dimana out put tegangan tinggi AC ini akan masuk ke trafo step up sehingga tegangannya menjadi diatas 5 KV. Tegangan tinggi inilah yang digunakan untuk merubah oksigen (O₂) menjadi ozon (O₃) seperti pada gambar 3. Rangkaian ini juga dilengkapi sensor suhu sebagai pengaman jika transistor driver overheat dengan max suhunya 60˚C. Jika suhunya melebihi maka rangkaian pembangkit ozon akan secara otomatis akan mati sehingga produksi ozon akan berhenti meskipun supply O₂ tetap ada. Pengaturan lebar frekuensi pembangkit ozon berfungsi untuk menentukan lamanya waktu lucutan listrik, sehingga berpengaruh pada banyaknya ozon yang dihasilkan. Lebar pulsa output dapat dilihat pada gambar 4. Dari hasil pengukuran didapat hasil produksi ozon antara 15 g/jam-45 g/jam.

Pada IPAL yang menggunakan teknologi AOP juga dilengkapi lampu UV yang berfungsi untuk membantu proses oksidasi. Teknologi AOP dengan kombinasi ozon dan sinar ultraviolet memiliki beberapa keunggulan diantaranya adalah:

1. Areal instalasi pengolahan air limbah yang dibutuhkan tidak luas
2. Waktu pengolahan cepat
3. Penggunaan bahan kimia sedikit
4. Penguraian senyawa organik efektif
5. Keluaran (output) limbah yang berupa lumpur (sludge) sedikit
6. Air hasil pengolahan dapat dipergunakan kembali

Proses ini sekaligus menjadikan air hasil dari proses pengolahan air limbah akan dapat dipergunakan kembali sebagai air baku dalam proses manufaktur. Sedangkan untuk kandungan logam berat tersebut akan dapat didaur ulang kembali dengan menggunakan proses selanjutnya. (Hutagalung)

Daftar Pustaka

Ipal Rumah Sakit Dengan Bak Khloronisasi. (2013, Agustus 11). Retrieved April 28, 2016, from Syahriatato's Blog: https://syahriartato.wordpress.com/2013/08/11/ipal-rumah-sakit-dengan-bak-khlorinasi/

Agus Purwadi, W. U. (2002). KONSTRUKSI PEMBANGKIT OZON BENTUK SILINDER. Puslitbang Teknologi Maju -BATAN Yogyakarta, 108.

Hutagalung, S. S. (n.d.). METODE ADVANCED OXIDATION PROCESSES (AOP) UNTUK MENGOLAH LIMBAH RESIN CAIR. Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VIII Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN.

Yusuf, B. (2011). APLIKASI PEMBANGKIT TEGANGAN TINGGI IMPULS UNTUK PEMBUATAN REAKTOR OZON. www.researchgate.net.

Mohamad Sofie, ST, MT. 

Dosen Akademi Teknik Elektromedik Semarang

Organisasi:

DPD Ikatemi Jawa Tengah

Gakeslab Jawa Tengah

Alfakes Pusat

ELEKTRODA PADA BLOOD GAS ANALYZER

Artikel ini telah dimuat  di Majalah Kesehatan Sinergi edisi bulan Juni 2016

ELEKTRODA PADA BLOOD GAS ANALYZER

Alat Blood Gas Analyzer atau disingkat dengan BGA adalah alat diagnosis bagi pasien untuk mengetahui status oksigenasi dan keseimbangan asam basa dalam darahnya. Saat ini alat BGA sudah semakin canggih dan komplit. Ada yang dikombinasikan dengan alat Elektrolit Analyzer. Sampel yang digunakan ada beberapa macam seperti darah arteri atau darah vena bahkan beberapa merk alat BGA ada yang bisa menggunakan sampel dari udara hasil pernafasan pasien.

Gambar 1. Blood Gas Analyzer (Radiometer, 2016)

Teknologi alat BGA yang dulu masih menggunakan gas O₂ dan CO₂ murni untuk internal kalibrasi gas O₂ dan CO₂. Tetapi sekarang ini sudah tidak menggunakan gas O₂ dan CO₂ tetapi menggunakan larutan atau cairan yang mengandung O₂ dan CO₂. Perbedaan yang lain yaitu adalah penggunaan catridge pada BGA. Penggunaan catridge ini memungkinkan pemeriksaan BGA dengan parameter yang dikehendaki saja, sehingga dapat menekan biaya pemeriksaan bagi pasien dan biaya operasional. Karena sistem catridge ini memungkinkan tidak ada perawatan elektroda. Catridge ini bersifat disposibel, atau sekali pakai.

Sebenarnya pemeriksaan BGA ini sangatlah penting, tetapi masih ada Rumah Sakit yang belum memiliki alat ini dengan alasan analisa gas darah jarang dilakukan karena kurangnya permintaan pemeriksaan gas darah dari dokter. Padahal alat ini jika diaktifkan, ada atau tidak ada pasien akan mengkonsumsi reagen. Hal ini menyebabkan cost operasional alat ini akan tinggi sehingga jika tidak ada/ sedikit pasien untuk dianalisa gas darah maka tidak akan menutup cost operasionalnya. Sehingga Rumah Sakit lebih memilih untuk tidak membelinya atau mengirim sampel pasien ke Rumah Sakit lain untuk pemeriksaan analisa gas darah. Pada kesempatan ini saya tidak akan mengupas dari segi klinisnya tetapi dari segi teknologinya.

Pada alat BGA yang secanggih apapun masih menggunakan electrode 3 (tiga) buah electrode pengukuran yang masih sama prinsipnya dengan alat BGA yang lama, yaitu :

1.      pH electrode

pH Elektrode ini berfungsi untuk mengukur tingkat asam dan basa darah pasien. Untuk pengukuran pH ini, pH Elektrode harus dipasangkan dengan Reference Elektrode.

2.      pO2 Elektrode

pO2 Elektrode ini berfungsi untuk mengukur kadar dan tekanan O2 dalam darah

3.      pCO2 Elektrode

pCO2 Elektrode ini berfungsi untuk mengukur kadar dan tekanan CO2 dalam darah

Ketiga electrode tersebut pada prinsipnya hampir sama cara kerjanya. Pada alat BGA saat ini teknologi ketiga electrode masih tetap sama tetapi bentuknya semakin kecil dan desainnya semakin simpel. Beberapa alat BGA terbaru meminimalkan penggunaan kabel untuk menghubungkan electrode dengan rangkaian penguat dalam sistem elektroniknya. Sehingga diharapkan tidak terjadi gangguan sinyal frekuensi dari luar melalui kabel dan masuk ke rangkaian penguat. Jika ini terjadi pengukuran tidak akan akurat.

1.    pH Elektrode (Sanz Elektrode)

Gambar 2 (a) Reference Elektrode (b) pH Elektrode (c) sistem pengukuran pH elektrode

Dalam Reference Elektrode terdapat kawat platinum, Calomel probe dan larutan KCL seperti gambar 2.b. Sedang pada pH electrode terdapat kawat yang terbuat dari perak-perak chloride (Ag-AgCL), larutan buffer dan di ujungnya atau bagian yang menyentuh darah sampel terdapat lapisan gelas tipis (ph sensitive glass) yang bersifat permeable, yaitu yang dapat melewatkan ion H+ saja seperti terlihat pada gambar 2.a. Adapun sistem pengukurannya seperti terlihat pada gambar 2.c yaitu sampel akan terhubung dengan pH electrode yang berisi larutan buffer dan reference electrode yang berisi larutan KCL. Pada saat mengukur ion-ion H⁺ masuk ke pH electrode melalui sensitive glass sehingga terjadi reaksi kimia pada pH electrode yang menimbulkan beda potensial antara pH electrode dengan reference electrode. Beda potensial inilah berbanding dengan tingkat pH darah sehingga dapat dikonversi menjadi nilai pH darah.

2.      pO2 Elektrode (Clark Elektrode)

Pada pO2 Elektrode atau disebut Clark Elektrode terdapat kawat kutub katode dari platinum dan kawat kutub anode dari perakyang terendam larutan elektrolit seperti pada gambar (a). Dua kutub tersebut diberi beda potensial konstan (tegangan) sebesar 630 mA.

Gambar 3. (a) pO₂ Elektrode (b) sistem pengukuran pada pO₂ elektrode

Dan pada ujung electrode terdapat membrane semipermeable yang hanya bisa melewatkan molekul O₂ saja, Saat mengukur sampel maka molekul-molekul O₂ akan menuju katoda dan mengambil elektron bebas yang berasal dari anoda melalui klorida elektrolit fosfat kalium hal ini menyebabkan meningkatkan arus listrik antara katoda dan anoda. Kuat arus listrik meningkat sebanding banyaknya molekul-molekul O₂ yang ke katoda. Sehingga dapat diukur berapa kadar O₂ dengan mengkonversi kuat arus listrik dari anoda ke katoda pada ampermeter.

3.      pCO₂ Elektrode (Saveringhaus Elektrode)

Gambar 4. Sistem pengukuran pCO₂ Elektrode

Pada pCO₂ Elektrode hampir sama dengan pH electrode hanya dimodifikasi sedikit.  Seluruh elektroda terbungkus dalam jaket electrode, didalamnya terdapat elektrolit bikarbonat . dan ujungnya ditutup membran teflon yang permeabel terhadap CO2 yang memungkinkan CO2 berdifusi melalui membrant teflon. Adanya molekul-molekul CO₂ akan merubah pH dalam larutan elektrolit sehingga membuat beda potensial , menggabungkan dengan elektrolit , dan mengubah pH . Perubahan pH ditampilkan sebagai tekanan parsial CO₂.

Parameter pemeriksaan

Beberapa parameter yang diukur oleh alat BGA ini dan nilai normalnya adalah seperti pada table 1.

Parameter	Arteri	Vena
pH	7.35 – 7.45	7.31 – 7.41
PCO2	38 – 42 mmHg	35 – 40 mmHg
CO2 total	19 – 25 mmol/l	23 – 30 mmol/l
PO2	85 – 100 mmHg	35 – 40 mmHg
Saturasi O2	95 % dari PO2	70 – 75 % dari PO2

Nilai parameter antara sampel darah dari arteri dan vena berbeda. Terutama pO₂ antara darah arteri dan darah vena, hal ini disebabkan darah arteri banyak mengandung O₂ dibanding darah vena. Dan nilai pH darah antara darah arteri dan darah vena hampir sama tetapi dapat disimpulkan keduanya ada pada rentang 7,3 – 7,45.

Mohamad Sofie, ST, MT. 

Dosen Akademi Teknik Elektromedik Semarang

Organisasi:

DPD Ikatemi Jawa Tengah

Gakeslab Jawa Tengah

Alfakes Pusat

BAGAIMANA TERJADINYA SINAR X PADA ALAT RONTGEN?

BAGAIMANA TERJADINYA SINAR X PADA ALAT RONTGEN?

Sering kita mendengar pemeriksaan dengan foto rontgen. Biasanya foto rontgen dilakukan untuk diagnosa sakit paru-paru, patah tulang bahkan dengan teknologi semakin canggih yaitu computerize di ciptakan alat rontgen untuk scanning tubuh yaitu CT Scan (Computer Tomography Scan). Kemudian pertanyaannya adalah bagaimana foto rontgen ini terjadi?. Foto rontgen ini terbentuk berawal karena adanya sinar-x.

Sinar-x

Gambar Foto Rontgen Torax

Rontgenatau x-ray adalah termasuk salah satu gelombang elektromagnetik. Cahaya tampak juga termasuk gelombang elektromagnetik, sedangkan rontgentidak tampak oleh mata. Namun panjang gelombang dari x-ray sangat kecil sehingga frekuensi yang dimiliki x-ray sangat tinggi sehingga menyebakan energi yang dimilikinya pun cukup besar. Rontgenmempunyai ukuran panjang mulai dari 0,01 sampai 10 nanometer dengan frekuensi mulai dari 30 petaHertz sampai 30 exaHertz dan mempunyai energi mulai dari 120 elektroVolt hingga 120 kilo elektroVolt.

Gambar skala frekuensi rontgendan cahaya tampak

Proses Terjadinya Sinar-x

Proses terjadinya rontgenpada rontgen memerlukan beberapa komponen, yaitu:

1.    Tabung sinar-x

Tabung rontgenadalah tabung hampa udara yang terbuat kaca tahan panas. Didalamnya terdapat anoda dan katoda. Biasanya katoda berupa kawat filament  (kutub negatif) dan anodanya sebagai kutub positif berupa target. Ada dua jenis anoda yaitu stationary anoda (anoda yang tidak bergerak) dan rotating anoda (anoda yang berputar)

2.    Filament

Filamen terdapat pada katoda yang merupakan sumber elektron

3.    Listrik tegangan tinggi

Antara anoda dan katoda dalam tabung rontgendiberi tegangan yang cukup tinggi (Kilo Volt) sehingga elektron-elektron bebas pada filament ketarik ke anoda.

Elektron dengan kecepatan tinggi (karena ada beda potensial  KVolt) yang mengenai target anoda, elektron  tiba-tiba akan mengalami pelemahan yg sangat darastis oleh target sehingga menimbulkan sinar-x. Rontgenyang terjadi ini dinamakan “rontgenbrehmsstrahlung”. Sedang kan muatan (elektron) yang bergerak dengan kecepatan tinggi (mengalami percepatan) karena adanya beda potensial akan memancarkan radiasi elektromagnetik dan energi elektron cukup tinggi ini masuk radiasi elektromagnetik dalam range sinar-x.Tetapi rontgenjenis ini tidak dipergunakan untuk XRD (X-Ray Difraction)

Gambar tabung x-ray

Blok Diagram Alat Rontgen

Gambar blok diagram alat x-ray

Dari gambar blok diagram dapat dilihat bahwa alat rontgen penghasil sinar-x terdiri atas:

1.  Tabung sinar-x

Tabung rontgen berisi filament yang juga sebagai katoda dan berisi anoda. Filamen terbuat dari tungsten, sedangkan anoda terbuat dari logam anoda (Cu, Fe atau Ni).

2.  Trafo Tegangan Tinggi

Trafo tegangan tinggi berfungsi pelipat tegangan rendah dari sumber menjadi tegangan tinggi antara 30 kV sampai 100 kV. Pada trafo tegangan tinggi terdapat minyak sebagai media pendingin. Trafo tegangan tinggi berfungsi menghasilkan tegangan tinggauntuk mempercepat elektron di dalam tabung.

3.  Sistem Kontrol

Sistem kontrol berfungsi sebagai pengatur  parameter  pada pengoperasian alat sinar-x. Sistem kontrol terbagi menjadi 5 bagian yaitu :

a. Power supplay (Catu daya DC )

b. Pengatur tegangan (kV) pada primer High Tension Trafo (HTT)

c. Pengatur arus (mA) pada bagian trafo filament

d. Pengatur waktu pencitraan/timer(S)

e. Kendali sistem

f. Catu daya AC dari sumber PLN yang masuk ke autotrafo.

Citra foto rontgen

Bagaimana terbentuknya citra pada foto rontgen?. Penyerapan sinar-x oleh tubuh manusia pada proses foto rontgen dapat dijelaskan sebagai berikut: tubuh manusia dibentuk oleh unsur-unsur  yang komplek. Oleh karena itu, penyerapan sinar-x oleh tubuh pada proses foto rontgen tidaklah sama, misalnya tulang akan lebih banyak menyerap sinar-x dibanding dengan otot atau daging. Citra pada film rontgen terbentuk karena terjadi perbedaan intensitas sinar-x yang datang ke film setelah menembus bagian tubuh yang difoto. Bagian tubuh yang lebih rapat dan mengandung unsur kimia tertentu dapat bereaksi dengan sinar-x dan menyebabkan kuantitas sinar-x yang sampai ke film menjadi berkurang. Contoh kasusnya adalah pada pemotretan organ tulang. Tulang mengadung banyak unsur kimia kalsium (Ca) dan unsur kalsium menyerap banyak partikel sinar-x sehingga menyebabkan berkurangnya sinar-X yang sampai di film pada daerah yg terhalangi tulang tersebut. Hasilnya adalah citra berwarna putih sebagai gambaran tulang pada film, sedangkan organ lainnya akan dilewatkan begitu saja dan menghitamkan film.

Kegunaan x-ray dibidang Kesehatan

Sinar-x atau x-ray banyak digunakan dibidang kesehatan yaitu antara lain:

1.    Foto Rontgen

Yaitu digunakan untuk keperluan diagnostik pemeriksaan kondisi organ tubuh seperti paru-paru pada foto torax, diagnosa tulang retak atau patah dll.

2.    Radioterapi

Sinar-x ini digunakan untuk terapi kanker. Karena memiliki energy yang besar sehingga sinar-x mampu menembus sel-sel tubuh termasuk sel-sel kanker. Sehingga dengan dosis tertentu dapat membunuh sel-sel kanker

3.    CT Scan

Dengan menggunakan teknik tomography sinar-x ini dapat digunakan untuk mengambil citra potongan (slice) bagian organ tubuh. Dengan teknik ini dapat mengetahui lokasi, dimensi kelainan pada organ tubuh seperti kanker atau mungkin pendarahan dalam otak.

Daftar Pustaka:

Webster, J. G. (2010). Medical Instrumentation Application and Design. Danvers, USA: John Wiley & Son, INC.

http://manggala31.blogspot.com

http://futurummechanicis.blogspot.com

Mohamad Sofie, ST, MT. 
Dosen Akademi Teknik Elektromedik Semarang
Organisasi:
DPD Ikatemi Jawa Tengah
Gakeslab Jawa Tengah
Alfakes Pusat