Cooling Water Treatment (Part I - Corrosion Inhibition)

Pada pembahasan kali ini akan dijelaskan mengenai metode water treatment yang sesuai untuk sistem pendingin (cooling water pada cooling tower). Metode ini akan meminimalisir resiko penggunaan cooling tower, dan mengoptimasi performance sistem operasi pada water treatment.

1. Corrosion Inhibition (Menghambat Korosi)
Korosi adalah merupakan kerusakan atau pengikisan logan dikarenakan bahan kimia atau reaksi elektrokimia dengan lingkungan sekitarnya.
Masalah yang disebabkan karena terjadinya korosi adalah pengurangan transfer panas (heat transfer) oleh karena penumpukan hasil korosi di permukaan transfer panas dari heat exchanger dan pengurangan laju alir air dikarenakan oleh tersumbatnya pipa, valve, strainer, dll. Juga keausan yang berlebih dari moving parts seperti pompa, shaft, impeller dan mechanical seal, dll memungkinkan akan menahan gerakan dari equipment tersebut. Oleh karena itu preformance dari cooling tower bisa turun.


Metode pencegahan korosi pada cooling tower system antara lain dengan:
a) memilih material konstruksi yang cocok untuk menahan korosi,
b) mengontrol proses korosi dengan bahan kimia penghambat korosi,
c) mengontrol pengerakan,
d) mengontrol pertumbuhan mikrobiologi.

Metode Chemical Water Treatment
Beberapa metode chemical treatment bisa digunakan untuk meminimalisir masalah pada operasi oleh korosi dan memastikan sistem operasi cooling water efisien dan handal.
Pemilihan program water treatment untuk sistem spesifik tergantung pada karakteristik sistem, yaitu:
a) desain system, terdiri dari kapasitas sistem, tipe cooling tower, kedalaman kolam (basin), material konstruksi, laju alir, laju transfer panas, penurunan temperatur dan aksesoris terkait;
b) air (water), terdiri dari komposisi / kualitas make up water, pretreatment dan asumsi siklus konsentrasi;
c) kontaminan, terdiri dari kebocoran proses dan kotoran udara;
d) pembatasan pengeluaran air limbah;
e) lingkungan sekitar dan kualitas udara.

Corrosion Inhibitor
Corrosion inhibitor banyak digunakan untuk mencegah kerusakan carbon steel dan logam campuran lainnya pada sistem cooling water. Secara general ada 4 tipe inhibitor, yaitu anodic, cathodic, mixed dan adsorption, biasanya digunakan dalam water treatment pada cooling tower.
Tipikal dosis konsentrasi, range pH dan karakteristik corrosion inhibitor dijelaskan pada tabel berikut:

Prinsip kerja dari corrosion inhibitor akan dijelaskan berikut ini:
1. Anodic Inhibitor
Pengaplikasian anodic inhibitor memungkinkan protective oxide / lapisan inhibitor intuk menutup titik korosi anodic di dalam sistem sirkulasi cooling water. Metode ini hanya efektif jika semua titik terlapisi dan terisolaso dari corrosion initiator. Sebaliknya, korosi parah yang terlokalisir mungkin terjadi pada titik yang tidak terlindungi secara efektif oleh lapisan pelindung. Oleh karena itu, safety margin yang cukup harus diaplikasikan untuk metode anodic inhibition dan anodic inhibitor biasanya diaplikasikan pada dosis level yang tinggi (ratusan mg/L). Sementara itu pencampuran anodic inhibitor dengan tipe inhibitor lain dapat mengurangi dosis level yang ditentukan pada efektifitas yang sama.

2. Cathodic Inhibitor
Cathodic inhibitor efektif dengan bentuk lapisan pelindung inhibitor pada daerah korosi cathodic untuk mencegah oxygen reduction. Hal ini lebih efektif daripada anodic inhibitor dan membutuhkan dosis level yang lebih rendah. Oleh karena itu, metode ini biasa digunakan dalam cooling water treatment.

3. Mixed Inhibitor
Mixed inhibitor terdiri dari dua atau tiga tipe inhibitor dan sebagian besar formula corrosion inhibitor diturunkan dari kategori ini. Karena bahan kimia mempunyai karakteristik melengkapi kekurangan mereka dengan yang lainnya, efisiensi dari campuran inhibitor tersebut akan bertambah. Karenanya, dosis konsentrasi dapat menjadi berkurang secara signifikan. kemudian, mengurangi operating cost dan dampak lingkungan yang dikarenakan penggunaan bahan kimia.

4. Adsorption
Lapisan pelindung dibentuk diatas seluruh permukaan logam jika adsorbtion inhibitor digunakan. lapisan tersebut membantu melindungi reaksi electrokimia antara logam dan aqueous ions. Beberapa komponen organik cocok digunakan sebagai adsorption inhibitors.

5. Passivation
Untuk mencegah korosi pada galvanized steel cooling tower dan pipa-pipa (biasanya dikenal dengan karat putih/white rust), pembentukan lapisan permukaan non-porous dari basis zinc-carbonate adalah salah satu metode efektif. lapisan zinc-carbonate adalah lapisan pelindung untuk melindungi galvanized steel dari korosi, yang normalnya melindungi logam dalam beberapa tahun. Pembentukan lapisan zinc-carbonate disebut passivation, yang dilakukan denganmengontrol pH selama operasi awal cooling tower. Kontrol pH cooling water pada range 7 - 8 selama 45 - 60 hari biasanya memungkinkan terjadina passivation dari permukaan galvanized. Sebagai tambahan dalam kontrol pH, operasi dan tingkat kekerasan sedang dari 100 - 300 ppm CaCO3 dan tingkat alkalinity 100 - 300 ppm CaCO3 akan meningkatkan passivation.

6. Aplikasi Air Laut
Untuk aplikasi air laut, nitrit dan fosfat pada konsentrasi yang tepat dapat memberikan perlindungan yang memadai. Organic inhibitor dapat juga digunakan untuk memberikan perlindungan dimana nitrit tidak bisa digunakan.

Pertimbangan lainnya untuk mencegah terjadinya korosi adalah dengan fabrikasi cooling tower system dari Stainless steel, PVC dan FRP biasanya mempunyai ketahanan melekatnya korosi. Bagaimanapun seluruh cooling system biasanya dibangun dengan variasi material sehingga pengukuran corrosion inhibition yang efektif dapat diimplementasikan untuk mencocokkan semua material terbuka di cooling tower system. Pemilik dari cooling tower dapat berkonsultasi dengan spesialis kontraktor cooling tower/ pemberi layanan water treatment untuk memilih corrosion inhibitor yang tepat untuk sistem yang spesifik dan material yang digunakan.

Erosi dari permukaan logam sistem cooling tower biasanya dikarenakan oleh kecepatan cooling water yang tinggi, masuknya pasir dan kavitasi karena perubahan tekanan dan adanya gelembung air di dalam sistem. Erosi dapat diminimalisir dengan menjaga kecepatan circulating water dalam range yang sesuai. Kecepatan air minimum seharusnya 0.9 m/s, dan maksimum 3 m/s untuk sistem dengan 6000 jam operasi pertahun dan 4 m/s untuk sistem dengan 3000 jam operasi pertahun.

Part I - Corrosion Inhibition
Part II - Scale Inhibition
Part III - Bacterian and Microbiological Control

Sumber:
Code of Practice for Water-cooled Air Conditioning Systems Part 3 : Water Treatment Methods for Cooling Towers, 2006 Edition