Pengolahan Air Laut Menjadi Air Tawar dan Air Minum

Pengolahan air laut menjadi air tawar ini menggunakan system reverse osmosis air laut.  Pelaksanaannya pada tahun 2015 di site Pertamina Pulau Sambu.  Proses lanjutan pengolahan air laut menjadi air minum akan lebih mudah prosesnya, karena hanya menambahkan UV unit saja.

Pemilik pekerjaan ini adalah PT. Pertamina dan kontraktor utama pekerjaan ini adalah PT. Wijaya Karya.  Sedangkan PT. Mapurna Utama sebagai Sub Kontraktor pekerjaan water treatment system.

Tujuan pengolahan air laut ini adalah untuk menyediakan air tawar, untuk sebagian karyawan dan untuk masyarakat sebagai CSR.  Water treatment plant ini mempunyai kapasitas 6 M³/Jam, system menggunakan control otomatis yang terhubung dengan DCS (digital control room system).

Sumber air adalah dari air laut, yang di pompakan dari JETI di pinggir pantai ke lokasi plant reverse osmosis air laut.

Bagaimana Proses Pengolahan Air Laut Menjadi Air Tawar?

Pengolahan air laut menjadi air tawar biasa menyebutnya juga dengan Desalinasi.  Dalam menyediakan air bersih di Indonesia, proses ini sudah banyak yang menggunakannya.  Proses desalinasi yang umum adalah menggunakan dua cara, yaitu dengan sistem Penguapan (multi stage flush) atau dengan metode reverse osmosis membrane.

pengolahan air laut

Secara ringkas bahwa tahapan proses pengolahan air laut menjadi air tawar adalah pengambilan air baku dari air laut.  Pemilihan air baku tentunya harus memenuhi kriteria yang baik, agar standar desain bisa terpenuhi.  Tahapan ini juga sesungguhnya bisa juga untuk reverse osmosis air laut sebagai pengolahan air limbah.

Adapun beberapa tahapan dari proses pengolahan air laut menjadi air tawar adalah sebagai berikut:

  1. Intake System Pengolahan Air Laut
  2. Automatic Horizontal Screener Filter
  3. Injeksi Chlorine Untuk Sterilisasi
  4. Pretreatment dan Prefilter
  5. Kimia Antiscalant
  6. Membrane System Reverse Osmosis Air Laut

Selain komponen di atas, system pengolahan air laut harus menambahkan beberapa system lainnya, yaitu:

  1. Electronic Panel Control
  2. Cleaning In Place (CIP)

Tahap 1. Intake System Pengolahan Air Laut

Penentuan titik intake, serta cara pemeliharaannya adalah hal penting menjaga keberhasilan system pengolahan air laut.  Untu kapasitas yang besar, misalnya lebih dari 50 M3/Jam, proses kontinuitas ketersediaan air yang baik sangat dominan.  Jangan sampai sistem infakinya kurang baik, sehingga mengganggu produksi.

Ada berbagai macam metode pengambilan air laut berdasarkan kualitas air hidrologi di daerah pengambilan, kondisi geologi, data meteorologi dan bencana alam, seperti Pengambilan Sumur Pantai, Pengambilan Air Bawah Permukaan, dan Pengambilan Air Laut Terbuka, dll.

Metode umum pengolahan air laut adalah OPEN SURFACE dan BEACH DEEPWELL.  Open surface ini akan mengambil air secara bebas di laut lepas, biasanya menjorok 300 – 500  dari pantai.  Metode ini lebih rumit, karena harus berhubungan dengan banyak pihak serta metode pekerjaan yang lebih sulit.

Sedangkan Beach Deep well lebih mudah prosesnya, karena hanya membutuhkan pengeboran sumur dalam di pinggir pantai. Metode ini sama halnya dengan bor air tanah umum.

Metode JETI

Pada pemasangan pengolahan air laut system di Pulau Sambu ini, menggunakan JETI sebagai intake system.  JETI yang ada sudah memadai letak dan bangunannya, serta kondisi air baku yang relatif bersih dari kotoran dan pencemaran minyak.

Metode pengambilannya cukup sederhana, yaitu dengan menanamkan pipa ke laut dan memberikan proteksi screen dengan ukuran besar.  Tujuannya adalah untuk mencegah akumulasi kotoran di sekitar intake system.

Pada pipa dan foot valve intake, mikro organisme sering menjadi penghalang karena menutupi komponen.  Ada baiknya juga menambahkan dosing klorinasi pada intake system.  Tentu tujuannya adalah agar menghindari pertumbuhan mikro organisme yang terakumulasi di bawah permukaan laut.

Mengingat pada instalasi ini membutuhkan kapasitas air baku tidak terlalu besar hanya sekitar 20 – 25 M³/Jam, maka pengolahannya tidak terlalu komplex.  Namun proteksi terhadap pemipaan intake sama baiknya dengan kapasitas besar.

Tahap 2. Automatic Filter Screener

Pemasangan Automatic Screener pada system intake pengolahan air laut bertujuan untuk mencegah kotoran besar > 200 micron masuk ke dalam sistem aliran.  Ketika sumber air baku dari laut terbuka, maka kemungkinan kotoran² di sekitar intake akan terbawa ke dalam flow.

Dengan pemasangan automatic filter screener, air yang masuk ke dalam pengolahan air laut bisa berkurang.  Akibatnya air baku yang ada di tangki air baku, akan lebih bersih dari kotoran.  Dengan air baku yang bersih, maka mencegah filter multimedia dan filter cartridge lebih sering kotor.

Cara kerja automatic screener ini adalah dengan menggunakan perbedaan tekanan.  Akibat dari fungsi screener yang membatasi kotoran yang lewat, maka lambat laun akan mampat dan terjadi peningkatan tekanan.  Apabila tekanannya sudah pada ambang batas tinggi, maka screener akan secara automatic membuka valve ke saluran drain.

Sistem air baku yang baik akan menghindari “downtime” system yang mahal, biaya pemeliharaan yang mahal, dan tidak dapat berproduksi maksimal.

Tahap 3. Injeksi Kimia Chlorine Pada Intake Pengolahan Air Laut

System disinfeksi pada pengolahan air laut bertujuan untuk membunuh mikro organisme yang ada dalam aliran air baku.  Karena mengambil air baku secara terbuka, maka kemungkinan air tersebut mengandung lebih banyak mikro organisme.

Untuk itu membutuhkan cara sterilisasi dengan bahan kimia chlorine yang bisa mengatasi pertumbuhan mikro organisme.   Adanya mikro organisme yang tinggi di permukaan membrane, maka akan membuat membrane cepat fouling (mampat), serta mempengaruhi jumlah koloni yang akan melalui membrane.

Injeksi kimia ini menggunakan “hypochlorite NaOCl berbentuk cairan.  Untuk menggunakannya harus mengencerkannya agar sesuai dengan konsentrasi injeksi sebesar 2 ppm.  Injeksi kimia dengan dosing pump ini memasangnya pada pipa utama.

Membrane reverse osmosis untuk pengolahan air laut ini adalah bukan material yang tahan terhadap chlorine.  Untuk itu setelah injeksi chlorine, harus ada proses menghilangkan konsentrasi chlorine.  System ini sama halnya dengan injeksi chlorine yaitu memasang dosing pump pada pipa utama.

System Deklorinasi

Deklorinasi menggunakan bahan kimia yaitu Sodium Metabisulfite yang bentuknya cairan.  Umumnya konsentrasi larutan sodium metabisulfit lebih besar dari klorinasi beberapa catatan perbandingannya 1 : 2 sudah cukup baik.

System deklorinasi harus terjamin fungsinya, karena akan mengakibatkan kerusakan membrane jika tidak berfungsi.  Agar memastikan fungsi deklorinasi, maka bisa menambahkan alat ORP sensor, untuk mengukur sisa dari chlorine.  Sensor ini akan mendeteksi tingkat oksidasi yang lebih tinggi. Ketika oksidasi tinggi, maka kemungkinan proses deklorinasi tidak berfungsi dengan baik.

Belakangan ini ada opsi lainnya untuk tidak menggunakan Chlorine dan Deklorinasi pada system pengolahan air laut yaitu dengan menggunakan ULTRAFILTRASI.  Fungsi ultrafiltrasi (UF) system bertujuan untuk menurunkan turbiditas (kekeruhan) dan mikro biologi.  Dengan menggunakan UF system akan menghilangkan komponen dosing chlorinasi dan deklorinasi juga multimedia filter.

Tahap 4. Pretreatment dan Prefilter Pada Pengolahan Air Laut

Pada pengolah air laut menjadi air minum ini, hanya menggunakan pretreatment jenis Multi Media Filter saja.  Pemikiran ini mempunyai asumsi bahwa hanya faktor partikel, sedimen dan kekeruhan saja yang akan mempengaruhi kinerja membrane RO.

Sistem pretreatment pengolahan air laut menggunakan 3 buah tangki FRP multimedia, dengan kapasitas desain 20 M³/Jam.  Dalam operasionalnya sistem bekerja hanya 2 filter, dan 1 filter dalam kondisi standby.

Operasional multimedia filter mempunyai setting otomatis dengan menggunakan beberapa valve.  Jenis valve-nya adalah diaphragm valve, yang operasional menggunakan angin. Valve tersebut terkoneksi dengan system control melalui PLC program.  System juga mempunyai HMI Panel dengan mimic diagram.

Sedangkan Pre-Filternya menggunakan material wound polypropylene dengan micron rating 5 micron.  Secara umum prefilter harus menggantinya secara berkala ± 1 – 2 bulan.  Dalam pemeliharaan sangat penting memperhatikan perubahan tekanan pada prefilter, apalagi kalau secara visual air baku sangat kotor.  Air baku yang kotor, menyebabkan frekuensi penggantian akan semakin cepat.

Pretreatment Pengolahan Air Laut
Pretreatment Pengolahan Air Laut

Tahap 5. Kimia Antiscalant Pengolahan Air Laut

Bahan kimia antiscalant untuk pengolahan air laut berfungsi untuk mencegah “scale” (kerak) & fouling pada membran RO.  Jenis fouling bisa dari mineral seperti kalsium sulfat, kalsium karbonat, barium sulfat, silika, kalsium fluoride, dan strontium sulfat.

Konsentrasi yang tepat menggunakan kimia antiscalant, akan menjadi cara efektif mencegah endapan sulfat, kalsium karbonat, dan fouling mineral lainnya.  Hal terpenting adalah apabila dosis berlebihan, mengingat biaya pembelian kimia antiscalant cukup besar.

Dalam pengolahan air laut menjadi air minum, menggunakan kimia antiscalant adalah keharusan.  Apabila tidak menggunakan, akan menyebabkan membrane cepat fouling.   Menggunakan kimia antiscalant pastinya akan lebih lama membrane mampat, efeknya  waktu cleaning akan lebih lama.

Pada sistem ini, menggunakan kimia antiscalant khusus untuk air laut.  Ada perbedaan penggunaan kimia antiscalan yang “general” (umum) dan khusus air laut, yaitu dari sisi biaya.  Antiscalant umum (general) biasanya lebih mahal, untuk itu mapurna menganjurkan gunakan produk Dequest Antiscalant SPE 0114.

Tahap 6. Membrane System Reverse Osmosis Air Laut

Sistem pengolahan air laut menjadi air tawar ini menggunakan unit reverse osmosis air laut.  Komponen utamanya terdiri dari dua yaitu membrane RO air laut dan pompa tekanan tinggi.  Tentunya ada beberapa komponen tambahan, yang fungsinya juga cukup mutlak.

Sistem ini menggunakan membrane air laut, dengan design TDS air baku 25.000 ppm.  Dengan TDS 25.000 ppm, akan menghasilkan air hasil dengan TDS berkisar 300 ppm.  System ini menggunakan membrane dari merk hydranautics dengan jumlah 12 pc.

Unit reverse osmosis air laut atau SWRO, menggunakan vessel material FRP dengan tekanan 1000 psi (69 bar).  System design menggunakan konfigurasi array vessel membrane adalah 2 X 1, dengan setiap vessel membrane terdapat 5 element membrane ukuran 8-inch.

Pompa tekanan tinggi system reverse osmosis ini menggunakan type multistage dari brand Fedco.  Material pompa menggunakan material stainless steel duplex.  Mengingat efisiensi biaya dan power listrik yang cukup, maka pompa tidak menggunakan energy recovery device

pengolahan air laut
Pengolahan Air Laut Dengan Reverse Osmosis Sea Water

Tahap 7. Perlengkapan Tambahan Pengolahan Air Laut

Selain perlengkapan utama yang menjadi komponen mutlak, sistem pengolahan air laut ini juga memiliki beberapa perlengkapan tambahan yaitu:

Electronic Panel Control

Keseluruhan sistem pengolahan air laut mempunyai beberapa panel, yaitu 1 unit Panel Induk, 1 unit Panel Control dan 4 unit Panel komponen.  Panel Control utama menggunakan PLC (program logic control) yang akan mengatur semua komponen. Sistem pengolahan air laut skala menengah dan besar, banyak system di lengkapi PLC.

Panel electronic control mempunyai kelengkapan panel HMI (human machine interface), dengan visual gambar mimic diagram, instrumentasi data. Pada panel HMI juga mempunyai data flow meter permeate, flow meter rejection, ORP, TDS, dll.

Display panel mempunyai kemampuan “touch screen” (layar sentuh), sehingga pengaturan parameter bisa lebih mudah tanpa membutuhkan device lain.  Data pada HMI juga lebih mudah di copy, sehingga bisa menjadi lebih mudah untuk perbaikan maupun pemeliharaan.

Cleaning In Place (CIP)

Sistem pengolahan air laut menjadi air tawar yang kapasitasnya medium atau besar (lebih dari 5 M³/Jam) umumnya sudah mempunyai fasilitas Cleaning In Place (CIP).   Saat membutuhkannya cukup dengan mengatur aliran flow pada beberapa valve, sehingga proses cleaning membrane bisa berjalan.

Fasilitas CIP dari mapurna, umumnya sudah mempunyai stok awal material cleaning untuk 1 – 2 kali cleaning.  Sistem CIP ini menggunakan kimia cleaning membrane yaitu Kimia Floclean type MC – 3 untuk Cleaning Asam, dan MC – 11 untuk cleaning Basa.

Kapan Menggunakan Cleaning in Place?

Seiring waktu operasional pengolahan air laut menjadi air tawar ini, maka membrane pasti akan mampat.  Ketika saat ini terjadi, maka pasti membutuhkan fasilitas CIP.

Cleaning in place ini berfungsi hanya saat terjadi membrane mampat.  Ketentuan membrane mampat adalah jika terjadi penurunan kapasitas 20% atau maksimal 25%.  Jangan biarkan membrane mampat terlalu lama atau sudah melebihi dari 25%, karena akan menyebabkan susah melakukan cleaning yang sempurna.

Berapa Kebutuhan Power Listrik Pengolahan Air Laut?

Kebutuhan power listrik terhadap plant pengolahan air laut, tentu sangat bervariasi.  Hal ini tergantung dari kapasitas dan fasilitas yang menunjang sistem tersebut.  Pengolahan air laut menjadi air tawar ini adalah teknologi yang “rakus” terhadap power listrik.  Untuk itu perlu mempertimbangkan komponen yang efisien, sehingga opex terpenuhi.

Estimasi kebutuhan power listrik untuk pengolahan air laut, seperti di bawah ini:

  • Feed Pump: 5.5kW
  • High Pressure Pump: 40 kW
  • Distribusi Pump: 5.5 kW
  • Spare 20%:  9 kW

Dari uraian di atas, asumsi kebutuhan power pengolahan air laut menjadi air tawar adalah 60 kW dengan tegangan power yang digunakan adalah 380V/50Hz.

Dengan jumlah 60 kW dan kapasitas produksi 6 M³/Jam, maka perhitungan biaya produksi dari pemakain listrik saja adalah: (60kW X Rp. 1500 X 24jam) / (6 M³/Jam X 24) = Rp. 15.000 / M³.

Berapa Biaya Produksi Per Meter Kubik?

Dengan jumlah 60 kW dan kapasitas produksi 6 M³/Jam, maka perhitungan biaya produksi dari pemakaian listrik saja adalah: (60kW X Rp. 1500 X 24jam) / (6 M³/Jam X 24) = Rp. 15.000 / M³.

Bagaimana Pengolahan Air Laut Menjadi Air Minum?

Setelah pengolahan air laut menjadi air tawar, maka pengolahan air laut menjadi air minum lebih mudah.  Hanya memerlukan penambahan dan “adjustment” sedikit dengan bahan kimia atau post filter tertentu.  Adapun beberapa langkahnya sebagai berikut:

  • Menjaga partikel halus yang tidak kelihatan dengan menambahkan post filter.
  • Menambahkan Ultraviolet untuk menjamin tidak ada pertumbuhan bakteri.
  • Menambahkan pH adjustment dengan calcium karbonat atau sejenisnya, sehingga pH air bisa di jaga untuk memenuhi standar DepKes.

Pengolahan lanjutan dari pengolahan air laut ini adalah adanya pengemasan atau packaging.  Di beberapa tempat terkadang melengkapi dengan sistem pengemasan galon layaknya air minum dalam kemasan.  Atau bisa juga menambahkan mineral tertentu sehingga menjadi sparking water seperti air berkarbonisasi.

Calcium Carbonat

Umumnya air hasil dari pengolahan air laut dengan reverse osmosis mempunya pH yang rendah, berkisar 5.5 – 6.5.  Untuk itu memerlukan sistem tambahan untuk menaikkan pH tersebut.  Ada dua cara yang umum, yaitu dengan menggunakan kimia dosing caustic soda dan menambahkan media Calcium Karbonat.

Air hasil pengolahan air laut untuk tawar dengan kapasitas lebih dari 2 M³/jam, sebaiknya menggunakan dosing kimia saja.  Menggunakan dosing lebih efisien secara ekonomis, juga lebih mudah mencari bahan kimia.  Jenis bahan kimia adalah caustic soda, baik berupa cairan ataupun granular seperti emping.

Sedangkan kapasitas yang kecil, lebih baik menggunakan calcium karbonat, yang dalam bentuk dagangnya menggunakan merk Calcite atau Corrosex.  Media ini sudah mempunyai sertifikat NSF, sehingga aman untuk standar air minum.  Cara menggunakan calcite ini adalah menempatkan media calcite di dalam filter tabung.

Dalam jangka waktu tertentu penggunaan pengolahan air laut menjadi air minum, maka media calcite akan habis bersama dengan aliran air hasil.  Untuk itu perlu secara berkala menambahkan media calcite tersebut.

Post Filter Cartridge

Ketika akan meningkatkan air tawar menjadi air minum, maka aliran air membutuhkan post filter yang berfungsi mencegah adanya partikel.  Walaupun sesungguhnya air hasil pengolahan air laut ini sudah sangat bersih, namun tetap membutuhkan post filter untuk mencegah adanya material komponen yang pecah.

Jenis post filter yang akan terpasang adalah jenis pleated cartridge denga micron rating 0.2 atau 0.45 micron.  Selain mencegah adanya partikel yang masuk di dalam air, fungsi lainnya adalah mencegah adanya bakteri yang lolos.  Pada sistem yang lebih baik, post filter akan menggunakan housing material stainless steel.

Ultra Violet

Salah syarat agar pengolahan air laut menjadi kualitas air minum adalah bebas mikro biologi, bakteri dan virus.  Untuk itu salah satu caranya adalah memasang unit ultra violet.  Ultra violet adalah metode sterilisasi air serbaguna untuk disinfeksi air dari mikro biologi.

Pemasangan ultra violet ini pada umumnya setelah tangki distribusi dan setelah post filter.

Ozone Generators

Sama halnya dengan ultra violet, maka unit ozone generator pada pengolahan air laut berfungsi juga untuk membunuh bakteri dan virus.  Namun fungsinya sedikit berbeda, karena ozone generator akan meninggalkan residu konsentrasi ozone.  Dengan adanya residu ozone ini, maka bisa mempertahankan kualitas air dari pertumbuhan bakteri dan virus.