11/04/2014
Referensi : 1. Diktat PT. PJB UP Gresik 2. Ridho Faqih Luthfi(ridhofaqih.wordpress.com)
Komponen utama PLTU: 1. Boiler : Boiler merupakan bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air terbentuk steam berupa energi kerja 2. Turbin : suatu penggerak yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin 3. Generator : Suatu sistem yang mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik 4. Condensor : Sebuah alat yang digunakan untuk mendinginkan extraction steambertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi 5. Condensater pump : Memompa air kondensasi yang terkumpul pada Deaerator untuk disirkulasikan kesistem. 6. Heater : Suatu pemanas yang berfungsi memanaskan air agar tidak terjadi perbedaan temperature yang signifikan antara temperature air dalam boiler dengan temperature air masuk dalam boiler. 7. Bioler feed pump : Pompa pengisi drum Boiler
1
11/04/2014
2
11/04/2014
3
11/04/2014
4
11/04/2014
5
11/04/2014
Sebagai catatan : 1. Desain WTP bisa berbeda-beda tergantung kualitas air baku yang tersedia dan produk yang diinginkan 2. WTP yang dibahas disini secara khusus adalah Metode Desalination di PLTU Gresik dan Metode Reverse Osmosis di Banten Labuan
6
11/04/2014
P hisic al treatm ent
Des tillation RO S and filter A ctivated carbon Other filtration m ethods
E ks ternal W TP
Chemical treatment W TP
Ion exc hange Chlorine Coagulation Floc ullation
P hisic al treatm ent
Deaerasi
Chemical treatment
Injek si bahan k imia
Internal W TP
DEFINISI
Water treatment plant (WTP) ialah instalasi sistem pengolahan air baku menjadi air yang memenuhi persyaratan sesuai spesifikasi standar air pengisi boiler.
7
11/04/2014
Pemakaian air di PLTU (disamping air pengisi boiler) : Air Umpan Boiler (Penambah/make-up water) Air Cooler (pelumas turbin, pompa-pompa
kapasitas besar, kompresor, dll), bahan baku pada hydrogen dan chlorination plant Air Fire Fighting (pemadam kebakaran) Air Potable (air minum) Air Servis (kebutuhan sehari-hari)
SUMBER AIR Air laut TDS Turbidity
: 35000 – 60000 ppm (mg/liter) < 10 NTU
NTU/ Nephelometrik Turbidity Units (unit kekeruhan nefelometrik):
satuan ukuran untuk kekeruhan air. Pada dasarnya, ukuran kekeruhan air yang diukur oleh suatu nephelometer. Kekeruhan didasarkan pada jumlah cahaya yang tercermin dari partikel-partikel di dalam air. Total Dissolved solids (TDS) adalah “benda padat yang terlarut” yaitu semua mineral,
garam, logam, serta kation-anion yang terlarut di air. Termasuk semua yang terlarut diluar molekul air murni (H2O). Secara umum, konsentrasi benda-benda padat terlarut merupakan jumlah antara kation dan anion didalam air. TDS terukur dalam satuan Parts per Million (ppm) atau ppb (part per billion)
8
11/04/2014
Turbidity atau kekeruhan digunakan untuk menyatakan derajat
kejernihan di dalam air yang disebabkan oleh bahan-bahan yang melayang. Kekeruhan ini biasanya terdiri dari partikel organic maupun anorganik, yang pada umumnya tidak terlihat dengan mata telanjang. Pengukuran kekeruhan ini adalah merupakan test kunci dari suatu kualitas air. Conductivity artinya adalah kemampuan menghantarkan panas, listrik dan suara. Semua logam kebanyakan penghantar yang baik karena terdiri dari electron- electron. Dalam air atau benda yang berbentuk cair keadaan ini berbeda karena air terdapat pergerakan ion-ion. Efek ini dinamakan kesetrum (electric current). Air murni atau air yang bagus adalah air yang susah dalam menghantar atau mengalirkan listrik, tidak seperti logam.
Mengapa air dapat menyebabkan masalah ??
9
11/04/2014
Ionic :
Kation : Ca2+, Mg2+, Na+, Fe3+, NH4+ Anion : Cl-, HCO3-, CO3-, SiO2, SO42 Non ionic / bahan organik :
alkohol, phenol, aldehyde, ketone Particulate :
Suspended solid, Bahan koloid, mikrobiologi Gas :
CO2, O2, Cl2, N2, H2S
Proses perubahan air laut menjadi air tawar dapat dilakukan dengan dua metode yakni 1. Metode desalinasi dan Pada metode desalinasi, air laut dipanaskan sampai titik didihnya sehingga mengalami penguapan. Uap dari pemanasan air laut kemudian didinginkan sehingga dihasilkan air tawar. 2. Metode reverse osmosis. Pada metode reverse osmosis, air laut mengalami beberapa filtrasi hingga kandungan logamnya berkurang dan menjadi air tawar.
10
11/04/2014
Demineralized water merupakan hasil dari proses demineralisasi. Pada proses demineralisasi, air tawar hasil proses desalinasi atau proses reverse osmosis mengalami pemurnian pada mixed bed. Di dalam mixed bed, air mengalami pertukaran ion sehingga dihasilkan produk air murni (H2O) sebagai air pengisi boiler.
I. METODE DESALINASI Pada metode desalinasi, air laut dipanaskan sampai titik didihnya sehingga mengalami penguapan. Uap dari pemanasan air laut kemudian didinginkan sehingga dihasilkan air tawar. Proses Water Treatment Plantdi PT. PJB UP. Gresik terbagi menjadi tiga yaitu : 1. Pretreatment 2. Desalination 3. Demineralalization
11
11/04/2014
1.
PRE TREATMENT
Untuk menyaring sampah-sampah yang terbawa air laut berukuran relative besar. Pada sea water inlet terdapat jala-jala yang ditujukan untuk menyaring sampah-sampah yang. Pada ujung sea water inlet(Circulating Water Pump House) diinjeksikan chlorine dengan kadar 0,1 ppm (part per million) untuk membuat biotabiota laut yang sangat kecil menjadi pingsan dan tidak menempel pada pipa-pipa. Biota laut yang menempel pada pipa-pipa akan menyebabkan pengerakan. Proses penginjeksian chlorine dilakukan secara kontinyu.
Air laut yang telah difilter dengan menggunakan jala-jala masih mengandung sampah-sampah kecil, agar tidak membuat kotor, menyumbat pipa, dan bahkan merusak alat-alat yang berhubungan langsung dengan air laut maka air laut dilakukan filtrasi dengan menggunakan bar screen dan traveling band screen.
12
11/04/2014
2. Bar Screen Bar screen atau saringan kasar berfungsi untuk menyaring sampah atau kotoran berukuran relative besar, terutama potongan-potongan kayu, daun, plastik, dan kotoran sejenis. Bar screen harus dibersihkan secara rutin, terutama apabila kotorannya terlalu banyak. Jika kotoran pada bar screen yang berlebihan akan menyebabkan debit air laut yang dipompa oleh CWP pump menjadi berkurang, berkurangnya debit air laut akan menyebabkan turunnya debit air pendingin pada condenser. Berkurangnya debit air pendingin pada condenser akan menyebabkan turunnya tekanan vacuum pada condenser dan berakibat berkurangnya daya yang dapat dibangkitkan oleh PLTU
Pembersihan bar screen dilakukan secara manual, yaitu dengan diangkat dan dibersihkan dengan menggunakan tangan. Kotoran yangada diangkat dan dibuang kemudian bar screen dibuka dan dibersihkan dengan menggunakan kain lap katun. Apabila sudah bersih, bar screen dapat dipasang kembali. Proteksi yang dilakukan pada bar screen berupa sacrificial anodeyakni dengan menggunakan Al anode dan Zn anode. Al atau Zn yang termakan oleh korosi sedangkan Material baja besi (Fe) tidak termakan. 3. Travelling screen Traveling screen atau saringan putar berfungsi sebagai penyaring kotoran-kotoran yang lolos dari bar screen. Saringan putar ini dapat dibersihkan secara otomatis dengan menggunakan spray water yang dihasilkan dari screen wash pump dan dikontrol dengan timer. Perbedaan tinggi permukaan air sebelum dan setelah saringan dapat diatur dengan menggunakan timer, salah satu yang mana tercapai terlebih dahulu. Travelling band screen juga dilengkapi dengan proteksi katodik sama seperti bar screen yaitu aluminium anode yang dipasang pada frame.
13
11/04/2014
2. DESALINATION PLANT Desalination plant merupakan suatu unit yang berfungsi untuk mengolah air laut menjadi air tawar yang akan digunakan sebagai bahan baku produksi PLTU dengan sistem penguapan. Air tawar ini yang akan digunakan sebagai bahan baku produksi di unit PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap). Di dalam unit PLTUUP Gresik peran desalination plant sangat diperlukan untuk menyediakan kebutuhan air yang akan digunakan untuk keperluan lain : 1) Boiler/ketel PLTU UP Gresik (kebutuhan air PLTU unit 1,2,3,4, kurang lebih 650 ton/hari) 2) Pendingin mesin/peralatan 3) Pemadam kebakaran 4) Service sehari-hari (kurang lebih 200 ton/hari)
Didalam sistem kerja desalination plant, yang pertama diperhatikan
adalah penurunan tekanan udara pada ruang pengolahan air (chamber/stage) yang lebih dikenal dengan vacuum. Dengan menurunnya tekanan udara pada chamber/stage, air laut tidak harus menunggu 100C untuk menguap dan mendidih. Untuk membuat vacuum pada ruang chamber dilakukan dengan cara menspray uap ke ruang chamber, Proses Desalination Plant
1) Air laut dipompa oleh sea water pump dan difilter kemudian diinjeksi anti foam untuk mencegah terjadinya buih dan diinjeksi anti scaling untuk mencegah terjadinya pengerakan. Kemudian air laut dialirkan menuju tube stage terakhir sampai ke tube stage yang pertama. 2) Selanjutnya air laut masuk ke brine heater untuk dipanaskan dengan temperature antara 96C sampai 110C kemudian masuk ke stage no.1 hingga stage no.30. nantinya akan keluar bersama udara.
14
11/04/2014
Pada waktu tersebut terjadi proses penguapan, karena adanya tertarik
ke atas lebih cepat dan menyentuh pipa laut yang temperaturnya lebih dingin sehingga terjadi kondensasi dan dinamakan distillate water. 4) Air laut yang tidak menguap dipompa dengan blowdown pump kemudian dikembalikan atau dibuang ke laut. 5) Untuk menghindari carry over (percampuran air kondensasi dan air laut) dipasang demister. Hasil air kondensasi ditampung dan mengalir ke chamber distillate water, selanjutnya dipompa oleh distillate water pump menuju ke raw water modif tank kemudian ditampung di raw water 6) Steam yang memanaskan brine heater diambilkan dari unit PLTU, kondensasi steam di brine heater dinamakan condensate water. 7) Condensate water dari dan dialirkan kembali masuk ke evaporator selanjutnya dipompa oleh tank.
15
11/04/2014
Peralatan-peralatan desalination plant 1) Sea water pump, adalah pompa yang berfungsi sebagai penyedia air laut yang akan diproses di desalination plant dan juga dipakai untuk proses vacuum unit. 2) Starting ejector, adalah peralatan yang berfungsi untuk menghisap udara atau membuang gas-gas yang ada didalam chamber untuk mempercepat proses penguapan air laut. 3) Condensate pump, adalah pompa yang berfungsi untuk memompa air kondensasi dari brine heater. 4) Distillate water pump, adalah pompa yang berfungsi untuk memompa air hasil dari proses desalination plant (distillate water) untuk dimasukkan ke RWT (Raw Water Tank) 5) Blow down pump, adalah pompa yang berfungsi untuk memompa sisa air laut yang tidak bisa menguap (tidak bisa diproses lagi) untuk dibuang ke laut lagi. 6) Chemical injection pump, adalah pompa yang berfungsi untuk menginjeksikan bahan kimia anti foam dan anti scaling.
Air laut panas (brine heater) tersebut pada ruangan evaporator dikondensasikan dengan bantuan alat pembuat vacuum yang disebut ejector, sehingga terjadi perubahan fase dari fase uap menjadi fase air yang dinamakan air distillate. Pada brine heater terjadi perubahan fase uap ke fase air yang dinamakan air condensate, sebagian air condensate dipompa dan disemprotkan dalam bentuk spray pada auxiliary steambrine heater yang bertujuan untuk menjaga temperatur auxiliary steam.
16
11/04/2014
Pada bagian ini mulai terjadi banyak permasalahan, karena air laut penuh dengan polutan-polutan. Masalah-masalah yang sering dijumpai pada pengoperasian desalination plant diantaranya berkembangnya biota laut atau kerang pada tube, pengerakan (scaling), korosi, dan foaming (pembusaan). Pengerakan (scaling) merupakan masalah yang paling banyak menimbulkan kerugian, karena terjadi pada pipa-pipa brine heater. Akibatnya dapat terjadi penurunan produk, karena menurunnya kapasitas pertukaran panas. Selain itu terjadi proses korosi dibawah deposit (kerak). Pengerakan dapat terjadi karena adanya kandungan bahan mineral tertentu pada air laut dan adanya reaksi kimia selama proses penguapan (evaporasi). Proses pengerakan dapat diatasi dengan membatasi temperature brinedan menambah bahan kimia inhibitor yang berfungsi mencegah terjadinya pengerakan. Kedua cara tersebut dapat dilaksanakan secara bersamaan.
Reaksi primer : 2HCO3 →CO2+ CO3-+ H2O H2O + CO3-→2OH + CO2 Reaksi sekunder : Mg+2+ 2OH →Mg(OH)2 (Brucite) (pada temperature dan pH tinggi) (mengendap) Ca+2+ CO3-→CaCO3(mengendap) Ca2+2+ SO4-→CaSO4(Anhydrite) • Anhydrite biasanya tidak menimbulkan masalah dan kurang larut pada temperature tinggi, tapi memerlukan waktu yang lama untuk mengendap atau membentuk kerak. • Hemydrate (CaSO4 x 0,5H2O) mengendap seketika begitu terbentuk dan paling sering ditemukan pada kerak evaporator • Dehydrate (CaSO4.2H2O) kelarutannya relative lebih baik dibandingkan lainnya. • Komponen pembentuk kerak lainnya adalah Mg6Fe(CO3)3.4H2O, SiO2, CaSiO3, atau MgSiO3
17
11/04/2014
Tahapan pembentukan kerak adalah pertama pembentukan CO3-dan OH-, kemudian akan mencapai titik jenuhnya pada temperature tinggi. Kedua, pembentukan inti kristal (nucleation). Dan ketiga, pertumbuhan kristal. Pada tahap ketiga ini anion dan kation bergerak secara diffusi menuju inti kristal dan bergabung dalam lattice atau terjadi pertumbuhan kristal. Untuk mencegah terjadinya pengerakan (scale inhibitor) dengan cara menambahkan antiscale agent ke dalam air laut. Selama ini dikenal beberapa scale inhibitor yang biasa digunakan yaitu H2SO4 dan inhibitor ambang batas (threshold inhibitor).
Ada tiga jenis threshold inhibitor, yaitu polyphosphate, phosphate, dan polycarboxylic. Cara kerjanya dengan berfungsi sebagai growth inhibitor (pembatas pertumbuhan), menghambat dan menghentikan pertumbuhan yang terjadi pada kristal. Hasilnya pertumbuhan kristal diluar kebiasaannya, sehingga dihasilkan kristal bulat dan tidak mudah menempel sebagai kerak. Selain itu berfungsi pula sebagai dispersant, yaitu partikel padat seperti lumpur, debu, dan kristal CaCO3 dipertahankan dalam bentuk suspense, sehingga dengan demikian mencegah terbentuknya endapan yang mengerak.
18
11/04/2014
Kriteria pemilihan bahan kimia sebagai antiscale agent adalah : 1. Bahan kimia yang mempunyai kemampuan mendistorsi kristal. Mekanismenya dengan meningkatkan daya kelarutan kristal tersebut, dan mengubah bentuk struktur pertumbuhan kristal. Proses tersebut terjadi karena adanya bahan polimer yang mempunyai bentuk tidak teratur dan masuk kedalam kisi-kisi kristal, yang dapat menahan terjadinya endapan yang mempunyai sifat struktur kimia yang getas dan keras. 2. Bahan kimia harus mempunyai sifat dispersant. Mekanismenya dapat mengabsorbsi atau menyerap pada permukaan kristal dan memberikan muatan-muatan sejenis pada kristal tersebut, akibatnya partikel tetap tinggal diam sebagai suspensi. 3. Bahan kimia harus mempunyai sifat sequestren. Mekanismenya dengan mencegah ion dari keadaan normal, dengan cara membentuk senyawa ion komplek. Air hasil distilasi ataupun reverse osmosis disimpan dalam raw water tank.
Kualitas air hasil distilasi harus memenuhi parameter-parameter yang telah ditentukan. Parameter-parameter yang dipertahankan dari hasil proses distilasi antara lain Condensate : CL- = <1000 ppb Conductivity = <20 us/cm
19
11/04/2014
3. DEMINERALALIZATION Air murni yang merupakan produk akhir dari desalination ataupun reverse osmosis plant, kemurniannya belum 100% karena masih mengandung polutan-polutan garam diantaranya CO3. Selain itu masih mengandung basa yang tidak stabil, diantaranya NH4OH, yang selalu terbawa uap air dalam proses distilasi. Selain itu, masih terbawa garam-garam akibat proses carry over diantaranya SiO2 dan NaCl. Dalam hal ini, ion-ion positif akan diikat oleh resin kation, sedangkan ion-ion negatif akan diikat oleh resin anion.
Pada destilate water tersebut harus dilakukan treatment lagi, dengan harapan agar gas-gas yang terbawa air distillate sebagian dapat menguap. Caranya dengan memasukkan bahan baku ke dalam storage tank atau raw water tank, hingga mendekati suhu ambient (dari 40C hingga dibawah suhu 30C). Demineralisasi ialah proses penghilangan mineralmineral yang terlarut di dalam air, umumnya mempergunakan media penukar ion yang dibedakan atas muatan listrik yang terkandung di dalamnya menjadi penukar kation dan penukar anion. Hasil dari demineralisasi akan dihasilkan air murni H2O.
20
11/04/2014
Jenis penukar ion : • Synthetic, bahan dasar silico-aluminat (bentonit) • Bahan dasar zat organic polymer (resin) Karakteristik penukar ion : • Tidak boleh larut dalam air • Diameter 0.5~1.5 mm (untuk memperbesar luas permukaan) • Mempunyai sifat mudah bertukar ion Alat penukar ion (ion exchanger) sering disebut juga mixed bed dimana ada dua metode sistim demineralisasi dengan mempergunakan resin, yaitu : 1) Single bed demineralizer 2) Mixed-bed demineralizer
Dalam materi ini akan dibahas sistem penukar ion dengan
metode mixed-bed demineralizer. Air destilat dipompakan dengan mempergunakan destillate water booster pump, masuk kedalam kolom mixed-bed yang berisi resin kation dan anion (tercampur homogen). Pada waktu melewati resin terjadi pengambilan ion-ion yang menjadi pengotor yang terlarut dalam air destilat, ion positif diambil oleh resin kation dan ion negatif diambil oleh resin anion. Setelah melewati resin di dalam kolom resin, air keluar dari bagian bawah sebagai air produk mixed-bed demineralizer yang merupakan air bebas mineral disebut air demin (demine water), selanjutnya ditampung di dalam demine tank yang akan dipergunakan sebagai air pengisi ketel (boiler feedwater) atau sebgai air penambah (make-up water).
21
11/04/2014
Reaksi pertukaran kation dan anion sebagai berikut. 1) Reaksi kation selama water treatment beroperasi : (R-H2) + Ca(HCO3)2 →(R-Ca) + 2H2CO3 (R-H2) + Mg(HCO3)2 →(R-Mg) + 2H2CO3 (R-H2) + CaSO4 →(R-Ca) + H2CO4 (R-H2) + MgSO4 →(R-Mg) + H2SO4 (R-H2) + MgCl2 →(R-Mg) + 2HCl (R-H2) + 2NaCl →(R-Na2) + 2HCl (R-H2) + Na2SiO3 →(R-Na2) + H2SiO3
2) Reaksi anion selama water treatment beroperasi (R-OH)2+ H2SO4 →(R-SO4) + 2H2O (R-OH) + HCl →(R-Cl) + H2O (R-OH)2+ H2CO3 →(R-CO3) + 2H2O (R-OH)2+ H2SiO3 →(R-SiO3) + 2H2O
Resin yang dipergunakan selama pengoperasian mixed-bed mempunyai kapasitas penukaran (exchange capacity) yang terbatas, sehingga setelah dioperasikan pada volume tertentu resin akan mengalami kejenuhan, untuk mengembalikan resin pada kondisi semula sehingga siap dipergunakan kembali maka resin harus diregenerasi. Regenerasi adalah mengaktifkan kembali resin yang sudah jenuh menjadi seperti semula.
22
11/04/2014
Caranya dengan melakukan injeksi HCL dan NaOH pada resin, sehingga R-C (Resin Cation) yang jenuh dapat bereaksi dengan HCl menjadi R dengan R-A (Resin Anion) menjadi R regenerasi terlebih dahulu harus diencerkan. HCl dari 8%, sedangkan NaOH dari 40% harus diencerkan menjadi 4 yang tidak terpakai dibuang bersama air buangan ke netralisasi tank.
Regenerasi dilakukan berdasarkan kejenuhan resin. Indikasinya adalah nilai conductivity. Apabila nilai conductivity menunjukkan nilai 0,9 harus segera dilaksanakan regenerasi. Sering tidaknya proses regenerasi tergantung kualitas polutan pada proses destilasi dan prose alami. Apabila mungkin tidak sampai 1 minggu harus sudah diregenerasi. Nilai conductivity dibawah 25, apabila conductivity mencapai 25 regenerasi lebih cepat dilaksanakan bila conductivity masih 10, regenerasi biasanya masih lama.
Pada musim hujan polutan polutan yang terbawa berjumlah banyak antara lain CO dari pabrik-pabrik disekitar lingkungan. Apabila conductivity naik, otomatis produk lagi akan tetapi dibuang. setting menjadi 0,9 untuk melindungi sistem apabila sistem kontrol tidak dapat bekerja sempurna. Apabila conductivity mencapai 0,8 maka operator harus waspada, dan bila naik menjadi 0,9 harus langsung dihentikan untuk dilakukan regenerasi kembali. Proses regenerasi diatur oleh sistem kontrol yang bekerja secara otomatis, dan memberikan indikasi bahwa cycle kualitas hasil yang jelek atau terjadi kelainan, akan dilakukan Artinya bila produk dari hasil regenerasi setelah diukur ternyata conductivity masih tinggi, Cation) yang jenuh dapat bereaksi dengan HCl menjadi R-H kembali, dan NaOH bereaksi A (Resin Anion) menjadi R-OH kembali.
23
11/04/2014
HCl dan NaOH yang digunakan untuk regenerasi
terlebih dahulu harus diencerkan. HCl dari tank 32% harus diencerkan menjadi 78%, sedangkan NaOH dari 40% harus diencerkan menjadi 4-6%. Konsentrasi HCl dan NaOH yang tidak terpakai dibuang bersama air buangan ke netralisasi tank.
24
11/04/2014
Regenerasi secara otomatis sudah terprogram dan tidak
dapat diubah sesuai dengan kebutuhan. Karena itu dapat dilakukan regenerasi manual, yang prosesnya dilakukan oleh operator dan diawasi oleh bagian kimia. Regenerasi secara otomatis tidak tepat digunakan karena resin yang masih baru masih ada kulitnya, dan untuk mengelupas kulit tersebut harus dilaksanakan backwash lebih lama dengan pressure rendah, karena pressure tinggi dapat menyebabkan resin menjadi terbuang. Pada regenerasi otomenit dan belum cukup lama untuk memisahkan resin baru dari kulitnya. Karena itu pada regenerasi manual proses backwash. Air hasil dari proses demineralisasi ditampung dalam make up water tank. Air demineralisasi nantinya digunakan sebagai air penambah pengisi boiler. Make up water diisikan ke sistem aliran air boiler melewati hot well pada condenser.
25
11/04/2014
II. METODE REVERSE OSMOSIS Pada metode reverse osmosis, air laut mengalami beberapa filtrasi hingga kandungan logamnya berkurang dan menjadi air tawar.
TAHAPAN PROSES 1. SEAWATER PRETREATMENT • Settling basin
• Multimedia filter (MMF)
• Filtering basin
• Active carbon filter (ACF)
• Seawater reservoir 2. BOILER WATER TREATMENT / DESALINATION PLANT • Cartridge filter
• Secondary RO
• Primary RO
• Mixed-bed demineralizer
A settling basin, settling pond or decant pond are devices used to treat turbidity in industrial wastewater.
26
11/04/2014
PROSES
FUNGSI PERALATAN UTAMA Settling Basin
Untuk menghilangkan suspended solid/partikel yang kasar dengan proses pengendapan (koagulasi-flokulasi) Filter Basin Untuk menghilangkan suspended solid yang tidak terendapkan di settling basin dengan proses filtrasi menggunakan media pasir dan kerikil Reservoir tank Menampung air laut yang telah melewati filter basin Chemical raw water pump Mengalirkan raw water dari reservoir tank ke MMF
27
11/04/2014
Multi Media Filter /MMF
Untuk menghilangkan zat-zat tersuspensi di dalam raw water menggunakan sand dan anthracite (batu bara kasar) Activated Carbon Filter /ACF Untuk menghilangkan zat-zat organik dan Klorin menggunakan karbon aktif dengan metode adsorpsi dan reaksi kimia - Cl2 + C + H2O ---- 2HCl + CO (rx.reduksi Cl2) Catridge Filter Untuk menyaring kotoran/partikel yang masih terikut dalam air HPP Pri.RO Mengalirkan raw water dari catridge ke Pri.RO
Primary Reverse Osmosis
Untuk menghilangkan Dissolved solid, zat-zat organik berukuran kecil, logam dan garam-garam (konduktivity < 300 µS/cm) Fresh Water Tank Untuk menampung produk/permeate dari Pri.RO HPP Secondary RO Mengalirkan air dari fresh water tank ke Sec.RO Secondary Reverse Osmosis Untuk menghilangkan Dissolved solid, zat-zat organik berukuran kecil, logam dan garam-garam (konduktivity < 15 µS/cm)
28
11/04/2014
Middle water tank
Untuk menampung produk dari Sec.RO Middle water pump Mengalirkan air dari middle water tank ke Mixed Bed Mixed Bed Menghilangkan ion-ion dari air agar kualitasnya sesuai untuk air umpan boiler ( konduktivity < 0,2 µS/cm/{micro siemen/cm}) Demineralized water tank Untuk menampung produk dari Mixed Bed
PARAMETER KUALITAS AIR Turbidity Outlet filter basin < 5 NTU Outlet MMF < 1 NTU 2. Silt Density Index (SDI) < 4 (bentuk pengukuran/analisa kemampuan air untuk mengotori 1.
di permukaan membrane)
3. Oksidasi Reduksi Potensial (ORP) = -200 s/d 300 mv 4. Konduktivity
Outlet Primary RO < 300 µS/cm Outlet Secondary RO < 15 µS/cm Outlet Mixed Bed < 0.2 µS/cm
5. SiO2 Outlet Mixed Bed < 0.02 ppm
29
11/04/2014
INJEKSI BAHAN KIMIA Koagulan (PAC) : untuk mempercepat terbentuknya flok dan membantu proses pengendapan NaOCl : untuk membunuh mikroorganisme laut yang terbawa aliran raw water (menyebabkan biofouling) Koagulan : untuk membantu proses pengendapan non settleable solid Antiscale : untuk mencegah terbentuknya scale pada membran RO NaHSO3 : untuk mereduksi kandungan Cl2 yang tersisa (dapat merusak membran RO)
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
30
11/04/2014
Diagram Settling Basin Reaction room
Sedimentation room
Suspended Matter : > 0.1 mm Natural sedimentasi (Gravity) < 0.1 mm Flokulasi, coagulasi, sedimentation
Settling Basin
31
11/04/2014
Particle Size Vs Settling Time Example
Size
Settling Time (1 meter fall)
mm
mikron
Gravel
10.0000
10,000.0
1 sec.
Course Sand
1.0000
1,000.0
10 sec.
Fine Sand
0.1000
100.0
125 sec.
Silt
0.0100
10.0
108 min.
Bacteria - single cell
0.0010
1.0
180 hr.
Colloidal Matter
0.0001
0.1
755 days
Diagram Filter Basin
32
11/04/2014
Filter Basin
PRETREATMENT
33
11/04/2014
Multi Media Filter
Activated Carbon Filter
34
11/04/2014
MMF & ACF
Catridge Filter
35
11/04/2014
Koagulasi adalah proses destabilisasi partikel-partikel dalam air dengan bantuan koagulan, sehingga terbentuk floc-floc yang lebih mudah diendapkan Flokulasi adalah proses pembentukan flok yang lebih besar dengan bantuan flokulan Jika filter basin telah jenuh, maka secara otomatis akan terjadi backwash dengan bantuan sistem siphon
REVERSE OSMOSIS Osmosis adalah proses berpindahnya larutan dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi melalui membran semipermeable Reverse osmosis ialah proses pemurnian air dengan cara memberikan tekanan hydrostatic pada air umpan sehingga mampu menembus sel membrane permeable dan menghasilkan air murni. Metode : Penyaringan mempergunakan membrane permeabel.
36
11/04/2014
Osmosis
Prinsif Reverse Osmosis (RO) : Osmosis Balik Aplikasi tekanan luar (Hydrostatic Presssure) - Aliran air menjadi terbalik : Pekat ke Murni - Penambahan tekanan luar akan menghasilkan air produk (Permeate)
37
11/04/2014
CONTOH MEMBRANE RO (Semipermeable membrane) membrane)
Ada 2 tipe membran : - Cellulose Acetat (CA) - Thin Film Composite (TFC)
1. Cellulose Acetate (CA) membrane : Bahan : Polymer Keuntungan : Biaya murah Kerugian : - Mudah rusak pada pH < 5 atau > 6.5 - Temperature operasi harus rendah - Tekanan operasi tinggi 2. Thine Film Composite (TFC) membrane : Bahan : - Polymer untuk surface skin - Polysulfone resin untuk sub layer Keuntungan : - Rentang pH luas : 3.0 ~ 7.0 - Temperature operasi lebih baik - Tekanan operasi 50% dari CA Kerugian : Biaya investasi lebih mahal
38
11/04/2014
INSTALASI MEMBRANE
Istilah – istilah : Permeate/produk : adalah air yang dapat melewati membran Reject/concentrate /brine : adalah air yang tidak dapat melewati membran % salt rejection : adalah ukuran kemampuan membran mencegah lewatnya garam-garam % salt passage : adalah banyaknya garam-garam yang lolos % recovery : adalah kemampuan air dalam memproduksi air bersih (permeate) dibandingkan dengan air umpan yang masuk
39
11/04/2014
Karakteristik RO Primary RO - % recovery : 40 % - Konduktivity produk < 300 uS/cm Secondary RO
- % recovery : 90 % - Konduktivity produk < 15 uS/cm
Permasalahan pada RO : Fouling (buntu karena menumpuknya suspended solid) Scaling (kerak) Damage (kerusakan) RO cleaning dilakukan jika : Flow permeate turun lebih dari 15 % dP (Differential Pressure) naik lebih dari 15 % (perbedaan tekanan antara tekanan masuk terhadap tekanan keluar.) Salt passage naik lebih dari 5 - 10%
40
11/04/2014
Primary RO
Secondary RO
41
11/04/2014
DEMINERALIZER (MIXED BED) Demineralizer adalah proses pemurnian air dengan proses ion exchange (pertukaran ion) menggunakan bantuan resian kation dan resin anion.
混床简易流程图
Regenerasi mixed dilakukan jika : Counter up mencapai 3600 m3 (40 jam operasi) Konduktivity > 0,2 uS/cm SiO2 > 20 ppb Resin Kation diregenerasi menggunakan acid (HCl) Resin Anion diregenerasi menggunakan alkali (NaOH)
42
11/04/2014
Mixed Bed Mixed Bed adalah salah satu aplikasi demineralisasi dimana resin kation dan resin anion dicampur dalan satu kolom. Hal ini akan meningkatkan efisiensi peralatan. Namun juga harus lebih berhati-hati pada saat melakukan regenerasi.
Proses Kation Reaksi Demineralisasi : R-(SO3H)2 + Ca+2 R-(SO3H)2 + Mg+2 Regenerasi : R-(SO3)2Ca + 2HCl R-(SO3)2Mg + 2HCl
R-(SO3)Ca + 2 H+ R-(SO3)Mg + 2 H+ R-(SO3H)2 + CaCl2 R-(SO3H)2 + MgCl2
43
11/04/2014
Anion Reaksi Demineralisasi :
R=NOH + H2SiO3 R=NOH + H2CO3 R(=NOH)2 + H2SO4
R=NHSiO3+ H2O R = NHCO3 + H2O R(=N)2SO4 + 2H2O
Regenerasi : R(=NHSiO3) + 2 NaOH
R=NOH + NaSiO3 + H2O
R=NHCO3 + NaOH
R=NOH + NaHCO3 R(=NOH)2 + Na2SO4
R(=N)2SO4 + 2NaOH
TERIMA KASIH
44
11/04/2014
Tambahan
Source of Water Tipe air
TDS (ppm)
Turbidity (NTU)
Air Permukaan
200 - 400
Air tanah
300 - 1000
15 - 20
35000 - 60000
< 10
Air laut
Musim hujan : 100 – 350 Musim panas : 30 - 80
45
11/04/2014
Istilah – istilah SDI (Silt Density Index) Adalah ukuran tersumbatnya suatu membran berpori berukuran 0,45 um setelah dilewatkan sejumlah sampel pada waktu tertentu ORP (Oxydation Reduction Potensial) Adalah kecenderungan suatu spesies kimia untuk mendapatkan elektron dari spesies lain sehingga spesies tersebut mengalami reduksi
46
11/04/2014
Teori Water Treatment
47
11/04/2014
48
