Cara Kerja Sistem Penyuling Air Laut

Metode pengolahan air laut dengan reverse osmosis memiliki dua komponen utama, yaitu membrane semi permeabel dan pompa booster.  Karena proses RO ini lebih sederhana, maka penggunaan reverse osmosis lebih popular untuk daripada proses thermal.

Membrane RO adalah membrane semi permeabel, dengan micron rating 0,0001 micron.  Selanjutnya membrane semi permeable ini akan memisahkan air kadar garam tinggi dengan menggunakan pompa tekanan tinggi.

Cara kerja reverse osmosis, pompa booster akan memberikan tekanan 50 – 60 bar pada input membrane .  Dari proses ini nantinya akan menghasilkan dua aliran yaitu aliran air hasil dan aliran air buangan (concentrate).  Umumnya akan menghasilkan air hasil berkisar 25 – 35% dari jumlah air bakunya.

Proses penyuling air laut, akan menghilangkan 98 – 99% TDS air baku, sehingga unsur mineral yang terkandung dari air hasil sisanya hanya 1 – 2%.  Asumsinya setelah proses penyuling air laut maka TDS hasil kira-kira 2% dikali 25.000 ppm, atau sekitar 500 ppm.

System intake air laut untuk proses tahapan penyuling air laut menyalurkan air laut ke water treatment plant.  Beberapa metode yang umum adalah Beach Well Intake (pengeboran di pinggir pantai), Open Sea Water Intake (mengambil air langsung dari laut).

Menggunakan system open surface sangat cocok untuk kapasitas yang besar, misalnya 1000 M³/hari.  Untuk system sedang dan kecil, lebih menggunakan “beach deep well”, mengingat lebih mudah dan murah.

Menggunakan system intake dengan open surface sering kali biaya pelaksanaan lebih tinggi dari system reverse osmosis. Juga di beberapa daerah akan lebih sulit mengajukan permintaan penggunaan pantai untuk memasang pemipaan.

Unit sea water reverse osmosis menggunakan membran semi-permeabel untuk menghilangkan bahan organik, partikel koloid, bakteri serta virus. Membran semi-permeabel memisahkan air dan larutan garam, dengan cara adanya tekanan air yang tinggi ke lapisan membran.

Pada proses penekanan ini akan menghasilkan 2 output, yaitu air produk (permeate) dan air buangan (concentrate).  Air produk kualitasnya sudah memiliki standar air bersih.

Sistem penyuling air laut dengan membran ini akan merejeksi 98% mineral yang ada di air baku.  Artinya hanya 2% kadar garam yang tersisa dari proses ini.

Proses ini akan menghasilkan jumlah air hasil berkisar 30 – 35%, artinya apabila air baku 10 M³/jam, maka hasilnya hanya 5 – 3,5 M³/jam dan sisanya akan terbuang.

Rata – rata TDS air produk dari prosses penyuling air laut ini adalah 300 – 500 ppm, apabila TDS air bakunya sekitar 30.000 – 36.000 ppm.  Pada sistem water treatment untuk boiler tekanan tinggi pada power plant, sistem ini menggunakan sistem tambahan modul elektrodeionisasi untuk menghasilkan air murni.

Design unit penyuling air laut sea water reverse osmosis memulainya dengan perhitungan kalkulasi yang berdasarkan nilai TDS air baku dan kapasitas hasil.  Saat ini beberapa vendor membrane RO sudah menyediakan aplikasi software, sehingga engineer bisa membuat simulasi perhitungan.

Dari software ini, bisa menghitung kebutuhan kapasitas pompa, tekanan pompa serta jumlah membran.  Software juga akan memberikan simulasi berapa besar recovery yang akan di dapatkan, serta berapa TDS air hasil yang akan dicapai.

Setelah proses penyuling air laut dengan SWRO selesai dan memperoleh hasil produksi, pada umumnya kualitas air belum tentu sesuai dengan hasil standar air minum Permenkes.

Untuk itu perlu adanya treatment tambahan seperti pH Adjutsment, Final Filter, Penambahan mineral dan Ultra Violet Unit.  Penggunaan pH adjustment mengingat beberapa system melakukan penurunan pH pada air baku.  Disamping itu juga mesin RO cenderung menurunkan pH.

Pompa tekanan tinggi untuk penyuling air laut ada beberapa jenis dan merk.  Pada umumnya agak susah membeli pompa tekanan tinggi ini di pasar umum.  Pompa ini bisa mendapatkannya dari distributor atau importir.  Atau bisa juga membelinya langsung dari vendor di luar negeri.

Penyuling air laut pada kapasitas kecil umumnya menggunakan pompa plunger seperti merk Catpump.  Dan kapasitas besar umumnya menggunakan pompa multistage seperti merk Fedco.

Kemampuan pompa yang bertekanan tinggi adalah spesifikasi yang paling utama dalam Desalinasi.  Untuk menekan air garam, membutuhkan tekanan yang cukup tinggi.  Secara teori semakin tinggi kadar garam, maka akan membutuhkan tekanan yang semakin tinggi juga.

Pemilihan pompa tekanan tinggi secara umum dikenal ada 4 jenis pompa tekanan tinggi, yaitu : a) Pompa Plunger, b) Pompa Piston c) Pompa Diaphragm dan d) Pompa Multistage

Material Pompa sea water reverse osmosis adalah pompa yang tahan karat dari kadar garam air laut.  Tidak saja pompa, maka material lainnya untuk penyuling air laut, juga harus tahan karat.

Ada beberapa pilihan material yang sesuai, diantara-Nya NAB, SS – 316L, dan Duplex. Tentunya semakin bagus material, maka biaya pengadaannya semakin tinggi juga.

Material NAB, mempunyai grade yang rendah, namun pengalaman dari mapurna bisa bertahan lebih 5 tahun.  Pemilihan material ini tentunya karena biaya yang lebih rendah daripada material lainnya.

Sebagian besar fabricator memilih SS – 316L, karena cukup kuat dan biayanya lebih murah dari material duplex.  Serta memiliki kualitas lebih bagus dari NAB. Hampir sebagian besar jenis pompa tekanan tinggi memiliki material ini.

Sementara material Duplex memiliki material dengan kualitas yang paling bagus untuk Desalinasi.  Index biaya pembelian pompa berkisar 3 – 4 kali pompa NAB.  Apabila pembiayaan menjadi faktor utama, lebih baik tidak menggunakan pompa dengan material ini.

Pada proses penyuling air laut, maka harus menggunakan membrane RO jenis air laut.  Membrane RO terdiri dari 3 jenis, yaitu tap water, brackish water dan sea water.  Untuk mendapatkan air bersih atau air minum sering kali menambahkan kombinasikan unit reverse osmosis komersial untuk air laut dan air tawar.

Ada beberapa pilihan dimensi membrane, yaitu menggunakan ukuran 2.5-inch, 4-inch dan 8-inch.  Penyuling air laut dengan kapasitas kecil umumnya menggunakan 2.5 inch.  Kapasitas sedang menggunakan membrane 4-inch dan kapasitas besar menggunakan membrane 8-inch.

Aplikasi untuk power plant dengan tekanan tinggi, membutuhkan tambahan system untuk mendapatkan air murni (ultra pure water).  System tersebut adalah elektrodeionisasi, yang mempunyai fungsi agar mendapatkan air dengan konduktivitas yang rendah.

Komponen sistem penyuling air laut harus mempunyai ketahanan terhadap karat (korosif).  Tidak saja komponen namun pemipaan juga harus mempunyai spesifikasi yang tahan karat.

Komponen lainnya sebagai penunjang penyuling air laut juga harus memiliki ketahanan karat, seperti housing membrane, valve, instrumentasi.  Komponen tersebut adalah bersentuhan langsung dengan sumber air laut.  Apabila menempatkan sistem pada lokasi di pinggir pantai atau offshore, maka sebagian besar komponen juga harus tahan terhadap karat.

Beberapa komponen tersebut adalah seperti skid frame, panel control juga support pendukung lainnya.

Pembuatan material skid frame, sebaiknya mempunyai spesifikasi yang kuat terhadap korosif.  Apabila menggunakan material STEEL, maka pelapisan Cat Marine harus terlapisi dengan baik.  Umumnya standar ketebalan 200 micron menjadi acuan tebal cat.

Selain material steel, sebagai alternatif bisa juga menggunakan SS – 316.  Untuk kapasitas yang kecil, lebih cocok menggunakan material stainless.

System pemipaan pada penyuling air laut mempunyai 2 jenis pipa yaitu pipa tekanan rendah dan pipa tekanan tinggi.  Pipa tekanan air rendah menggunakan jenis PVC class AW atau PVC schedule 80.  Pipa PVC class AW lebih popular untuk pemipaan ini, karena harganya yang lebih rendah.

Untuk pipa tekanan tinggi akan menggunakan pipa SS – 316L Schedule 80 atau pipa duplex dengan ketebalan yang sama.  Mengingat pipa ini nantinya harus kuat terhadap tekanan 50 – 60 bar, maka pipa tidak boleh ada cacat atau rusak.  Usahakan menggunakan jenis pipa yang “seamless” bukan “welded”, untuk pipa tekanan tinggi pada desalinasi plant.

Pemasangan penyuling air laut pastinya akan mempertimbangkan Opex dan Capex, artinya semakin kecil capex dan opex tentu semakin baik dari sisi investasi.  Investasi penyuling air laut sangat membutuhkan efisiensi, sehingga bisa biaya operasional lebih ekonomis.

Hubungan TDS air adalah ketika sumber air baku memiliki TDS yang rendah, juga bersih.  TDS air yang rendah akan berdampak pada berkurangnya kebutuhan Tekanan Air pada sistem desalinasi.  Akibat dari ini, maka pemilihan pompa tekanan tinggi menjadi lebih kecil pressure Nya.

Dari sisi opex, dengan pressure yang lebih kecil, maka konsumsi power listrik juga semakin kecil.  Pada akhirnya adalah cost per Meter Kubik air produksi menjadi lebih kecil.

Cara termudah untuk melakukan pengujian TDS air laut adalah dengan menggunakan TDS meter.  Namun pastikan menggunakan TDS meter yang bisa menghitung sampai 99.000 ppm.  Menggunakan alat TDS yang umum, hanya untuk mengukur  sampai 900 ppm.

Untuk memastikan bahwa TDS meter sudah sesuai, umumnya untuk TDS yang bisa mengukur TDS tinggi adalah yang tertuli “PPT” (bukan ppm) pada pojok atas sebelah kanan.

Pengukuran ini menjadi penting ketika ingin menentukan desain penyuling air laut dengan cepat, maka cara pengukuran TDS pocket menjadi pilihan.  Sementara pengujian yang resmi di balai atau kantor laboratorium akan membutuhkan waktu 1 – 2 minggu.

Praktisi kontraktor water treatment, penting mengetahui lebih cepat TDS air baku.  Dengan lebih cepat, maka estimasi budget cost dan perhitungan teknik untuk penyuling air laut bisa segera disampaikan ke owner.

Pengertian SWRO UNIT adalah hanya SWRO saja, tanpa ditambah komponen lainnya seperti pretreatment, tangki bahan baku, tangki produk, pompa air baku, dll.

Kami ingin mencoba memberikan sedikit contoh terhadap unit kecil dan sedang.  Walaupun sesungguhnya sangat relatif terhadap biaya, karena adanya beberapa opsi.

Kapasitas unit SWRO 5000 – 6000 liter per hari (24 jam) berkisar antara 130 – 150 jt.  Harga ini hanya untuk harga unit saja, sedangkan untuk penambahan komponen yang lain tambahan harganya sekitar 70 – 80 jt.  Sehingga suatu system SWRO air laut dengan mesin RO membutuhkan biaya 200 – 230 jt.

Pengertian SWRO SYSTEM adalah SWRO ditambah beberapa komponen lainnya, seperti komponen pretreatment, tangki bahan baku, tangki produk, pompa air baku, dll.

Informasi perkiraan biaya yang lain adalah kapasitas 5 M³/Jam, pengadaan alat SWRO system dengan lengkap berikut pretreatment, pemipaan, panel induk, tangki produk dan pemasangan tim teknik perkiraan biaya 1.8 – 2.2 Milyar.

Demikian contoh kecil tentang biaya SWRO unit dan SWRO system, hal lebih lanjut tentunya perlu perhitungan dan informasi lapangan dan sebaiknya kontak tim MAPURNA.