nanofiltrasi nf pabrik amdk

Pemasangan System Nanofiltrasi di Pabrik AMDK

System Nanofiltrasi adalah salah satu system yang menggunakan membran, selain reverse osmosis system. Pada bidang water treatment lebih banyak mengenal reverse osmosis daripada membran nanofiltrasi.  Walaupun demikian system nanofiltrasi pastinya mempunyai karakteristik yang lebih khusus.

Pemasangan system nanofiltrasi lokasinya di Pabrik AMDK Jawa Timur pada Februari sampai Maret tahun 2022.  Kebutuhan kapasitas sistem terpasang adalah 30 M³/jam. dengan recovery 75%.  Water treatment system ini menggunakan sumber air baku dari air permukaan mountain spring.  Namun sumber air baku memiliki TDS air yang agak tinggi, sehingga perlunya pemasangan membran nanofiltrasi.

Tujuan pemasangan nanofiltrasi adalah agar mendapatkan TDS air yang lebih rendah, namun tidak terlalu rendah.  Pertimbangan lainnya adalah agar biaya operasional konsumsi power listrik lebih kecil, sehingga Opex lebih memadai.

Apakah System Nanofiltrasi Membran?

System Nanofiltrasi adalah system pengolahan air yang menggunakan membran.  Namun menggunakan membran dengan ukuran yang berada di antara membran reverse osmosis dan membran ultrafiltrasi.  Ukuran pori – pori membran nanofiltrasi lebih besar dari pada reverse osmosis dan lebih kecil dari membran ultrafiltrasi.

Nanofiltrasi mempunyai karakteristik yang lebih mirip dengan reverse osmosis.  Membran nanofiltrasi adalah bagian dari spektrum membran, seperti halnya membran reverse osmosis dan membran ultrafiltrasi.  Karena mempunyai perbedaan spektrum pori – pori ini, maka fungsi membran nanofiltrasi akan berbeda dengan reverse osmosis dan ultrafiltrasi.

System NF mempunyai rejection yang lebih rendah daripada system reverse osmosis.  Membran nanofiltrasi mempunyai rejection rata-rata adalah 90 – 98%, sedangkan reverse osmosis berkisar 95 – 99%.

Pada intinya fungsi dari membran nanofiltrasi dan reverse osmosis adalah sama, yaitu mampu menurunkan TDS air. Namun faktor yang membedakan adalah dari faktor sumber air bakunya.  Ketika sumber air baku dari air asin (baik payau atau air laut), maka tidak bisa menggunakan system nanofiltrasi.  Menurunkan TDS dalam hal ini hanya terhadap sumber air baku dari air permukaan atau “tap water”.

membran nanofiltrasi
Unit Nanofiltrasi Kapasitas 10 M3/Jam

Apa Saja Aplikasi Sistem Membran Nanofiltrasi Meliputi?

Membran nanofiltrasi mempunyai fungsi sebagai cara menurunkan TDS air, selain itu berfungsi sebagai berikut:

  • Menghilangkan warna dan karbon organik total (TOC) dari air permukaan.
  • Menghilangkan kesadahan atau radium dari air sumur.
  • Mengurangi total padatan terlarut (TDS) secara keseluruhan.
  • Demineralisasi air
  • Produksi air dengan mineral rendah
  • Menghilangkan heavy metal ion
  • Waste Water dalam Produksi Textile
  • Waste water dalam Produksi Kertas
  • Water Treatment pada Budidaya Tanaman (agriculture)
  • Water Softening
  • Menurunkan kadar nitrat

Bagaimana Proses Sistem Nanofiltrasi?

Proses sistem nanofiltrasi mempunyai persamaan dengan sistem reverse osmosis.  Permulaan process adalah adanya pompa tekanan tinggi yang mendorong air umpan ke permukaan membran nanofiltrasi.  Selanjutnya sistem membran membagi air umpan menjadi air produk dan air konsentrat.

Pengaturan tekanan dengan valve concentrate, akan mengatur besarnya persentase recovery dan rejection.  Pengaturan tekanan pompa umumnya lebih kecil dari 100 psi, sedangkan pada reverse osmosis umumnya lebih besar dari 100 psi.

Sumber air baku membran nanofiltrasi harus menggunakan air yang soft dengan kadar kapur rendah.  Apabila tidak menggunakan softener, alternatifnya adalah menambahkan sistem antiscalant dosing.

Proses Flow Diagram sistem Membran Nanofiltrasi
Proses Flow Diagram sistem Membran Nanofiltrasi

Nanofiltrasi memiliki ukuran pori – pori membran 0,001 micron (10 – 9 nm), serta hanya   membutuhkan tekanan sedang.  Dengan tekanan yang rendah, maka membutuhkan power listrik lebih kecil dari reverse osmosis.  Proses daur ulang limbah, juga bisa menggunakan membran nanofiltrasi.

Desain dan komponen nanofiltrasi memiliki persamaan dengan reverse osmosis, yang berbeda adalah penggunaan jenis membran.  Secara umum komponen – komponen system nanofiltrasi adalah prefilter, pompa booster, vessel membran, membrane element, instrumentasi flow meter, pressure gauge, dll.

Nanofiltrasi mempunyai rejeksi antara 50% hingga 90%, tergantung pada bahan dan pembuatan membran. Karena kemampuannya untuk secara efektif menghilangkan ion “di” dan “trivalen,” maka membran nanofiltrasi sering digunakan untuk menghilangkan “kesadahan” (kapur).

Garam yang memiliki anion monovalen (misalnya, natrium klorida atau kalsium klorida) memiliki rejeksi 20 – 80 persen.  Garam dengan anion divalen (misalnya, magnesium sulfat) memiliki rejeksi 90 – 98 persen. Tekanan yang dibutuhkan untuk  membran nanofiltrasi sistem berkisar antara 50 – 100 psi (3,5 – 7 bar).

Komponen Utama

Proses membran nanofiltrasi menggunakan dua komponen utama yaitu Membrane dan Pompa Tekanan Tinggi.  Membran nanofiltrasi adalah membran semi permeabel, biasanya terbuat dari lapisan polyamide film tipis, dengan micron rating 0,001 micron.

Cara kerja nanofiltrasi adalah pada input membrane (sisi feed) akan mendapatkan  tekanan air hingga 5 – 8 bar.  Dari proses ini nantinya akan menghasilkan dua aliran yaitu aliran Air Hasil (produk) dan Aliran Air Buangan (concentrate).

Berapa Persentase Menghasilkan Air Produk?

Sistem nanofiltrasi akan menghasilkan 50 – 80 % dari jumlah air bakunya.  Artinya apabila air baku 10 M³/jam, maka menghasilkan hasilnya hanya 5 – 8 M³/jam.  Sedangkan air sisanya sebesar 20 – 50% akan terbuang atau menggunakannya kembali untuk utilitas.

Pada proses tersebut menghilangkan 80 – 95% TDS air baku, sehingga mineral yang terkandung dari air hasil hanya 5 – 20%.  Jika air baku mempunyai TDS 300 ppm, asumsinya setelah proses nanofiltrasi maka TDS hasil kira-kira 10% dari 300 ppm, atau sekitar 30 ppm.

Keuntungan System Membran Nanofiltrasi

Faktor dominan keuntungan menggunakan sistem nanofiltrasi adalah bisa menurunkan TDS dengan konsumsi power yang lebih rendah.  Pada umumnya metode menurunkan TDS yang umum adalah reverse osmosis, namun nanofiltrasi lebih cocok ketika tidak membutuhkan rejection yang tinggi.

Efisien Konsumsi Power Energi Dengan Nanofiltrasi

Menggunakan membran nanofiltrasi di Pabrik AMDK umumnya membutuhkan power energi  hanya 50% daripada reverse osmosis.  Sehingga penyediaan power energi lebih kecil, serta pemilihan pompa juga lebih mudah.

Investasi yang mempertimbangkan OPEX, maka beban biaya produksi menjadi konsentrasi yang sangat dominan. Pada teknologi membran yang membutuhkan tekanan tinggi, maka kebutuhan listrik umumnya lebih tinggi dibandingkan sistem konvensional.

Sebagai contoh pada TDS air baku 200 ppm dan kapasitas produksi 10 M³/Jam, pada penggunaan membran nanofiltrasi maka membutuhkan power 5,5 kW. Sedangkan jika menggunakan reverse osmosis membran, maka kebutuhan listriknya 11 kW.

Jika menghitung Efisiensi sebesar 5,5 kW per satuan waktu dan per satuan kWH Rp. 1500 dan selama 30 hari selama setahun (jam kerja 20 jam), maka akan mendapatkan efisiensi sebesar 5,5kW X Rp. 1.500 X 20 jam X 30 hari X 12 bulan = Rp. 59,400,000

Persamaan dan Perbedaan Nanofiltasi vs Reverse osmosis

Melihat system Nanofiltrasi dan Reverse Osmosis secara visual hampir serupa, dengan komponen yang sama.  Namun pada uraian ini mencoba menjelaskan persamaan dan perbedaannya.

Persamaan Nanofiltrasi dan Reverse Osmosis

Persamaan nanofiltrasi dan reverse osmosis adalah sama –  sama menggunakan membrane elemen, dengan dimensi yang sama.  Dimensi yang digunakan adalah ukuran 4 dan 8 inch.  Keduanya menggunakan komponen – komponen yang sama, seperti pompa dan vessel membran.  Keduanya juga mempunyai yang sama yaitu menurunkan TDS air.

RO dan NF sama – sama membutuhkan tekanan yang konstan untuk bisa berfungsi dengan baik.  Keduanya harus membutuhkan energi untuk memindahkan air yang masuk ke dalam membran.  Untuk bisa menembus pori – pori membran maka memerlukan tekanan tersebut.

Baik Nanofiltrasi dan Reverse Osmosis Membutuhkan Pretreatment

Membran NF dan RO mempunyai pori – pori yang kecil, untuk itu perlu pretreatment agar partikel –  partikel besar tidak menutup permukaan membran.  Selain itu pretreatment juga harus mengurangi unsur yang tidak boleh masuk ke membran.

Dengan pretreatment yang baik, maka nanofiltrasi dan reverse osmosis mempunyai masa pakai yang lebih lama.  Dengan semakin pretreatment memproses air baku, maka biaya pergantian dan cleaning membrane akan lebih kecil.

Perbedaan Nanofiltrasi dan Reverse Osmosis

Faktor pembeda antara NF dan RO adalah ukuran pori – pori membran, walaupun ukuran membrane luarnya dimensinya sama.  Secara fungsi nanofiltrasi dan reverse osmosis mampu menghilangkan kontaminasi yang lebih halus daripada microfiltrasi dan ultrafiltrasi.

Membran Nanofiltasi memberikan filtrasi yang sedikit lebih kasar daripada RO, dengan kemampuan untuk menghilangkan partikel kurang dari 0,002 hingga 0,005 μm.   Nanofiltrasi adalah teknologi yang relatif baru berkembang, terutama untuk air minum.  Untuk itu penggunaan untuk pabrik air minum AMDK akan semakin berkembang.

NF dapat menghilangkan kontaminasi berbahaya, seperti senyawa pestisida dan makromolekul organik.  Namun NF bisa mempertahankan sebagian mineral, yang jika menggunakan RO pasti akan hilang.

System Membran nanofiltrasi mampu menghilangkan ion divalen yang lebih besar, seperti kalsium sulfat.  Sementara sebaliknya, memungkinkan ion monovalen yang lebih kecil seperti natrium klorida tetap ada.

Sistem Nanofiltrasi Untuk AMDK

Penggunaan sistem nanofiltrasi  untuk AMDK (air minum dalam kemasan) adalah tergolong sangat jarang.  Metode yang umum adalah degan menggunakan reverse osmosis.  Pada pemasangan ini bertujuan menurunkan TDS air agar memperoleh hasil sekitar 60 – 70 ppm.

Selain menurunkan TDS, faktor kedua adalah mempertimbangkan efisiensi penggunaan power elektrik.  Menggunakan sistem membran nanofiltrasi akan mendapatkan efisiensi penggunaan power listrik hampir 50% dari pada reverse osmosis.

Untuk standar (non formal) kebanyakan air minum (mountain spring) TDS-nya berkisar 75 – 150 ppm.  Sehingga apabila air baku melebihi dari range tersebut, maka perlu adanya usaha untuk menurunkan TDS-nya.

Ada beberapa pilihan untuk menurunkan TDS, yaitu menggunakan ion exchange resin dan menggunakan membran.  Menurunkan TDS air dengan menggunakan ion resin sesungguhnya mempunyai risiko terkontaminasi bahan kimia.

OPEX Menjanjikan Investasi Yang Ekonomis

Ketika menggunakan nanofiltrasi  atau RO untuk AMDK, maka yang menjadi pertimbangan penting adalah tujuan dari produk akhir.  Apabila ingin mendapatkan hasil yang lebih kecil mineralnya, maka pilihan menggunakan RO jadi lebih utama.

Membuat perhitungan software design, akan membantu design estimasi yang tepat dari sisi engineering dan predeksi membran fouling.  Bersama ini kami sampaikan gambar simulasi dari hasil perhitungan Software Desain membran.  Pada simulasi ini menggunakan membrane nanofiltrasi dan membran RO, dengan kondisi kapasitas produksinya sama yaitu 10 M³/Jam.

Perhitungan Design Software Membran Nanofiltrasi
Perhitungan Design Software Membran RO

Perbandingan Efisiensi Penggunaan Konsumsi Listrik

Apabila dibandingkan cara menurunkan TDS air dengan menggunakan membran nanofiltrasi dan membran RO, maka di bawah ini adalah gambar perbandingan kebutuhan listrik (kW) antara nanofiltrasi dan reverse osmosis.

Galeri Photo Perakitan Nanofiltrasi 30 M3/Jam

nanofiltrasi NF Pabrik AMDK

Fabrikasi Kami Dengan Modelling PraDesain

Fabrikasi lebih efisien karena diimpor sendiri dari beberapa vendor di luar negeri, selanjutnya di instalasi dengan team work yang berpengalaman.

Sesi Training Nanofiltrasi di Pabrik AMDK