Bagaimana Cara Menghitung Volume Media Resin Water Softener?
Water softener adalah sistem penukar ion yang menghilangkan mineral kesadahan air. Kesadahan adalah salah satu masalah kualitas air yang paling umum terjadi, khususnya air tanah. Dengan water softener filter, maka masalah kesadahan dengan mudah bisa teratasi.
Air yang banyak mengandung kerak atau “hard water” akan menghancurkan peralatan kamar mandir, dapur, dll. Untuk itu menyiapkan sistem water softener yang baik perlu mengetahui resin dan kandungan hardness dalam air.
Volume media water softener sangat tergantung dengan jumlah unsur magnesium & kalsium, semakin tinggi unsurnya maka membutuhkan resin lebih banyak. Untuk itu perlu mengetahui cara menghitung jumlah resin, agar waktu regenerasinya optimum.
Apakah Water Softener?
Water softener adalah sistem penyaringan yang menghilangkan mineral kalsium dan magnesium. Mineral kapur dan magnesium sering menyebutnya dengan istilah “hardness”. Dengan adanya water softener filter, maka permasalahan terhadap kerak yang menempel pada pipa akan muda teratasi.
Hampir sebagian besar sifat air tanah mengandung hardness, yang biasa menggunakannya untuk sehari – hari. Pada beberapa kasus, air yang hardnessnya tinggi, akan merusak pemanas air, keran, bahkan perabotan rumah tangga. Dengan mempunyai water softener filter, maka efek air berkapur mudah di atasi.
Kerak atau “scale” yang menumpuk di pipa, akan menyumbat diameter pipa. Untuk pipa yang terbuat dari baja, terkadang menutupi hampir sebagian besar permukaannya. Untuk dengan diameter yang semakin kecil, maka akan mengurangi tekanan air.
Jumlah kerak yang menempel pada beberapa perabotan yang menggunakan air, akan memperpendek umur peralatan. Serta semakin tinggi suhu air, semakin banyak kalsium dan magnesium yang akan menempel dan akan mengeras menjadi endapan padat di dalam pipa.
Apakah Fungsi Water Softener?
Water softener menghilangkan unsur kalsium dan magnesium dalam air melalui proses pertukaran ion. Ketika air yang mengandung hardness masuk ke dalam tangki water softener filter, maka air hardness tersebut mengalir melalui lapisan media resin.
Sistem softener water ini mempunyai tiga komponen yaitu tangki water softener filter, control valve dan tangki garam (brine tank). Sistem ini bisa di desain secara manual maupun automatic. Desain manual artinya, proses pembilasan dan regenerasi akan menggunakan operator.
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.
Bagaimana Cara Kerja Water Softener?
Media resin adalah anion, yang berarti memiliki muatan negatif. Sedangkan mineral kalsium dan magnesium memiliki muatan positif, menjadikannya kation. Karena jenis muatan ion yang berlawanan ini, maka muatan negatif mineral akan tertarik pada muatan positif resin.
Saat air hardness melewati media resin, akan mengambil ion mineral dan mengeluarkannya dari air. Saat media resin menarik ion mineral, maka akan melepaskan ion natrium. Media resin pada softener water akan menghilangkan semua hardness calcium dan magnesium dari air dan setelah proses ini akan memperoleh air yang soft.
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.
Apa Saja Komponen Water Softener Filter?
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 water softener filter 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.
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 water softener 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 water softener filter, 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 water ini harus terlapisi dengan FRP.
Sementara material Stainless steel, umumnya pada aplikasi pharmacy atau beverage, dimana material yang hygienis menjadi kewajiban.
2. Control Valve
Control valve pada water softener berfungsi untuk mengatur aliran pada sistem pemipaan. Pada sistem water softener sama dengan sistem filtrasi lainnya, yaitu mengenal istilah Operational, Backwash dan Pembilasan. Namun untuk system water softener filter, ada satu tambahan proses yaitu regenerasi.
Sistem control valve pada softener water , mempunyai dua jenis control yaitu Automatic dan Manual.
System Control Automatic
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 ini biasanya ada bagian atas (top mounted) atau pada sisi tengah body (side mounted). Lihat gambar 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.
Jenis valve yang digunakan biasanya butterfly valve atau diaphragm valve dengan pneumatic system. Jumlah valve yang terpasang umumnya sekitar 4 – 5 per tangki, namun bisa lebih sesuai desain water treatment.
System Control Manual
System control manual water softener system lebih banyak kontraktor memilihnya, karena biaya investasi serta pemeliharaan yang mudah. 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, sudah mempunyai koneksi port untuk menyedot garam.
Sementara system manual valve pada kapasitas besar, umumnya menggunakan sejumlah valve. Jenis valve 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. Tangki garam tidak berfungsi saat system softener water berkerja, melainkan hanya sewaktu regenerasi saja. Regenerasi sangat perlu, ketika terjadi kejenuhan media, maka pemberian garam akan mengaktifasi media resin.
Ukuran tangki garam 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 sudah siap dengan air yang berkonsentrasi garam tinggi.
Bagaimana Cara Menghitung Volume Resin Pada Water Softener Filter?
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 cation 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 water 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.
Menghitung media yang selain softener, seperti multi media filter mungkin lebih mudah. Umumnya hanya mempertimbangkan dimensi tangki.
Menghitung Jumlah Resin dan Garam Regenerasi
Sebagai Contoh: Untuk menghitung jumlah resin pada water softener 2 M³/Jam dengan regenerasi setiap 3 hari, dengan nilai kesadahan air 100 ppm.
Jumlah Grains selama 3 hari:
(100) x 0,0154 x (2) x 1000 x (3) x 24 = 221.760 grains
= 221.760 grains / (32.000 grains/zak)
= 7 zak
Atau dengan cara menghitung kebutuhan air setiap orang sebesar 250L per hari atau 1.750L (7 orang)
Jumlah Grains selama 1 hari:
(100) x 0,0154 x 1.750 = 2.695 grains/hari = 26.950 grains/10 hari
Dibutuhkan garam 1 kg/10.000 grain per regenerasi atau 2.7 kg / 26.950 grain
Larutan garam (Brine) dengan perbandingan 300gr garam dalam 0.8L air bercampur air baku dengan volume 3X brine menjadi input regenerasi (Feed Regenerant). Untuk 2.7 kg garam dilarutkan ke dalam 9L air, bercampur air baku dengan volume 27L sehingga total Regenerant sebesar 36L. Total air bilas adalah 2X volume Resin.
Dari uraian di atas terdapat petunjuk bahwa, kebutuhan resin sebanyak 26.950 grain ( 1 zak), dan digunakan selama 10 hari sebelum diregenerasi.
Kemampuan Mengikat Hardness
Umumnya 1 CuFt (zak) cation resin memiliki kemampuan mengikat hardness sebesar 25.000 Grains dan kemampuan garam untuk melakukan regenerasi adalah 2.7 kg per 25.000 grain hardness. 1 miligram = 0,0154 Grains dimana satuan ini akan berhubungan dengan ppm hardness.
Merancang kapasitas sistem 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.
Fungsi water softener filter selain untuk menurunkan kapur, juga berfungsi sebagai pretreatment pada sistem reverse osmosis komersial dan reverse osmosis industri. Kandungan hardness yang tinggi adalah faktor penghambat utama dalam teknologi membrane reverse osmosis dan nanofiltrasi. Fungsi water softener juga tidak bisa di pasang pada sistem reverse osmosis air laut.
Kami juga sedang mengembangkan water kalkulator untuk menghitung volume media, termasuk resin softener water. Saat ini sudah ada yang sejenis yaitu kalkulator multimedia filter untuk menghitung volume media.
