Industrial Water Treatment

Pengertian water treatment

Water Treatment adalah suatu cara/bentuk pengolahan air dengan cara – cara tertentu dengan tujuan untuk mencapai hasil yang diharapkan sesuai kebutuhan. Suatu sistem desain water treatment ditentukan oleh sumber air dan kualitas air. Kualitas air yang rendah akan menghasilkan uap yang kurang baik, uap tersebut dapat membawa padatan yang terdapat dalam air ketel uap (carry over). Sumber air secara umum dibagi menjadi dua yaitu air permukaan(surface water) dan air tanah ( ground water) air perrmukaan didapat dari sungai, danau dan laut, sedangkan air tanah adalah air yang berada didalam perut bumi.

Untuk air industri dilakukan beberapa tahapan proses pengolahan agar air tersebut dapat digunakan sesuai kebutuhan kita antara lain seperti: air minum, air pendingin,air umpan boiler,air untuk pemadam kebakaran dll.

Air yang berkualitas rendah akan menghasilkan uap yang kurang baik, uap tersebut dapat membawa padatan yang terdapat dalam air ketel uap (carry over). Ada empat macam pencemaran uap yang terjadi didalam ketel yaitu :

1.Berbusa karena terlalu banyaknya padatan yang terkandung dalam air dan kerena adanya lemak alkali yang berlebihan.

2.Aqual objection, yaitu adanya tetesan air didalam uap

3.Kesalahan pemasangan alat pemisah uap yang tidak tepat

4.Percikan – percikan air (priming),gelembung yang timbul tiba – tiba pada air ketel.

Sedangkan proses – proses yang digunakan antara lain sebagai berikut :

A.    Clarifier (pengendapan)

Proses pengendapan yaitu proses pengendapan partikel – partikel padat dalam air yang menyebabkan kekeruhan yang berupa lumpur atau zat padat berat lainnya. Adapun tujuan pengendapan adalah untuk menghilangkan,kekeruhan, kesadahan, menghemat bahan kimia. Ada beberapa hal yang memepengaruhi proses pengendapan yaitu

Pemberian waktu harus cukup sehingga partikel – partikel padat memisah dengan sempurna.
Perbedaan berat jenis partikel atau lumpur dengan air.

Kecepatan aliran air makin lambat maka akan semakin baik hasil yang diperoleh.
Semakin besar berat jenis partikel maka waktu pengendapan akan semakin lebih pendek.

B.     Filtration.

Serta cara filtration (penyaringan sendiri) terbagi menjadi dua macam yaitu normal filtration (seperti bag filter,disc filter, micron filter)

Untuk pengolahan air umpan boiler dilakukan dengan dua cara yaitu :

Pengolahan diluar ketel ( external treatment)

Pengolahan ini dilakukan dengan cara mekanis diluar ketel uap dengan memberikan obat – obatan terhadap air sebelum air dimasukkan kedalam ketel. Gunanya adalah menghilangkan bahan tersuspensi atau warna dari air persediaan (raw water), bahan tersuspensi tersebut mungkin mengandung partikel besar yang dapat mengendap dengan mudah, untuk itu diperlukan berupa tangki,bak pengendap atau saringan. Kalau bahan yang tersuspensi terlalu halus sehingga sukar untuk mengendap dengan gaya gravitasi maka dibutuhkan

Koagulasi
Koagulasi adalah pengumpulan bersama dari kotoran yang halus ataupun koloid dalam air kedalam kelompok besar (massa) yang akan mengendap dengan segera atau dapat disaring untuk dipisahkan dari air. Partikel koloid mempunyai permukaan yang luas dan mempunyai muatan negatif saling mendorong dan tidak saling mengumpul sehingga tetap dalam bentuk koloid. Koagulasi adalah netralisasi dari muatan negatif dan memberikan untuk partikel tersuspensi saling menempel.

Pengendapan dengan cara kimia (presipitasi kimia)

Bahan yang ditambahkan dalam air akan bereaksi dengan mineral yang terlarut dalam air dan membentuk bahan yang sukar larut yang akan mengendap. Gunanya adalah untuk mengurangi kesadahan, alkalinitas, dan silika.

Metode pertukaran ion

Metode pertukaran ion (ion exchanger), mineral yang larut dalam air membentuk ion yang bermuatan listrik.

Ada bahan alam tertentu (sintetis yang mempunyai kemampuan untuk ion – ion mineral dari air dari pertukaran ion yang lain.

Daerator

Daerator adalah alat untuk mengeluarkan O2 dalam air pengisi ketel uap yang dilakukan dengan cara mencampurkan air dengan uap dalam daerating heater. Sebagian uap dikeluarkan dan membawa sebagian besar O2 dari air. Ada dua jenis daerator yaitu jenis pancaran (spray) dan jenis tiang (pancaran).

Demineralisasi water (penghilang mineral pada air)

Mineral – mineral dalam air pengisi ketel harus dihilanggkan karena dapat menyebabkan gangguan – gangguan selama ketel beroperasi, gambar dibawah ini memperlihatkan contoh diagram demineralisasi water yang sederhana.

Pengolahan air didalam ketel uap

Didalam pengolahan air didalam ketel digunakan bahan kimia yang di injeksikan dengan pompa dimana bahan kimia tersebut antara lain :

·         Poly Phosphat dan bahan organik dipakai sebagai pencegah kerak dan korosi
Senyawa amina dan bahan lainnya akan membentuk lapisan film yang melindungi dari karat NaSO4 dan Hidrazine/Elminox untuk mengikat oksigen

·         Natrium Silikat (Na2SiO3) untuk mengatur alkalinitas dan bereaksi dengan mangan Mg2+

·         Tanin, Lignin, dan Alginat dipakai untuk mengatur lumpur, dan dapat juga berfungsi untuk sebagai bahan anti busa.

Istilah – istilah umum dalam Water Treatment

Berikut adalah pengertian istilah – istilah yang biasa digunakan dalam water treatment system

Raw water

Raw water (air sumber) adalah air yang digunakan sebagai bahan baku pengolahan air (Water Treatment)

Well water

Well water (air sumur/air tanah) adalah suatu cara untuk mendapatkan air dengan cara membuat sumur atau dengan pengeboran.

Brackish Water

Brackish Water adalah air yang kandungan dissolved solidnya (zat yang terlarut) antara 1000 ppm s/d 15.000 ppm

Desalination System

Desalination System adalah suatu cara menghilangkan kandungan garam terlarut yang terdapat di air laut

Demineralization Water

Demineralization Water adalah cara untuk menghilangkan kandungan ion – ion yang terdapat di air untuk menghasilkan air murni. Hal ini umum digunakan untuk air umpan boiler bertekanan tinggi.

Feed Water

Feed Water adalah air umpan yang masuk ke suatu system water treatment

Concentrate/Reject

Concentrate/Reject adalah air buangan dari Cross Flow Filtration yang konsentrasi kandungan zat terlarut atau pun tidak terlarut didalamnya lebih tinggi dibandingkan feed waternya

Permate/product

Permate/product adalah istilah air bersih yang dihasilkan dari penyaringan Reverse Osmosis.

Backwash

Backwash adalah suatu bentuk proses pencucian balik untuk normal filtration seperti ultrafiltration,sand filter,dan multi media filter. Tujuannya untuk membuang suspended solid yang terjebak didalam filter tersebut. Backwash dilakukan dengan cara memasukkan air dari jalur produk ke jalur masuk (terbalik dari suatu proses penyaringan)

Flushing/bilas

Flushing atau bilas dimaksudkan untuk membuang sisa-sisa kotoran yang terjebak setelah backwash ( untuk memastikan tidak ada sisa dijalur produk)

Fouling/Scaling
Fouling atau buntu di suatu filter yang disebabkan oleh menumpuknya suspended solid dijalur masuk feed water.

Scaling adalah bentuk tertutupnya pori-pori suatu cross flow filtration seperti di ultrafiltration dan reverse osmosis yang lebih disebabkan oleh disolved solid yang berubah menjadi suatu lapisan tipis/kerak di permukaan membrane.

Cleaning

Cleaning atau pencucian adalah suatu cara untuk menghilangkan suspended solid ataupun disolved solid yang menempel di permukaan membrane dengan ditambahkan kimia tertentu kedalam air larutan cleaning untuk memudahkan/mempercepat proses cleaning.

Delta pressure/ Pressure Drop

Delta pressure (perbedaan tekanan) adalah perbedaan tekanan antara tekanan masuk terhadap tekanan keluar.

SDI (Silt Density Indek)

SDI adalah bentuk pengukuran/analisa kemampuan air untuk mengotori (menyebabkan fouling) dipermukaan membrane.

Turbidity

Turbidity adalah bentuk pengukuran untuk mengetahui kandungan colloid didalam air yang tidak larut dalam air. Atau biasa dikenal mengukur tingkat kejernihan air. Satuanyang biasa digunakan adalah Jackson Turbidity Unit (JTU) atau Nephelometric Turbidity Unit (NTU)

TDS (Total Dissolved Solid)

TDS adalah satuan yang menyatakan total kandungan zat yang terlarut didalam air, satuan yang digunakan adalah ppm (part per million)

1 ppm= 1 mg/lt

TSS (Total Suspended solid)

TSS adalah satuan yang menyatakan total kandungan zat yang tersuspended/tidak terlarut didalam air, satuan yang digunakan adalah ppm.

Conductivity
Conductivity adalah kemampuan larutan air menghantarkan listrik, hal tergantung dari jumlah ion yang terkandung didalam larutan air tersebut,semakin banyak jumlah ionnya semakin baik kemampuan menghantarkan listriknya,satuannya adalah µS/cm

PH

Satuan yang digunakan untuk mengukur tingkat kebasahan(basicity)/keasaman (acidity) suatu larutan didalam air pH 7,0 adalah netral, pH >7,0 adalah asam, dan pH < 7,0 adalah basa.

Recovery

Recovery adalah istilah untuk flow rate air umpan yang tersaring menjadi air product suatu system Cross Flow Filtration, seperti Ultrafiltration dan Reverse Osmosis

Zat-zat Kontaminasi Air Alam

1.   Zat Padat terlarut : zat padat terlarut menunjukkan jumlah konsentrasi garam terlarut dalam air.

Jumlah zat padat terlarut sering juga dinyatakan dalam bentuk hantaran listrik air yang dinyatakan dalam mililhos/Cm pada 25° C. Banyaknya konsentrasi garam-garam dalam air, bervariasi dalam jenis dan jumlahnya bergantung pada keadaan geologi dari tanah tempat air alam tersebut didapat.

Garam-garam yang selalu ada biasanya, Bicarbonat, HCO3; Khlorida, Cl; Sulfat, SO4; nitrat NO3 dari Kalsium, Ca ;magnesium, Mg dan natrium, Na. Juga terdapat besi, Fe; Mangan, Mn dan aluminium, Al. Kesadahan yang diakibatkan garam Ca dan Mg akan mudah mengendap menjadi kotoran menjadi kerak, dan kotoran besi (Fe+), tembaga (Cu2+), dan silika (SiO3) dapat berakumulasi dalam air ketel yang menimbulkan masalah endapan pada ketel tekanan tinggi.

2.   Gas Terlarut : Gas terlarut dalam air alam biasanya Karbondioksida, CO2; Oksigen, O2; Hydrogen Sulfat, H2S dan Amonia, NH3. Untuk keasaman air ( O2 ) masalah korosi biasanya menyerang bagian yang kontak langsung dengan air, lubang – lubang setempat (pitting), keretakan pada logam yang mengalami stress. Karbon dioksida dan oksigen sangat berperan dalam proses terjadinya korosi.

3.   Zat Padat tersuspensi : Kadang-kadang pasir, tanah dan hasil pelapukan tumbuhan merupakan zat padat yang tidak larut dalam air dan berada sebagai suspensi.

4.   Cairan : Kadang-kadang terdapat zat seperti asam lemak, minyak, dan cairan hasil proses ekstraksi dari tanah atau tanaman dan protein.

5.   Micro organisme : Air alam selalu mengandung bakteri, (bakteri air, bakteri tanah, bakteri proses ekstraksi dari tanah atau tanaman dan protein)

Masalah-masalah boiler

1.      Carryover, dapat berupa :

·      Priming, yaitu masalah dimana air boiler keluar bersama steam, sehingga steam yang dihasilkan menjadi basah. Priming dapat mengakibatkan kerak pada peralatan yang kontak langsung dengan steam.

·      Foaming. Yaitu masalah dimana terjadi pembentukan busa atau foam pada steam drum yang bersifat permanent, sehingga mengakibatkan kotoran dan busa terikut bersama steam dan selanjutnya mengakibatkan steam basah.

·      Selective silika carryover, adalah penguapan silika karena melebihi limit kontrol pada tekanan operasi tertentu. Silika yang menguap dapat mengendap pada peralatan yang kontak langsung dengan steam.

·      Kerak (scaling). Kerak ini terbentuk dari pengendapan padatan yang terlarut yang telah jenuh karena melampaui batas kelarutannya atau karena kelarutannya berkurang karena temperatur air boiler naik.

Kerak dapat berakibat buruk pada boiler dengan cara sebagai berikut :

- Kerak bertindak sebagai isolator pada pipa-pipa boiler sehingga menghalangi perpindahan panas menyebabkan konsumsi energi thermal oil menjadi tinggi.

-  Panas pada pipa boiler yang tertahan oleh kerak dapat mengakibatkan overheating dan selanjutnya akan mengakibatkan pipa menjadi pecah

-  Kerak dapat menyebabkan zat-zat yang korosif terperangkap di bawahnya sehingga menyebabkan korosi pada pipa (under deposit corrosion).

·     Deposit, ini terbentuk dari pengendapan padatan tersuspensi. Deposit yang umum terbentuk adalah deposit besi. Akibat utama deposit adalah overheating dan tube pecah.

·      Korosi, yaitu peristiwa kembalinya logam ke bentuk aslinya.

2.    Priming Level air pada steam drum terlalu tinggi

3.   Tekanan steam berfluktuasi

4.   Tidak ada steam separator

Pencegah dan penanggulangan:

- Operasikan boiler sesuai kapasitas

-  Cegah tekanan berfluktuasi

-  Pasang steam separator yang baik

-  Blowdown sampai level normal

-  Jaga temperatur ruang bakar supaya tidak terlalu berfluktuasi

5.   Foaming TDS/Conductivity yang terlalu tinggi

Penyebab dan penanggulangan:

-  Air terkontaminasi dengan minyak

-  Kontrol conductivity dengan baik

-  Cegah kontaminasi dengan minyak

-  Blowdown sampai conductivity dalam batas kontrol dan kontaminasi hilang.

6.   Deposit Besi

Pencegahan dan penanggulangan:

-  Gunakan feedwater dengan kandungan Fe yang rendah

-  Cegah korosi pada system kondensat line

-  Lakukan blowdown

7.   Kerak/scaling

Penyebab :

-  Blowdown yang tidak cukup

-  Dosis bahan kimia pencegah kerak kurang

8.   Total hardness tinggi

Pencegah dan penanggulangan:

-  Lakukan blowdown secara teratur

-  Gunakan dosis yang cukup dan lakukan regenerasi

-  Tambah jumlah blowdown

-  Tambah dosis bahan kimia dan lakukan regenerasi lebih cepat

Tambahan sedikit tuk penjelasan diatas:

1  Surface Water ( air Sungai ) : mempunyai TDS kira-kira 100-400 ppm.dengan Turbidity 30-80 (Dry Season),dalam keadaan Rainy Season turbidity naik menjadi 100-300.

2  Ground Water (Air Sumur ): mempunyai TDS 300-1000 ppm.dengan turbidity 15-20.

3  Sea Water : TDS nya adalah 35.000-60.000 ppm,dengan turbidity >10.

 

3 sumber air ini bisa diolah cuma dengan tingkat efisiensi yang berbeda-beda.