Stasiun Penjernihan Air
(Water Treatment)
Definisi
Proses pengolahan air baku menjadi air yang aman untuk dikonsumsi atau digunakan dalam proses produksi seperti ketel uap dan terbebas dari zat / padatan tersuspensi serta memenuhi
Fungsi dan Tujuan
Menghilangkan / meminimalkan padatan tersuspensi (Suspended Solid)
Membantu mengurangi kandungan besi
Sumber dan Karakteristik Air
Air Hujan
- Merupakan air lunak dan hanya baik untuk daerah yang mempunyai curah hujan tinggi
- Membutuhkan tempat penampungan yang besar - Sukar disimpan dalam waktu lama
- Menjadi tempat berkembang biak nyamuk
Air Permukaan
- Mudah diambil dengan alat sederhana
- Berbahaya karena terkontaminasi bakteri, zat organik dan non organik
Air Tanah Dalam
- Tersedia di banyak tempat
- Diambil dengan peralatan mekanis - Terkontaminasi
Perbedaan Karakteristik Air Permukaan dan Air Tanah
Air Permukaan Air Tanah
Padatan terlarut rendah
Padatan tersuspensi tinggi
Kualitas berubah sesuai dengan kondisi musim dan cuaca
Padatan terlarut tinggi
Padatan tersuspensi rendah
Kandungan besi dan mangan tinggi
Kandungan oksigen rendah dan dapat mengandung gas sulfida
Relatif konstan secara kualitas dan temperatur
Sifat Air
Muatan polar (menciptakan ikatan lemah di antara molekul air – ikatan hidrogen), pada molekul air membuatnya menjadi pelarut yang istimewa/universal, sehingga air dapat melarutkan hampir semua materi yang bersentuhan dengan air seperti mineral, padatan tersuspensi dan gas.
O-2
H+ H+
d+
Syarat Kualitas Air
Syarat Fisik
- Tidak berwarna dan tidak berbau
Syarat Kimia
- Tidak mengandung zat kimia/racun yang dapat merugikan manusia dan tidak mengurangi
efektivitas distribusi pipa-pipa
Syarat Bakteriologis
- Tidak mengandung bakteri maupun organik lain yang dapat menyebabkan penyakit
Problem pada kualitas air
Problem Penyebab Efek buruk Koreksi
Kesadahan tinggi Garam-garam kalsium dan
magnesium dari air tanah
Membuat pipa berkerak, merusak boiler dan juga
merusak cucian dan makanan
Penukaran ion (diproses dengan zeolit)
Korosi Derajat keasaman tinggi akibat naiknya oksigen dan CO2 (Ph rendah)
Karat pada pipa, Kerusakan terutama pada bahan
kuningan
Peningkatan kadar alkalin
Polusi Kontaminasi organik
atau oleh air limbah Timbulnya penyakit Klorinasi dengan sodium Hipoklorit atau gas klorin
Warna Zat besi dan
mangaan Merubah warna
pakaian atau peralatan
Dihujani melalaui filter oksidasi
(manganese zeolit)
Kejernihan air sangat penting:
Untuk mencegah adanya padatan tersuspensi yang dapat menyebabkan:
– Resin (softener/cation dan anion) —> Fouling – Sistem deaerator —> Plugging
– Boiler —> Deposit
– Untuk kesehatan bila air dikonsumsi
Diagram Alur Water Treatment
Fungsi Bahan Kimia
Koagulasi : Proses Pembentukan Flok – Coagulant : alum/tawas (Al2(SO4)3) – Coagulant aid : N-3276
Flokulasi : Proses Penyatuan Flok
– Flocculant : polymer berantai panjang = N-8173 Pulv
Range pH Ideal : 6,0 - 7,5
– Penyesuaian pH : injeksi soda ash atau dapat juga dipakai caustic soda
Hal yang harus diperhatikan pada proses klarifikasi WTP
Titik injeksi bahan kimia.
Volume clarifier (minimal waktu tinggal 3 jam) dan desain clarifier.
Penentuan dosis bahan kimia dilakukan melalui jar test.
Dosis bahan kimia dapat berubah sesuai dengan kondisi air baku.
Level sludge harus dijaga minimal/maksimal berkisar 2 - 3 meter dari level air bersih. Sludge dibuang secara berkala minimal per 1 hari.
Sludge berfungsi sebagai penyaring/penahan flok-flok yang baru terbentuk.
Filtrasi Menggunakan Sand Filter :
1) Filter berisi media porous (pasir kwarsa) 2) Menyaring padatan tersuspensi
3) Backwash untuk menghilangkan padatan tersuspensi yang terakumulasi selama penyaringan
Komposisi Sand Filter
Batu kerikil kasar
– Diameter pasir : 2,0 mm – 4,0 mm – Komposisi : 25%
Batu kerikil halus
– Diameter pasir : 0,8 mm – 2,0 mm – Komposisi : 25%
Pasir kwarsa
– Diameter pasir : 0,5 mm – 0,7 mm – Komposisi : 50%
Operasional Sand Filter
Backwash secara teratur, pada saat pressure drop 5 psi (0,35 kg/cm2) atau minimal setiap hari sebelum beroperasi.
Backwash dilakukan selama 10 - 20 menit atau sampai air keluaran backwash jernih.
Perlu dilakukan inspeksi media secara teratur terhadap
adanya kontaminasi, kerusakan media dan tebalnya media.
Fungsi Softener
Menghilangkan mineral hardness (calcium dan magnesium) dari air baku
Mengurangi pemakaian bahan kimia
Proses Pertukaran Ion
Sodium
Sodium
Sodium Sodium
Sodium
Sodium
Calcium Magnesium
Sodium Sodium Calcium
Calcium Magnesium
Calcium
Apakah yang terjadi bila resin softener tidak mengandung sodium/Na lagi?
Resin tidak dapat menangkap ion hardness / telah jenuh
Resin softener harus diregenerasi dengan bahan yang mengandung ion sodium/Na, yaitu garam (NaCl)
Apa yang harus dilakukan?
Mengapa garam yang dipakai?
Mudah diperoleh dan tidak mahal
Apakah ion sodium dapat menyebabkan kerak?
Tidak, karena ion sodium sangat larut, sehingga tidak akan membentuk kerak
Empat Tahap Regenerasi Softener
Fast Rinse
Backwash
Brining
Bagaimana cara menemukan akar permasalahan/problem pada unit softener?
- Chek siklus regenerasi
- Inspeksi internal unit softener
- Analisa resin softener
Konsekuensi unit softener/demineralisasi yang tidak beroperasi dengan baik
• Terjadinya pembentukan kerak/deposit pada sistem pemipaan boiler, yang berakibat proses perpindahan
panas kurang baik, overheating, dan bahkan pipa pecah
• Biaya bahan kimia internal naik
• Regenerasi yang kurang baik, mengakibatkan pemborosan garam/HCl/H2SO4/Caustic dan air
Contoh Parameter Kontrol Air
pH
pH = jumlah ion hidrogen (H+)dalam air
Skala : 0 – 14
(H+) = pembawa sifat asam
(OH-) = pembawa sifat basa
pH = 7 = netral ; (H+) = (OH-)
pH < 7 = bersifat asam ; (H+) > (OH-)
pH > 7 = bersifat basa ; (H+) < (OH-)
- Merupakan ukuran jumlah padatan terlarut dalam air
Satuan conductivity adalah micromhos (µmhos/µS)
1 mS = 1000 µmhos
- Satuan TDS (total dissolved solid) adalah ppm (part per
million)/bagian persejuta
TDS ~ 0,65 x conductivity Conductivity/TDS
Merupakan jumlah dari ion calcium dan magnesium dalam air
Kelarutan hardness dalam air berbanding terbalik dengan temperatur (makin tinggi temperatur makin tidak larut mineral hardness dalam air)
ALKALINITY
Merupakan ion carbonat(CO32-), bikarbonat (HCO3-) dan hidrat (OH-)
1. P.Alkalinity (Phenolphtalein alkalinity)
- Jumlah 1/2 carbonate dan semua hydrat End point, pH = 8,2
2. M.Alkalinity (Methyl orange alkalinity)
- Jumlah bicarbonat dan carbonat atau carbonat dan hydrat End point, pH = 4,2
3. O.Alkalinity (Hydrat) - O = 2P - M
- Jumlah calcium, magnesium, dan natrium hidroksida
Kontrol Silika
Batas kontrol air boiler: 150 ppm SiO2.
Agar:
1. Menghindari terjadinya silica selektif carry over, sehingga terjadinya deposit silica pada sudu-sudu turbin dapat dihindari.
2. Menghindari terjadinya kerak silica pada sistem boiler.
Hubungan O.Alkalinity Dan Silika
O.Alkalinity = 2,5 x kandungan silica air boiler, minimum
Fungsi:
Membantu proses pengikatan silica (SiO2) dalam air boiler menjadi Na2SiO3 atau MgSiO3 untuk dikeluarkan melalui blowdown
Fungsi Brining
Menghilangkan ion hardness dari resin dan menukarnya dengan ion sodium
Critical Part of Brining
Konsentrasi garam harus mencukupi untuk memaksa ion hardness keluar dari resin, dan dapat ditukarkan dengan ion sodium
A Successful Brining
Jumlah garam = 0,1 - 0,2 kg/liter
Konsentrasi garam = 10% (35° Salometer)
Fungsi Backwash
Menghilangkan padatan tersuspensi (pasir, tanah) yang tersaring selama operasi
Meregangkan resin, sehingga
kemungkinan keseluruhan resin terkena larutan garam lebih besar
Critical Part of Backwashing
Backwash dilakukan hingga air keluaran backwash telah jernih/bersih dan resin
dapat terekspansi 50% - 75%.
Flowrate = 245 lt/mnt/m2 area resin
15-20 menit
Fungsi Slow Rinse
Menghilangkan sisa regenerant dari resin
A Successful Slow Rinse
Flow rate sama dengan flow rate pada saat injeksi regenerant
Lebih kurang 45 - 60 menit
Fungsi Fast Rinse
Menghilangkan kelebihan/sisa
regenerant sebelum dioperasikan
Clean Resin
Fouled Resin
Koagulasi
- Proses netralisasi muatan sehingga partikel- partikel dapat saling berdekatan satu sama
lain
Karakteristik Koagulan
Kationik, berat molekul rendah hingga medium.
Menetralkan muatan koloidal/partikel.
Overdosis dapat mengakibatkan
penambahan kembali muatan pada partikel sehingga terjadi gaya tolak antar partikel.
Flokulasi
Proses penyatuan antar partikel-partikel yang sudah saling berdekatan menjadi
partikel-partikel yang lebih besar
Backwash
Backwash
Brining
Salt Solution Dilution
Water
1 2
3
Titik Injeksi Bahan Kimia
Titik injeksi alum/N-3276 (sebagai
koagulan) minimal 12 meter dari clarifier.
– Jika perlu dapat ditambah static mixer.
Titik injeksi soda ash (penyesuai pH) agak terpisah dari titik injeksi alum.
Titik injeksi flokulan menjelang unit clarifier.
Batasan Kejernihan Air
Turbidity = 5 FTU (Formazin Turbidity Unit), maks.
= 5 NTU (Nephelometric Turbidity Unit), maks.
Color = 15 PtCo/TCU (True Color Unit), maks
Clarifier Tank
Air bersih 2 -3 m
Sludge
Valve 1
Valve 2
MINERALS
AIR
EARTH
Calcium Magnesium
Natrium Besi
Oksigen Carbon Monoksida
Carbon Dioksida
tanah lumpur
pasir
