Water Softener Sangat Ampuh Mengusir Kapur Dalam Air
Water softener mempunyai fungsi menurunkan kadar kapur air yang menggunakan resin softener. Volume resin di dalam tabung filter sebaiknya menyesuaikan dengan kadar kapur tersebut. Semakin tinggi kadar kapur, sebaiknya volume resin filter lebih banyak.
Untuk menentukan waktu regenerasi water softener, sebaiknya menghitung volume resin softener berdasarkan kadar kapur dan kapasitasnya. Kapasitas penukaran ion ini akan menentukan lamanya waktu cycle regenerasi. Perhitungan yang tepat, maka tidak terlalu cepat melakukan regenerasi.
Resin softener adalah media yang ada di dalam tabung softener filter, dengan menggunakan type cation resin. Agar resin selalu berfungsi baik membutuhkan regenerasi. Untuk itu harus juga mengetahui rumus regenerasi softener.
Apakah Yang Disebut Water Softener?
Water softener adalah sistem penyaringan atau pertukaran yang menghilangkan kadar kapur dalam air. Jenis kapur di dalam air pada umumnya adalah unsur kalsium (Ca++) dan magnesium (Mg++). Istilah kadar kapurn dalam air biasanya juga menyebutnya dengan istilah “hardness”.
Jenis media pada water softener adalah resin softener yang bermuatan negatif dan dilapisi dengan ion natrium. Ketika air berkapur memasuki media filter, maka ion kalsium dan magnesium akan tertarik tertarik ke media resin filter ini.
Prinsip dari water softener filter ini akan menggunakan media resin softener yang ada di dalam tangki air. Selanjutnya air akan mengalir ke dalam tangki, sehingga terjadi pertukaran ion.
Sebagian besar air tanah akan mengandung kapur, dan akan merusak perabotan dari logam. Efek kapur tinggi juga bisa menutupi sistem pemipaan terutama yang terbuat dari logam, bahkan stainless steel.
Dengan memasang water softener filter, maka efek air berkapur mudah di atasi. Fungsi laiinya juga bisa sebagai pretreatment sistem.
Air Kesadahan Tinggi atau Dikenal Dengan Hard Water
Hard Water adalah air yang mengandung kesadahan mineral tingkat tinggi, misalnya lebih dari 50 ppm. Pembuktian konsentrasi kadar kapur bisa menggunakan alat poket test yang mengukur kada kapur.
Secara visual gejala air dengan ciri hard water ketika melihat piring memiliki bintik-bintik atau lapisan selaput setelah dicuci. Visual lainnya adalah pada pakaian yang terlihat lebih kusam walaupun sudah mencucinya. Gejala pada kulit akan terlihat kering dan rambut gatal.
Efek hard water pada aliran pipa, penumpukan air sadah menyebabkan adanya kerak yang akan menutup lubang pipa. Apalagi aplikasi atau sistem yang mempunyai efek adanya pemanasan air pada sirkulasi pipa, akan lebih cepat menumpuk.
Satuan dari hard water biasanya dipresentasikan dengan GPG yaitu “grain per galon”. Konversi 1 GPG setara dengan 17.14 ppm. Satuan GPG lebih umum untuk mengukur kemampuan water softener menurunkan kesadahan air. Pada umumnya di pasaran rata – rata kemampuan resin softener berkisar 20.000 – 80.000 gpg.
Apakah Fungsi Water Softener?
Water softener filter akan menghilangkan unsur kalsium dan magnesium dalam air melalui proses pertukaran ion. Ketika air yang mengandung hardness masuk ke dalam tangki resin filter, maka air hardness tersebut mengalir melalui lapisan media resin.
Unsur kalsium dan magnesium umumnya dikenal dengan istilah hardness, semakin tinggi kadar kapur maka akan semakin tebal kerak terbentuk. Tampak visual dari adanya hardness tinggi biasanya muncul pada wadah yang panas, seperti panci. Dimana kerak “hardness” akan menggumpal berwarna putih.
Agar tidak terjadi kerak, maka unsur kalsium dan magnesium inilah membutuhkan fungsi water softener untuk menurunkan atau menghilangkan hardness. Pada pipa – pipa bertekanan panas, maka fungsi hardness ini sangat vital.
Fungsi water softener lainnya adalah sebagai pretreatment pada reverse osmosis sistem. Untuk pemasangan RO filter dan EDI, biasanya juga memasang sistem ini. Tujuannya agar menghindari adanya scale atau kerak yang menempek pada lempengan modil EDI water.
Bagaimana Cara Menghitung Rumus Regenerasi Softener?
Fungsi cation resin adalah untuk menurunkan tingkat kandungan Hardness dari unsur Calcium (Ca) dan magnesium (mg). Waktu regenerasi water softener filter sangat tergantung dari jumlah Ca dan Mg serta berapa kapasitas flow (M³/Jam) kebutuhan airnya.
Satuan dari kemampuan resin softener menangkap Ca dan Mg disebut Grains. Pada umumnya penghitungan kapasitas di mulai dengan konversi jumlah media per zak yaitu setara 32.000 Grains / Cubic Foot.
Pada umumnya, perencanaan waktu regenerasi softener berkisar 3 hari (3 X 24 Jam). Satuan nilai hardness adalah ppm (miligram/liter). Untuk menghitung kapasitasnya, maka satuan ppm tersebut harus di konversi terlebih dahulu menjadi satuan grain/liter. Adapun nilai konversi 1 ppm = 0,0154 grains/liter.
Cara menghitung kebutuhan resin untuk resin filter berbeda dengan menghitung media pada multi media filter dan carbon filter. Filter biasa hanya menghitung kapasitas dengan konversi luas permukaan tangki. Sedangkan water softener, harus mempertimbangkan waktu regenerasi softener.
Menghitung Jumlah Resin Softener dan Garam Regenerasi
Untuk mempermudah perhitungan kebutuhan resin softener, di bawah ini menggunakan ilustrasi contoh kebutuhan kapasitas 2 M³/Jam. Misalnya perhitungannya adalah asumsi waktu regenerasi softener setiap 3 hari dengan air 20 ppm.
Jumlah Grains tabung water softener selama 3 hari:
(30 ppm) x 0,0154 x (2 M³/Jam) x 1000 x (3 hari ) x 24 jam = 66.528 grains
Jumlah Media Resin Softener:
= 66.528 grains / (32.000 grains/zak) = 2,079 zak (dibulatkan 2 zak)
Kebutuhan Garam Regenerasi Softener:
1 Kg garam setara 10.000 grain, sehingga untuk regenerasi resin softener 66.528 grain membutuhkan 6 – 7 kg garam.
Larutan Garam (brine) Untuk Regenerasi Softener:
Konsentrasi larutan garam 300 gram garam dalam 0.8 liter air, sehingga untuk 7 kg garam (7000 gram) membutuhkan 18.6 liter air.
Pada kapasitas kecil (kurang 3 M³/jam) lebih baik menggunakan ejector untuk mencampur ke tabung resin filter. Untuk kapasitas besar, lebih baik menggunakan pompa langsung tangki water softener.
Bagaimana Kemampuan Softener Resin Mengikat Hardness?
Umumnya 1 CuFt (zak) cation resin softener memiliki kemampuan mengikat hardness sebesar 25.000 Grains. Kemampuan garam untuk melakukan regenerasi adalah 2.7 kg per 25.000 grain hardness. 1 miligram = 0,0154 Grains, yang mana satuan ini akan berhubungan dengan ppm hardness.
Merancang kapasitas sistem resin softener akan menghitung berdasarkan jumlah kebutuhan air dan periode waktu untuk regenerasi yang berhubungan dengan kebutuhan konsumtif garam. Dengan perhitungan yang tepat, maka asumsi biaya opex sudah bisa di anggarkan, juga terhadap stok penyediaan garam regenerasi softener.
Fungsi water softener filter selain untuk menurunkan kapur, juga berfungsi sebagai pretreatment pada sistem reverse osmosis. Kandungan hardness yang tinggi adalah faktor penghambat utama dalam teknologi membrane reverse osmosis dan nanofiltrasi. Fungsi water softener juga tidak bisa memasangnya pada sistem reverse osmosis air laut.
Kami juga sedang mengembangkan water kalkulator untuk menghitung volume media, termasuk resin softener water. Utk menghitung volume media, bisa menggunakan kalkulator multimedia filter.
Bagaimana Cara Kerja Water Softener?
Water Softener akan menghilangkan mineral kalsium dan magnesium melalui proses pertukaran ion. Dalam sistem pertukaran ion, air mengalir melalui tangki yang di dalamnya di isi dengan resin filter dengan lapisan ion natrium.
Cara kerja water softener, saat air sadah melewati resin filter, ion kalsium dan magnesium dalam air tertarik ke resin softener ini dan bertukar tempat dengan ion natrium.
Setelah resin filter jenuh dengan ion kalsium dan magnesium, water softener memasuki siklus regenerasi softener. Selama siklus ini membutuhkan larutan air garam (campuran garam dan air) untuk membilas permukaan ion kalsium dan magnesium.
Dari pembilasan air garam ini, maka kalsium dan magnesium tergantikan ion natrium. Air dari regenerasi softener yang mengandung kalsium dan magnesium akan mengalir ke saluran pembuangan.
Pada sistem ion exchange lainnya, yaitu demineralisasi mixed bed resin penggunaan jenis resin cationnya agak berbeda. Walaupun sama cation, namun jenis cation untuk media harus untuk mixbed, begitu juga jenis resin anionnya.
Proses Backwash, Regenerasi dan Pembilasan Softener Filter
Cara kerja water softener dalam operasionalnya pasti akan melakukan regenerasi softener. Namun proses regenerasi tersebut akan melalui beberapa tahapan. Di bawah ini adalah tahapan – tahapan dalam melakukan regenerasi.
BACKWASH: proses ini akan menghilangkan partikel yang menempel pada media resin softener. Membutuhkan waktu kurang lebih 5 – 10 menit.
BRINING: langkah ini adalah memasukkan larutan garam ke dalam tangki resin filter. Perhatikan flow rate pada 0.5 to 1.0 gpm/ft, jangan terlalu cepat atau kapasitas flow tinggi. Resin softener harus menangkap ion sebanyak – banyaknya yang ada pada garam. Langkah ini membutuhkan waktu 20 – 30 menit.
SLOW RINSE: proses ini adalah memasukkan air baku secara perlahan – lahan sambil membilas garam di dalam tangki resin filter. Proses ini membutuhkan waktu 8 – 25 menit.
FAST RINSE: ini adalah tahapan terakhir yaitu membilas sisa garam di dalam tangki water softener. Kapasitas flow sekitar 6 – 8 gpm/ft, waktunya 15 – 20 menit.
Faktor Yang Menjadi Pertimbangan Saat Memilih Water Softener
Memasang water softener filter yang benar dan sesuai, sebaiknya mempertimbangkan beberapa faktor. Adapun faktor yang popular adalah faktor teknik, operasional dan faktor biaya, mungkin juga faktor lainnya.
Faktor Teknik adalah faktor yang mempertimbangkan perhitungan desain sistem, baik kapasitas, material tangki dan lainnya. Elemen faktor teknik juga mempertimbangkan sparing (cadangan) sistem, ketika terjadi regenerasi maka sistem backup akan menggantikannya.
Unsur dari Faktor Operasional umumnya berhubungan dengan waktu regenerasi dan sistem operational. Waktu regenerasi water softener per cycle ada yang 2 hari atau 3 hari, bahkan seminggu. Semakin lama melakukan regenerasi, maka akan membawa impact akan memperbesar dimensi tangki.
Operasional lainnya adalah terhadap jenis sistem Automatic Backwash dan Manual Backwash. Sistem automatic pastinya akan mempermudah operasional dan tidak membutuhkan teknisi secara khusus. Namun pastinya akan menambah biaya pembeliannya yang lebih tinggi.
Faktor paling popular adalah Faktor Biaya, banyak opsional dan instrumentasi akan secara nyata mempengaruhi biaya pembelian water softener filter.
Apa Saja Komponen Water Softener?
Water softener terdiri dari tiga komponen: Tangki Media, Control Valve dan Tangki Garam. Ketiganya adalah bagian utama yang tidak bisa terpisah. Ketiga komponen tersebut harus ada dan berfungsi baik, agar fungsi resin softener terjamin.
Dalam pemasangan water softener biasanya tidak bisa berdiri sendiri secara tunggal. Sistem ini membutuhkan sistem lainnya seperti multimedia filter dan carbon filter. Tujuannya adalah air yang mengandung suspended (endapan) akan tertahan di filter sebelumnya.
Hal yang sangat penting adalah jangan biarkan resin softener ini berfungsi sebagai filter layaknya multimedia. Untuk itu fungsi pretreatment sebelum resin filter ini harus bagus, artinya partikel dan sedimen tidak boleh lolos.
Di bawah ini contoh gambar tangki softener yang terbuat dari mild steel (baja). Pada kapasitas untuk kebutuhan industri lebih banyak yang menggunakan material baja, dari pada PRP. Namun untuk kebutuhan industri farmasi, lebih banyak menggunakan material stainless steel.
1. Tangki Media Water Softener Filter
Tangki media water softener filter ini adalah tempat media resin, tidak semua ruang tangki terisi media resin. Pada tangki ini, air hardness akan melewati lapisan cation resin, dan akhirnya memperoleh air yang soft. Jenis material tangki resin filter ini bisa menggunakan FRP, Steel atau Stainless.
Water softener untuk perumahan umumnya menggunakan tangki FRP (fiber glass). Tangki jenis ini mempunyai ukuran dari 8 – 48 inch. Material FRP ini sangat cocok untuk tangki softener resin, mengingat anti korosif. Pentingnya menggunakan bahan anti korosif, mengingat menggunakan bahan garam regenerasi.
Material tangki softener water dari baja (steel), umumnya untuk kapasitas besar atau sistem water treatment mempunyai tekanan tinggi. Kapasitas besar dalam hal ini adalah ketika kapasitasnya sudah melebihi 20 M³/Jam. Karena material baja tidak tahan korosif, maka umumnya tangki softener resin ini harus terlapisi dengan FRP.
Sementara material Stainless steel, umumnya pada aplikasi pharmacy atau beverage, yang biasanya menggunakan material higienis.
2. Control Valve Resin Softener
Control valve pada water softener berfungsi untuk mengatur aliran pada sistem pemipaan. Pada sistem ini sama dengan sistem filtrasi lainnya, yaitu mengenal istilah Operational, Backwash dan Pembilasan. Namun untuk sistem resin softener ini, ada satu tambahan proses yaitu regenerasi softener.
Sistem control valve pada softener water, mempunyai dua jenis control yaitu Automatic dan Manual. Dari segi harga pastinya sistem automatic lebih tinggi dari pada sistem manual. Keuntungan sistem automatic pastinya karena tidak menggunakan operator saat regenerasi softener.
Sedangkan keuntungan manual tidak repot dengan masalah kontrolnya, karena terkadang sistem automatic menggunakan banyak valve serta mungkin PLC yang rumit.
System Control Automatic Resin Softener
Pada tangki water softener filter yang kecil dan medium (misalnya diameter < 75 cm), umumnya menggunakan control automatic jenis “timer”. Beberapa produk seperti Autotrol dan Fleck, kontraktor water treatment lebih sering menggunakan kedua merk ini.
Letak automatic valve pada resin filter ini biasanya ada bagian atas (top mounted) atau pada sisi tengah body (side mounted). Lihat gambar tangki softener di bawah ini.
System water softener yang mempunyai kapasitas besar dengan diameter tangki yang sudah besar, tidak bisa lagi menggunakan system control automatic seperti ini. Control automatic biasanya menggunakan beberapa valve yang terhubung dengan electronic panel control.
Resin filter kapasitas besar umumnya menggunakan butterfly valve, ball valve atau diaphragm valve dengan pneumatic system. Jumlah valve yang terpasang umumnya sekitar 4 – 5 per tangki, namun bisa lebih sesuai desain water treatment.
Walaupun softener resin ini automatic, namun sering kali proses regenerasi softener masih harus manual menyiapkan garam.
System Control Manual Resin Softener
System control manual softener resin lebih popular, karena biaya murah dan mudah pemasangannya. Berbeda dengan system automatic, biayanya pasti lebih tinggi. Serta ketika ada trouble terkadang membutuhkan tim khusus, misalnya program PLC.
Penggunaan control manual pada tangki FRP yang kapasitas kecil sampai medium, umumnya menggunakan “Head Valve”. Valve ini sudah mempunyai port pemipaan lengkap, yaitu INLET, OUTLET dan DRAIN. Khusus Head Valve untuk softener water ini, sudah mempunyai koneksi port untuk menyedot garam.
Sementara system manual softener resin pada kapasitas besar, umumnya menggunakan sejumlah valve. Jenis valve resin filter yang umum adalah “butterfly valve”, dengan jumlah 4 – 5 unit per tangki. Valve dengan kualitas bagus, umumnya jarang mengalami kerusakan, bahkan pengalaman mapurna bisa lebih dari 10 tahun.
3. Tangki Garam
Tangki garam pada water softener berfungsi menyediakan air garam untuk proses regenerasi softener. Tangki garam tidak berfungsi saat system resin filter ini bekerja, melainkan hanya sewaktu regenerasi saja. Regenerasi sangat perlu, ketika terjadi kejenuhan media, maka pemberian garam akan mengaktifasi media resin softener.
Ukuran tangki garam untuk regenerasi softener biasanya lebih pendek dari tangki filter, dan posisinya ada di sebelah tangki softener water. Tangki air garam menyimpan larutan garam yang sangat pekat, untuk mengembalikan muatan positif resin. Garam di tambahkan secara manual ke tangki garam dalam bentuk “granular”.
Garam ini akan larut dalam air, pada sisi bawah tangki garam. Sehingga, ketika sistem automatic atau manual melakukan regenerasi softener sudah siap dengan air yang berkonsentrasi garam tinggi.
Kesimpulan:
- Kebutuhan volume resin softener tergantung dari perencanaan lamanya regenerasi softener dan kandungan kalsium (Ca) dan magnesium (Mg).
- Jangan memasang water softener tunggal, maksudnya harus menambahkan filter di depannya sebagai pretreatment, seperti filter multimedia media dan filter carbon. Tujuannya untuk mencegah penumpukan pada permukaan media resin softener.
- Untuk kapasitas softener water kecil di bawah 10 M³/jam lebih baik menggunakan material FRP (fiber). Sedangkan untuk lebih besar dari 10 M³/jam sebaiknya menggunakan material mild steel dengan menambah lapisan FRP atau rubber (karet).
- Untuk pemasangan softener water pada pharmacy ataupun food and beverage lebih baik menggunakan material stainless namun tetap melapisinya dengan rubber. Sedangkan untuk aplikasi desalinasi dengan reverse osmosis air laut, tidak membutuhkan filter ini.
