Download - Sistem Demin Plant
SISTEM DEMIN PLANT.
1. Water Pre Treatment Plant.
Water Pre-Treatment Plant adalah suatu peralatan yang berfungsi mengolah air
sungai menjadi air bersih. Air sungai banyak mengandung kotoran baik.berupa
sampah, pasir, lumpur dan sebagainya.
Didalam menanggulangi ikutnya benda-benda asing, baik yang terlihat .maupun
terlarut dalam air tersebut dilakukan beberapa tahapan yaitu proses klarifikasi
(penjernihan) dan filtrasi (penyaringan).
1.1 Tahapan Proses Water Pre Treatment Palnt.
Proses klarifikasi melalui tahapan-tahapan sebagai berikut :
a. Penambahan cation seperti misalnya aluminium (Al+++) atau besi (Fe++)
atau (Fe+++), yang akan menarik partikel bermuatan negatif sampai netral.
b. Sendimentasi (pengendapan) dalam bak pengendap.
Gambar 1 : Bak Sedimentasi
1
Filtrasi, sebagai alternatif, selain diendapkan dengan bak pengendap dapat
pula disaring dengan saringan pasir (sand) atau saringan koral (gravel). Atau
dapat pula dikombinasikan antara sendimentasi dan penyaringan agar
mendapatkan hasil yang optimal.
Didalam sistem Water Pre-treatment, sebagai penyaringan awal air baku untuk
PLTU/PLTGU, terdiri atas beberapa komponen bagian dasar yaitu :
1. Saringan kasar dan saringan halus. Untuk saringan kasar dapat berupa
suatu bar screen. Disini benda-benda padat yang besar ditapis untuk
dipasokkan dari air, sehingga jika air akan dipindahkan dengan
memompakannya tidak mengganggu atau merusak peralatan dan untuk
saringan halus berupa suatu Aqua Guard Filter yang terdiri atas Rotaring
Screen / tapisan putar atau Travelling screen, dimana sampah-sampah atau
benda-benda padat ukuran kecil diambil dari sistem air.
2. Pulsator Clarification, dimana air yang telah melalui tapisan awal tadi, masih
juga mengandung material-material padat yang ikut dalam air tersebut yang
tidak dapat ditapis oleh penapis awal tadi.
Mekanisme tapisan tahap ini adalah melalui suatu mekanisme pengadukan
oleh suatu peralatan yang disebut Pulsator.
Selain proses pengadukan oleh Pulsator tadi, pada bagian sisi masuk air
sungai yang dipompakan itu diberikan Pre-Treatment awal (Pre-Treatment
dengan penginjeksian bahan-bahan kimia seperti :
Sodium.Hypochorite
Polyelectrolite
Dry Alum / Tawas
Lime / Kapur
2
Gambar 2.
2. Water Treatment Plant ( Unit Pengola Air).
3
Water Treatment plant atau Demineralizing plant (Demin. Plant) adalah peralatan
yang menghasilkan air murni dari asalnya air tawar. Umumnya peralatan dalam plant
ini terdiri dari saringan : carbon active atau gravel filter, kation (cation), tangki
degassing (degassifier), anion dan mixed bed filter. Ini disebut Sistim demineralisasi
multi bed. Beberapa unit hanya menggunakan satu buah saringan saja yaitu mixed-
bed filter. Ini disebut Sistim demineralisasi single bed. Masing-masing dilengkapi
dengan tangki HCl dan NaOH. Pengolah air dibagi menjadi 2 yaitu :
1. External Treatment (pengolah air luar yaitu Water Treatment /Demin. Plant)
2. Internal Treatment (pengolah air dalam, yaitu dengan injeksi bahan kimia
tertentu)
2.1 External Treatment.
Sumber air bagi water treatment ini bisa berasal dari air kota (perusahaan air
minum) atau desalination plant (air distillate). Pada umumnya air murni yang
dihasilkan plant ini digunakan untuk mengisi ketel (boiler PLTU) ataupun HRSG
(Heat Recovery Steam Generator PLTGU), baik untuk kebutuhan operasi
maupun konservasi.
Kebutuhan air murni untuk Boiler/HRSG disebabkan air tawar mengandung
berbagai unsur pencemar yang dapat mengkibatkan : penyumbatan pada pipa,
korosi, erosi, pengerakan (scale) pada bagian2 yang panas, endapan (deposit)
dll.
External Treatment kita golongkan kembali menurut konstituent-nya :
1. Suspensi padat < suspended solid )
Suspensi padat yang terdapat dalam air dapat dihilangkan dengan cara :
a. Koagulasi dan Saringan Koral (Gravel Filter)
b. Dengan Aktip Carbon.
2.1.1 Methode Pengolahan Air.
Seperti sudah disebutkan dimuka bahwa untuk mencapai suatu standard
kwalitas yang sudah ditentukan maka air harus diolah ( treated ) terlebih dahulu.
Yang berarti bahwa samua kontaminasi yang akan menimbulkan gangguan2
harus dibuang/diperkecil. Unsur-unsur pencemar pada air tawar antara lain dapat
dilihat pada materi Kimia Air. Sebagai dasar pertimbangan proses pengolahan air
lihat tabel harga2 batas air sebagai berikut :
4
5
2.1.1.1 Methode Koagulasi.
Air mentah umumnya mengandung berbagai macam bentuk suspensi
padat berupa lumpur2, sediment2 yang tampak sebagai turbidity
( keruh ), warna air dan material2 koloid lainnya.
Suspensi ini bersifat permanent tanpa zat2 koagulant ( penggumpal ).
Koloid adalah zat partikel padat yang sangat lembut dan dapat
membentuk suspensi pemanent.
Konstituent2 tersebut sukar sekali mengendap atau memerlukan waktu
yang lama untuk mengendap. Koloid ini hanya dapat dilihat dibawah
microscope.
Koagulasi adalah suatu proses yang bemaksud untuk memperbesar
ukuran suspensi dan koloid dengan bantuan bahan kimia, sehingga
terbentuk floc2 (jonjot2 ) yang mudah diendapkan atau. disaring.
Koagulasi Koloid :
Semua air yang nengandung suspensi padat dapat dipisahkan dengan
penambahan alumunium sulfat (( Al2SO4)3)atau zat coagulant lainnya
seperti Ferric Chloride (FeCl2). Selanjutnya kolloid2 tersebut akan
bertambah besar dan mengendap, apabila dibiarkan ± 2 – 4 jam.
Pengendapan ini dapat dipercepat dengan penambahan inhibitor
kedalam air. Apabila garam Al+++ atau Fe+++ ditambahkan kedalam
air maka akan bereaksi dengan alkalinity air.
Al2( SO4)3 + 3 Ca ( HCO3)2 ———> 3 CaSO4 + 2 Al ( OH)3 + 6 CO2
Al-Sulfat alkalinity larut tak larut larut
larut larut
Faktor –faktor yang mempengaruhi koagulasi
Guna mencapai Koaguasi maximum yang berarti memperbaiki proses
pembentukan floc serta karakteristik kecepatan pengendapan dan
ketebalan. Dengan memperbaiki kecepatan pengendapan dan ketebalan
6
floc berarti dapat mempertinggi produksi air bebas suspensi. Perlu
ditinjau faktor2 yang mempengaruhinya.
Koaguasi dapat dipengaruhi oleh pH, komposisi kimia, tipe koagulant,
faktor2 physik seperti : suhu dan kondisi pengadukan. pH yang terbaik
untuk koagulasi 5,5 - 7,8.
Penambahan ion SO4 = dan orthophospat akam menpercepat jatuhnya
floc. Dengan penurunan suhu daya koagulasi menurun.
2.1.1.2 Methode Filtrasi.
Yang dimaksud dengan Filtrasi adalah melewatkan suatu zat cair melalui
media porous ( berpori ), guna mengeluarkan semua partikel2 yang dapat
tersaring. Floc2 kolloid yang sudah membesar ukurannya selanjutnya
disaring. Sebagai penyaring, dapat dipakai bahan2 non-porous seperti
misalnya : pasir ( sand ), kerilkil ( gravel ).
7
2.1.1.3 Saringan Karbon Aktif.
Salah satu metode untuk mengurangi endapan suspensi adalah dengan
penyaringan karbon aktip. Selain itu. karbon aktip juga berfungsi
sebagai :
- penyerap bau ( asalnya dari senyawa2 phenol )
- penghilang rasa
- penghilang warna ( ion2 Fe++ dan Mn++ ).
- pengikat zat2 organik
- pengikat gas chlor ( dechlorination ) & gas H2S .
Bahan mentah yang dipakai untuk saringan misalnya :
- arang bitumen
- tulang - tulang
- batok kelapa
- lignite
- peat
- batok kerang
- abu pulp
- kayu
Proses peng-aktip-an arang sehingga menjadi arang aktip sbb. :
Pemanasan dengan gas peng-oksidir : uap, udara.
Daya serap aktip karbon tergantung dari bahan dasarnya serta cara2
pembikinan-nya. Kapasitas absorpsi saringan karbon dinyatakan dalam
bentuk : " Nilai-phenol ", yaitu jumlah arang karbon dalam ppm yang
dibutuhkan untuk mengabsorpsi phenol dari 100 ppb menjadi 10 ppb.
Umumnya karbon aktip yang dipasaran mempunyai nilai phenol: 15 - 30.
Ada 2 type karbon aktip :
a). Karbon aktip bubuk ( powder )
b). Karbon aktip butir ( granular )
Aktip Karbon sangat porous ( berpori ) dan banyak mempunyai atom2
carbon dengan valensi netral. Karena sifat2-nya yang sangat porous
8
( berpori ) serta besarnya luas permukaannya sehingga mempunyai
kemampuan menyerap sebagian besar impurities air, Daya
penyerapannya akan makin menurun apabila tercapai titik jenuh
(umumnya 3 bulan sampai 1 tahun). Peng-aktipan kembali dilakukan
dengan memanaskannya dengan uap.
Tujuan penyaringan
Menghilangkan zat-zat organic. Chlorida, gas H2S, bau, suspended solid
dll., agar tidak merusak resin atau mengurangi kapasitas resin.
Penggantian carbon aktif : Umumnya setiap 1-2 tahun. Setiap mencapai
jumlah aliran tertentu, saringan karbon aktif dibersihkan sbb.
a. Back washing
Tujuan : Menghilangkan suspensi yang tersaring, impact, delta P dan
chanelling selama operas!/ service.
9
Gambar 3.
Persiapan :
- Mode selector switch posisikan " Auto "
- Filter backwash pump selector switch posisikan " Auto "
- Recycle/ supply pump selector switch posisikan " Auto ",
sedangkan yang satu lagi posisikan " Stand by "
- Cek filter yang lain tidak boleh dalam " Washing Mode " dan
Mixed Bed tidak boleh dalam keadaan mode regenerasi
10
Start
Setelah persiapan:
Tekan tombol " Start back wash "
Flow rate : 984 Ipm., selama 10 menit
Bed settle : 1 menit
Rinse : 3 menit
Service :
- Valve yang dibuka : Inlet dan outlet
- Flow rate : 984 Ipm.
- Frekwensi back wash setiap 2 minggu operasi atau bila ΔP = 8 psi
- Pengoperasian dapat paralel atau seri
- Carbon aktif perlu diganti setiap 12-24 bulan
2.1.1.4 Saringan Cation, anion, dan Mixed Bed Filter.
Saringan yang lain menggunakan ion penukar kalor. Ion2 dikenal dengan
nama Cation, Anion dan Radical.
CATION adalah atom yang bermuatan listrik positip.
ANION adalah atom yang bermuatan listrik negatip.
RADICAL adalah gugusan atom2 yang bermuatan listrik positip atau
negatip.
Samuanya bersifat sebagai ion.
CATION ANION RADICAL
Ca++ Cl- NH4+
Mg++ SO4= PO4 ≡
Na+ NO3- ( HCO3 )-
K + HCO3- CO3=
Al+++ CO3=
Fe++ PO4≡
Mn++
11
2.1.2 Resin Penukar Ion ( Ion Excharger Resin).
Resin penukar ion pada Demineralisasi adalah butiran-butiran padat yang
mempunyai sifat sebagai berikut:
a. Butiran-butiran padat yang tidak larut dalam air.
b. Resin berisi muatan listrik yang tetap ( Fixed charges).
c. Resin berisi pula muatan listrik yang dapat ditukar (Exchangeable charges).
d. Resin cenderung mencari kenetralan listrik.
Ada dua macam resin yaitu resin cation dan resin anion. Resin cation berwarna
coklat, sedang resin nion berwarna kuning. Bentuknya bulat seperti telur katak.
Bentuk butiran penukar ion, seperti ilustrasi gambar berikut :
Gambar 4.
12
a. Resin Cation.
1). Kation Resin Asam Kuat : mengganti semua cation-cation
2). Kation Resin Asam Lemah : mengganti Kesadahan Carbonat
b. Resin Anion
1). Anion Basa Kuat: mengganti baik asam kuat maupun lemah
2). Anion Basa Lemah : mengganti hanya ion dari asam kuat
2.1.2.1 Sejarah Singkat Mengenai Resin.
Adam dan Holmes th. 1935, membuka sejarah baru dengan membuat
resin Penukar Kation dari sulfonasi hasil polimerisasi phenol dengan
formal dehyde. Penemuan ini ternyata dapat membuka jalan untuk
pembuatan resin dari polymer2 organik lainnya dan akhirnya ditemukan
resin yang dibuat dari kopolimerisasi styrene dan divynil benzene. Resin
inilah yang sekarang banyak dipakai karena dapat berbentuk bulat, stabil
terhadap suhu,asam, basa, arornatik hydro carbon dan berkapasitas
cukup besar.
Perkembangan lebih jauh diperoleh setelah ditemukan resin penukar
anion dari amine aromatik dan formal dehyde yang bersifat basa lemah.
Selanjutnya dapat pula dihasilkan resin anion basa kuat ( strongly basic
anion exchanger ) yang memungkinkan menyerap baik asam kuat
maupun asam lemah seperti : asam carbonat, asam silikat.
Dengan perkembangan resin penukar ion diatas, resin tersebut tidak
hanya dapat dipakai untuk pelunakan air, tetapi dapat juga dipakai untuk
membuat air bebas ion ( deionized ), dan bebas mineral ( demineralized).
Resin2 adalah merupakan polimer dan kopolimer dari senyawa organik :
phenol, aldehyde, styrene dan derivat vinyl. Contoh yang sefamili
dengannya adalah : plastik, bakelit, celluloid ( film ).
Resin penukar anion dibuat, dengan mereaksikan resin styrene divinyl
benzene dengan methylchloromethyl ether dan selanjutnya dimasukkan
berbagai gugus amine. Gugus amonium quartenair menghasilkan resin
yang bersifat basa kuat sedang gugus poliamine, menghasilkan resin
bersifat basa lemah.
13
2.1.2.2 Kapasitas Penukar Resin.
Penukar Kation
Diantara berbagai sifat fisika dan kimia, kapasitas penukaran ion adalah
sifat yang sangat penting. Sebab faktor yang sangat menentukan
ekononis tidaknya resin tersebut digunakan, serta faktor penting dalam
pembuatan peralatan.
Kapasitas penukaran ion merupakan ukuran dalam jumlah gugus penukar
dalam resin yang dapat mengadakan reaksi penukaran, dinyatakan
dalam meq/gram resin basah atau meq/gram resin kering atau meq/ml
resin basah.
Untuk mengetahui kapasitas penukaran ( exchange capasity ) dapat
dilakukan dengan merubah resin kation dalam bentuk H, kemudian dicuci
sampai bebas asam, selanjutnya ditambahkan NaOH terukur dan dititrasi
kembali.
Penukar Anion
Kapasitas penukaran dapat ditentukan dengan merubah resin dalam
bentuk ( OH ), cuci sampai bebas alkali dan tambahkan larutan standard
asam. Titrasi kembali seperti pada cation. Kapasitas penukaran
dinyatakan dalam meq / gram resin kering, meq / gram resin basah,
meq / ml resin basah.
2.1.2.3 Nama – Nama Resin dalam Perdagangan.
Resin dalam perdagangan sebetulnya mempunyai type yang sama atau
sejenis tetapi oleh pabriknya dibuatkan nama2 sebagai berikut :
1). Amberlite adalah produksi Rohm & Hass Co. Washtington square,
Philadelphia, Cal.
2). Chempro, Duolite adalah produksi Chemical Process Co., Redwood
City, Cal.
3). Dowex adalah produksl: Dow Chemical & Co. Michigan.
4). Nalcite produksi National Auminat Corp. Chicago.
5). Permutit, Zeo Karb adalah produksi dari Permutit & Co. N.Y.
6). Diaion, produksi Kurita Water Industries Tokyo, Japan.
14
2.1.2.4 Perlakukan Untuk Saringan Baru.
Misalkan saringan tersebut adalah saringan kation atau anion. Tangki
sering juga dinamai Bed atau Kolom (column).
Gambar 5.
1. Pengisian Resin kedalam kolom.
a). Isi kolom resin dengan resin ( sesuai dengan petunjuk
operasinya), kemudian kolom diisi air. Buka katup2 1 dan 5,
apabila air sudah keluar dari katup 5 berarti bed sudah penuh
dengan air ( katup lain dalam keadaan tertutup ). Biarkan
beberapa jam atau semalam agar resin mengadakan " swelling
"(mengembang), katup 5 ditutup kembali.
b). Resin dicuci dengan membuka katup2 1 dan 6. Apabila air
buangan sudah tidak kuning lagi hentikan pencucian dan alat
sekarang dalam keadaan siap diregenerasi.
2. Pembilasan ( back washing ) ( arah air dari bawah ) :
15
a). Sebelum regenerasi, dilakukan back washing, dengan membuka
katup2 3 dan 4 (katup2 lain tertutup). Maksud back washing :
- Membuka resin yang dalam keadaan settle bed
( padat, mampat ) berarti menambah luas pemukaan kontak
antara zat kimia dan resin.
- Membersihkan dari kotoran2 yang mungkin menumpuk
dipermukaan atas resin.
Untuk mencegah terjadinya "chanelling" ( saluran2 ) pada resin,
back washing harus dalam keadaan cukup untuk mengangkat
resin. Tetapi aliran yang terlalu besar akan menyebabkan resin
ikut terbuang keluar. Maka dari itu pembukaan katup pada waktu
mulai back washing harus pelan2.
3. Regenerasi ( arah air dari atas ) :
- Semua katup ditutup
- Buka katup2 8,7,6. Setelah terlihat air mengalir dari 6, buka
katup 9,karena terjadinya back-pressure ejector, zat kimia ( HCl
atau NaOH ) akan terhisap ikut dengan aliran air. Sebagai
checking buka katup sampling 10 dan periksa kadar spesific
gravitynya.
- Setelah zat kimia untuk 1 porsi regenerasi habis, tutup lagi katup
9 dan biarkan air nengalir untuk membersihkan zat kimia. Tutup
katup 8,7.
4. Pencucian (Rinse) :
a. Pencucian lambat ( Slow Rinse )
Buka katup2 1,6 ( katup lain tertutup ) atur aliran air yang
keluar dari 6 sehingga ± 1,5 ton/jam. Pencucian lambat ini
bermaksud agar zat kimia berdifusi secara sempurna kedalam
resin. Pencucian lambat berjalan selama 30 menit.
b. Pencucian Cepat ( Fast Rinse)
Buka katup 6 sehingga aliran naik sampai 6 ton/jam.
16
Pencucian Cepat dilakukan bermaksud membuang sisa2 zat
kimia regenerasi.
c. Pengukuran Akhir Pencucian :
Untuk Pelunakan :
- Apabila kesadahan total sudah mencapai 0,1 oD
Untuk Cation :
Apabila nilai ( - m = methyl-orange) sudah : 0,5 mval/l.
( Dititrasi dengan NaOH 0,1 N ).
Untuk Anion :
Apabila nilai ( p = phenolpthaline ) sudah : 0,1 mval/l.
( Dititrasi dengan HCl 0,1 N ).
d. Service ON
Bed dalam keadaan siap dipakai untuk operasi. (melayan unit)
2.1.2.5 Saringan Kation.
Unit penukar kation merupakan bagian dari Demineralizer Plant yang
berfungsi untuk meluikar ion-ion positif (kation) dalam air yang masuk
melalui unit ion-ion positif, kecuali ion Hidrogen (H+).
Pada jenis ini, listrik yang bekerja adalah NEGATIF dan bersifat menukar
Cation-Cation.dimana urutan pertukarannya adalah : Ca++ , Mg++,
NH4+ , K+, Na+ dan H+. Urutan kation yang tinggal dalam resin kation
dari :
17
Gambar 6.
Regenerasi Saringan Cation
Setelah beberapa lama opeasi, mesin penukar kation tidak lagi mampu
menukar ion-ion dalam air. Hal ini akan disebabkan karena ion-ion
hidrogen dalam unit penukar kation telah habis ditukar dengan kation dari
air.
Resin-seperti ini disebut sebagai resin yang telah jenuh. Untuk itu resin
tersebut harus diaktifkan kembali dengan cara meregenerasi. Regenerasi
dilakukan dengan menginjeksikan larutan asam (biasanya asam chlorida)
pada resin penukar kation, sehingga kation-kation yang ada dalam resin
akan kembali ditukar dengan ion-ion hidrogen.
Langkah-langkah regenerasi :
1. Backwash (katup 5 dan 9)
2. injeksi-asam (katup 1,2,3,8).
3. Slow Rinse (katup 4,8)
4. Fast Rinse (kaup 4,8)
18
Gambar 7.
19
Gambar 8.
2.1.2.6 Saringan Anion.
Unit penukar anion merupakan bagian dari Demineralizer Plant yang
berfungsi untuk menukar ion-ion negatif (anion) yang terkandung dalam
air yang masuk melalui unit ini, sehingga air yang keluar dari unit ini akan
bebas dari ion-ion negatif kecuali ion-ion hidroksil (OH-).
Pada jenis ini, listrik yang bekerja adalah POSITIF dan bersifat menukar
Anion-Anion. Urutan anion yang tinggal dalam resin :
20
Gambar 9.
Penukar ion setelah dipakai dapat mengalami kejenuhan dan
berdasarkan reaksinya yang reversible (bolak-balik) maka apabila
penukar ion sudah jenuh dapat dikembalikan keaktifannya dengan
sebutan REGENERASI.
Regenerasi saringan Anion
Bila resin penukar anion telah jenuh maka resin tersebut juga perlu
diregenerasi. Cara meregenerasi resin anion adalah dengan menginjeksi
larutan basa kedalam resin, sehingga anion-anion yang ada dalam
resin akan kembali dengan ion-ion hidroksil.
Langkah-langkah :
1. Backwash (katup 5 dan 9)
2. Injeksi basa (katup 1,2,3,8)
3. Slow Rinse (katup 4,8)
4 Fast Rinse (katup 4.8)
Reaksi dalam saringan :
R+Cl- + Na+(OH)- - R+(OH)- + Na+Cl-
21
Gambar 10.
Gambar 11.
22
2.1.2.7 Tangki Degaser.
Degaser merupakan suatu unit yang berfungsi membuang gas-gas yang
terlarut dalam air dengan jalan air yang masuk unit ini dispray atau
melalui kisi-kisi dan dihembus dengan udara Blower, sehingga gas-gas
akan keluar bersama udara dan air yang keluar dari unit ini akan terbebas
dari gas-gas (O2, CO2 dll)..
2.1.2.8 Saringan Mixed Bed Filter.
Bila mixed bed ini ditempatkan setelah unit kation dan anion maka
fungsinya sebagai backing (pelindung, safety) kalau ada kelolosan ion
positif atau negatif dari unit sebelumnya. Bi!a mixed bed berdiri sendiri
maka fungsinya sebagai unit utama penukar kation dan anion.
Bila Resin kation dan anion yang terdapat dalam unit ini sudah jenuh
maka perlu diregenerasi. Cara meregenerasi yaitu dengan
menginjeksikan lanitan basa (NaOH), kemudian larutan asam (HCl).
Pengertian Dasar
- Mixed bed merupakan sebuah tangki yang berisi campuran resin
kation dan resin anion.
- Mixed bed berfungsi mengolah air menjadi air demineral.
- Mixed bed dioperasikan untuk mengolah air yang mempunyai
kandungan Ion / mineralnya rendah.
- Dapat menghasilkan air dengan kualitas :
TDS (Total Dissolved Solid) <0,05 ppm.
Silika(SiO2 ) < 0,02 ppm.
TH (Total Hardness) = 0 ppm.
- Bila air hasil proses demin plant melebihi harga batas atau kapasitas
air telah tercapai, maka resin perlu diregenerasi.
Prosedur operasi
Set semua valve ke posisi " Auto "
Set saklar pompa-pompa ke posisi " Auto "
- Satu dari distilate water booster pump
- Satu dari recovery pump
Pilih saklar " Operation Mode "
Set saklar " Fast Rinse " ke posisi " Auto "
Set saklar " Control " ke posisi " Auto "
23
Set saklar " Regene, select " ke posisi " Off "
Set saklar " Operation " ke posisi " Operation "
Pada waktu service
Unit demin plant dalam keadaan step fast rinse
Pastikan hal-hal berikut:
1). Fast rinse
- Distilate water booster pump dioperasikan
- Waktu fast rinse 20 menit
2). Service
Regenerasi
Setelah Demin plant beroperasi dan mencapai kapasitasnya sesuai
setting counternya, unit akan automatis melakukan-Regenerasi.
Fasilitas regenerasi secara Manual :
1). Set saklar " Control " ke " Man "
2). Set saklar " Regene select " ke A atau B
3). Tekan tombol " Regene Start "
Interlock Regenerasi
1). Tangki larutan NaOH harus terisi sampai level tertentu
2). Tangki larutan asam HCl harus terisi sampai level tertentu
3). Tidak ada proses lainnya selain regenerasi.
Bila resin kation dan anion yang terdapat dalam unit ini sudah jenuh maka
perlu diregenerasi. Cara rneregenerasi yaitu dengan menginjeksikan
larutan basa (NaOH.) dan kemudian larutan asam (HCl).
Langkah-langkah :
1. Backwash ( katup 2 dan 4)2. Injeksi Caustic (katup 11,1,5,7,13,10,14,12)3. Caustic Displacement (katup 11,1,5,7,13,10,14)4. Injeksi Asam (katup 11,1,13,10,5,7,6) 5. Acid Displacement (katup 11,1,13,10,5,7)6; Rinse (katup 11,3,4)7. Draining (katup 11,2)8. Mixing (katup 15,4,14)9 Fill up (katup 2,9,3)10. Fast Rinse (katup 9,3)
24
Gambar 12.
25
26
27
2.1.3 Pembuatan Air Bebas Mineral.
DemineralisasI atau deionisasi adalah proses pembuatan air bebas mineral
dengan menggunakan resin penukar ion.
Bila air yang mengandung garam dialirkan lewat penukar cation ( bentuk H+ ),
maka air yang keluar bersifat asam, karena semua cation garam diganti dengan
H+. Apabila air yang bersifat asam ini dilewatkan resin penukar anion ( bentuk
OH-) maka anion asam ditukar dengan ( OH-) membentuk air, sehingga air yang
keluar telah bebas dari cation dan anion.
Prinsip inilah yang dipakai dalam pembuatan air bebas mineral. Reaksinya
sebagai berikut :
RSO3H + NaCl --- RSO3Na + HCl (di Cation Filter)
RNH3OH + HCl --- RNH3Cl + H2O (di Anion Filter)
Ada 2 cara utama operasi pembuatan air bebas mineral :
a. Cara konvensionil, air lewat cation bed kemudian mengalir ke anion bed
yang terpisah.
b. Cara bed -tunggal, dimana resin penukar cation dan anion dicampur
dalam satu kolom (tangki).
2.1.3.1 Kombinasi Penggunaan Resin.
a). Penggunaan resin cation kuat dengan anion lemah.
b). Penggunaan resin cation lemah dengan anion kuat.
c). Penggunaan resin cation kuat dengan resin anion kuat.
28
Kombinasi ini tergantung pada kebutuhannya. Komposisi air yang akan
kita murnikan adalah kira2 mengandung ion2 sebagaimana tabel diatas.
Apabila air tersebut dialirkan kedalam penukar cation maka cation akan
" ditangkap " resin sedang anion akan " dilepaskan " dalam beatuk H+
( asam ) : Asam yang keluar tersebut setelah masuk dalan kolom anion
akan " ditangkap " anionnya. Dan OH- akan mengikat H+ menjadi air,
sehingga air yang keluar telah bebas dari ion.
Resin penukar anion basa lemah sangat ekonomis menyerap asam2
kuat, tetapi tidak dapat menyerap asam2 lemah.
Pengaruh2 pada proses deionisasi. :
- Konsentrasi & komposisi air masuk
- kecepatan aliran
- suhu
- ukuran partikel resin
- regenerasi ( konsentrasi regenerant dan macam regenerasinya ).
2.1.3.2 Ketidak Sempurnaan Dalam Penukaran ( Lea Kage).
Yang disebut " leakage' adalah ketidak sempurnaan dalam penukaran
(datang dari resinnya sendiri ). Karena garam dalam air lebih .dahulu
dirubah menjadi asam baru kemudian ditukar dengan OH. oleh resin
anion, proses tersebut adalah proses kesetimbangan ( bolak-balik ) yang
tergantung dari macam resin.
Cation yang lolos dari resin cation dalam penukarannya dengan H tidak
akan ter-adsorpsi pada resin anion sehingga lolos dalam penukaran.
Lolos dalam penukaran disebut : " Leakage ".
Kemungkinan cation lolos dalam penukaran akan sesuai dengan deret :
" lyotropic Hofmeister "
29
Demikian pula kecenderungan anion untuk lolos dalam penukaran sbb. :
( kebalikan dari kemampuan dalam menukar OH dari R-An. ).
Faktor lain yang menyebabkan leakage adalah regenerasi :
Regenerasi yang tidak sempurna akan meninggalkan cation2 seperti
Na+ , dibagian ujung dari bed resin bila dilihat dari arah regenerasi.
Apabila dioperasikan maka sisa2 Na pada ujung bed akan terusir dengan
terbentuknya asam sehingga merupakan " leakage " .
Leakage dapat dikurangi dengan jalan :
1. Regenerasi berlebih.
2. Arah terbalik regenerasi dan operasi.
Regenerasi : bawah keatas.
Operasi : atas kebawah dan lain sebagainya.
3. Pengadukan setelah regenerasi.
2.1.3.3 Regenerant (Zat Kimia Untuk Regenerasi).
Regenerasi Resin Cation dapat dilakukan dengan asam chlorida (HCl)
encer maupun asam sulfat (H2SO4). HCl lebih mahal dan cara "
handling " ( penanganannya ) lebih sukar dari asam sulfat, tetapi hasil
regenerastnya lebih baik. Asam Sulfat sebagai regenerant kadang2
membentuk endapan CaSO4 pada resin, sehingga apabila regenerasi
tidak dalam jumlah dua porsi ( double quantity ) maka endapan CaSO4
30
akan menurunkan kemampuan penukaran.
Konsentrasi
Konsentrasi regenerant juga mempengaruhi effisiency. Semakin pekat,
semakin besar effisiencynya. Effesiency optimum ( terbaik ) dicapai
apabila konsentrasi regenerant :10%. Resin Anion dapat diregenerasi
dengan NaOH , NH3 atau Na2CO3.
Meskipun effesiency regenerasi harus dilakukan dengan basa kuat, tetapi
dengan 4 - 5 % larutan NaOH sudah cukup baik,
Diagram flow-sheet macam2 cara penyusunan penukar ion untuk proses
pemurnian air seperti dibawah ini :
Sistim konvensionil tanpa " pengikatan " silika ( silica removal )
Sistim bertingkat dengan hasil kemurnian air yang tinggi.
Sistim pemurnian air dengan pengikatan silika dan asam carbonat.
Sistim pemurnian air dengan pengikatan asam carbonat sebagai CO2
Dengan pengikatan silika oleh penukar Anion basa. kuat.
31
Sistim Pemurnian air dengan pengikatan asam2 kuat oleh Penukar Anion
basa lemah, serta pengikatan silika dan asam carbonat ( CO2)
Sistim Pemurnian air dengan kolom tunggal yang berisi campuran
Penukar Cation dan Anion.
Keterangan : b.l = basa lemah. b.k = basa kuat
Dasar-2 pertimbangan berdasarkan kapasitas air murni yang diinginkan,
serta pemilihan penukar ion adalah sebagai berikut :
1. Penukar Cation : kapasitasnya , kebocoran sodium (sodium leakage)
ke- ekononisan regenerasi, kemampuan dan harga unitnya,
2. Penukar Anion basa lemah : dasar-2nya sama seperti diatas, harga
resin jenis ini lebih murah serta dapat di-regenerasi dengan soda abu
dan amoniak.
3. Penukar Anion basa kuat : baik untuk mengikat asam karbonat serta
asam silika, tetapi harganya mahal. Agar biaya operasi lebih murah,
biasanya dipakai Degasifier guna menghilangkan asam karbonat
sebagai CO2.
32
33
Gambar 13. Sistem Pemurnian Air dengan Silica Remover.
2.1.3.4 Sistem Pemurnian Air Dengan Pengikat Silika.
Asam karbonat yg terbentuk dalam penukar kation dapat dihilangkan
dengan cara “Degasifier”. Asam ini tidak stabil pada suhu normal dan
mudah terurai menjadi air dan carbon dioksida ( CO2 )
34
H2CO3 ——————> H2O + CO2
Air yang mengandung asam2 mineral ( diantaranya H2CO3 ), pada
degasifier tank, disemprotkan dari atas tangki oleh distributor, sedang dari
bawah ditiupkan udara blower. Gas CO2 akan terpisah dan tertiup keluar
oleh blower lewat vent, sementara itu air ditampung pada bak
penampung untuk proses selanjutnya.
2.1.3.5 Pelapisan Partikel Resin oleh anorganik dan lendir bakteri
(Bakterical Slime).
Penurunan effesiency penukar Cation dan Anion sering disebabkan
karena zat2 anorganik yang melapisi partikel2 resin. Penyebab lapisan
ini misalnya senyawa2 : calsium, magnesiun, turbidiljy, floc2-, alumunium,
hidroksida, dan berbagai macam zat yang lolos dari saringan awal.
Untuk melepaskan lapisan ini perlu ditinjau apa pembentuk lapisan dan
jenis penukar ion yang digunakan. Chlorine ( Cl2) dan senyawa2-nya
( CaOCl2 , NaOCI dan lain2 ) dapat dipakai untuk melepaskan lapisan
zat2 anorganik dan lendir bakteri, tetapi pemakaian zat ini terbatas pada
resin2 yang tahan terhadap oksidasi dan tidak dapat dipakai untuk resin
anion.( akan merusak resin ). Umumnya dipakai sirkulasi 5 % larutan
soda kaustik ( NaOH ) yang mengandung 1 % Na2SO3 pada suhu 110 oF. Sistim pemurnian air juga sangat peka terhadap zat2 tersuspensi
yang ada dalam air mentah, meskipun sudah mengalami penyaringan
awal, sisa2 turbidity dapat menyebabkan kesulitan2.
Beberapa group bakteri dapat juga menyebabkan kesulitan karena
mengeluarkan lendir ( bacterial slime ). Gangguan ini dapat dihilangkan
dengan penambahan gas chlor kedalam air.
2.2 Internal Treatment.
Dengan maksud untuk mencegah terjadinya korosi dan kerak pada seluruh
siklus sistim air PLTU, antara lain pada : pipa2, ketel, pemanas2 dan lain
35
sebagainya, kedalam air diinjeksikan zat kimia, cara ini lazim disebut sebagai
internal treatment”.
2.2.1 Penyebab Korosi.
Penyebab korosi antara lain :
1. Gas O2 yang larut dalam air.
2. Gas CO2 yang larut dalam air.
3. Ion Hydrogen.
4. Garam2 -tak stabil ( non stable salts ).
Garam2 ini juga dapat menyebabkan kerak.
(1). Perbedaan kadar O2 ( differensial aeration ).
Konsentrasi O2 dalam air pada permukaan baja mungkin berbeda dari
satu titik ke-titik lainnya. Titik yang kekurangan O2 akan merupakan Anoda
terhadap titik yang lebih banyak O2-nya.
Didaerah yang mengandung O2 lebih banyak terjadi reaksi katoda :
Reaksi katoda ini memegang peranan penting terjadinya karat.
Jadi berarti adanya O2 merupakan penyebab terjadinya karat.
Karat ini akan tumbuh didaerah anoda yang biasanya dimulai oleh pitting
(bopeng2 ).
(2). Korosi oleh CO2
Apabila CO2 yang terkandung dalam air maka akan terjadi korosi. Hal ini
36
akan didukung oleh adanya differential aeration :
Dari reaksi tersebut CO2 kembali kedalam air sehingga reaksi serupa
berulang terus.
(3). Ion Hydrogen dalam air akan memberikan reaksi :
Gelembung H2 terjadi pada pemukaan besi sehingga kontak dengan ion
hydrogen, karena kejenuhan Fe++ , maka reaksi ini mencapai
keseimbangan. Kalau dalam air ada O2 ia akan bereaksi dengan H2 dan
kontak dengan besi terjadi lagi proses korosi, sedangkan Ferro hidroksida
( Fe ( OH )2) dengan adanya O2 akan menjadi Ferri hidroksida ( Fe ( OH )3
) yang kamudian membentuk karat. Disini O2 berperan dalam membentuk
karat.
Karena adanya keseimbangan antara ion ferro dan hidroksil ( OH- ) pada
reaksi diatas, maka apabila ditambahkan suatu basa, ion ferro ( Fe++ )
akan berkurang. Demikian pula terjadinya gas H2 akan membuat O2
berkurang agressifnya. Penambahan alkali (basa) misalnya : NaOH atau
Na3PO4 dan lain2. Pada konsentrasi ( H+) yang rendah yaitu pada pH
diatas 9,5 -11, kelarutan ferro turun dari 3,3 ppm sampai 0,1 ppm.
Dalam keadaan kerja dari ketel uap, konsentrasi ion ( H+ ) akan
bertambah. Sebagai contoh : air yang mempunyai pH 7,0 pada suhu 72° F,
37
(22 °C) pada tekanan 450 psi ( 31 kg/cm2 ), ketika suhu 480 °F ( 249 °C )
pH berubah menjadi 5,6. Oleh karena itu pH Air Pengisi harus dinaikkan
diatas 8,5. Untuk air ketel diambil pH antara 9,5 - 11. Ingat : pH turun
bersama kenaikan temperatur.
(4). Korosi karena garam tak stabil ( non stable salts )
Garam2 tertentu yang pada suhu dan tekanan biasa, stabil dalam keadaan
kerja ketel bisa terurai menjadi garam yang mengendap dan asam.
Gararn2 tersebut umpamanya : Mg (Cl )2 , Mg (NO3)2 . Garam
Magnesium ini dapat berasal dari kebocoran kondensor atau lainnya.
Reaksi Hidrolisa garam Magnesium :
dan seterusnya Fe(OH)2 dengan adanya O2 akan membentuk karat
sedangkan HCl akan mernbentuk FeCl2 dan kembali membentuk karat.
Demikian juga dengan Mg(NO3)2
:
MgSO4 lebih stabil tetapi dengan adanya NaCl :
38
Kembali MgCl2 membentuk karat seperti diatas.
Demikian juga terjadi pada garam2 CaCI2 dan Ca (NO3)2 akan
membentuk HCl dan HNO3.
Magnesium hydroksida ( Mg (OH)2 ) adalah ringan bisa terbawa uap.
Garam ini akan dapat menberikan kesukaran pada turbin uap dan calsium-
hydroksida akan membentuk kerak.
2.2.2 Pencegahan dengan Internal Treatment.
Menghilangkan gas2 dari dalam air
a). Secara Mekanis
O2 dan gas2 lain yang tidak mengkondensir (NCG=Non Condensable Gas)
dapat dihilangkan dari dalam air secara mekanis dengan " DEAERATOR
HEATER " .
Deaerator selain berguna untuk membuang gas2 juga dipakai sebagai
pemanas dengan sistim kontak langsung ( direct contact ). Deaerator juga
memberi tekanan diatas permukaan air panas, agar tidak menguap dan
menimbulkan kavitasi pada pompa.
Gas2 yang masuk kedalam sistim air mungkin berasal dari kebocoran2,
reaksi2 kimia, dissosiasi uap dan zat2 kimia. Gas2 yang tidak mengembun
yang terdapat dalam air dan uap : Oxygen ( O2 ), Carbon dioksida ( CO2 )
dan amonia ( gas amonia ini dapat merusak beberapa alat2 yang terbuat
dari tembaga, misalnya pipa2 Condenser – disebut ammonia attack).
b), Secara Kimia :
O2 yang larut dalam air dapat dirubah bentuknya menjadi senyawa lain
yang tidak merugikan :
1. Dengan N2H4 ( hydrazine )
39
Gas N2 yang dihasllkan tidak merugikan.
2. Dengan Na2SO3 ( sodium sulfit )
Zat yang terjadi mengendap dan dibuang. Hanya kerugiannya pemakaian
Na2SO3 akan menaikkan jumlah total dissolved solid (TDS) dalam air ketel,
akibatnya kontrol blow down (kuras) juga sernakin sulit dilakukan.
2.2.3 Menghilangkan Gas CO2 dari dalam Air.
Umumnya CO2 dalam air berada dalam ikatan asam karbonat (H2CO3). Asam
ini tidak stabil mudah terurai dalam suhu biasa :
Gas ini dapat dihilangkan secara mekanis dengan proses Degasifier. Sebagai
pelindung dari korosi CO2 kadang-2 dipakai juga : "Filming & Neutralizing
Amines", dimana zat kimia ini akan membentuk lapisan yang dapat melindungi
terhadap korosi karena Gas CO2 .
Sisa-2 CO2 yang mungkin masih terdapat dalam air dalam bentuk asam
karbonat akan terikat oleh Penukar Anion Basa Kuat. CO2 yang melarut dalam
siklus sistim air, dengan Deaerator juga akan ikut terbuang bersama-sama.
2.2.4 Pencegahan Korosi Karena Ion Hidrogen.
a). Penanbahan alkali Na3PO4 atau NaOH kedalam air ketel, berarti akan
menaikkan pH air ketel. Kenaikkan pH air ketel berarti penurunan konsentrasi
40
ion hydrogen.
b). Penambahan N2H4 atau Na2SO3 dalam air kondensat - air pengisi ketel
juga akan menaikkan pH air. Karena zat2 tersebut adalah alkali lemah maka
hanya dapat sedikit menyumbang pH, juga kelebihan N2H4 akan terurai
menjadi Amoniak pada suhu dan tekanan kerja. ketel.
Amoniak yang terjadi dengan O2 dalan air akan mengakibatkan korosi pada
pipa2 kondensor sisi air kondensat (bahan Cu), terutama pada titik2 mati.
2.2.5 Mencegah Korosi Karena Garam Tak Stabil.
Garam2 tak stabil ( non stable salts ) dapat masuk kesisi air kondensat, lewat
kebocoran kondensor. Garam2 tersebut adalah : MgCl2 , Mg (NO3)2, HgSO4,
CaCl2 , Ca (NO3)2 dan lain2.
Hidrolisa garam ini :
Dengan Na3PO4 yang diinjeksikan kedalam air ketel, asam2 yang terjadi (HCl &
HNO3 ) akan bereaksi :
Demikian juga sama halnya dengan Mg (NO3)2
41
Demikian reaksi ini ber-ulang lagi seperti diatas. Hal demikian juga terjadi pada
garam2 CaCl2 dan Ca (NO3 )2.
Apabila ada garam Calsium Carbonat ( CaCO3) :
Pada waktu terjadi kebocoran kondensor jelas sekali terlihat penurunan pH yang
cepat dan kenaikan daya hantar listrik dari air2 kondensat, pengisi, dan air ketel.
Walaupun injeksi PO4 dilakukan terus menerus tetap sulit tercapai
keseimbangan lagi. Untuk mengurangi jumlah total solid yang mengakumulasi
dalam ketel selama kebocoran kondensor dilakukan blow-down. Blow down ini
dapat dilakukan secara periodik maupun kontinyu.
Rumus Blowdown : biasanya ditentukan dengan pengujian chlorida (Chloride-
test)
Selain itu ada beberapa zat2 kimia yang kadang2 ditambahkan seperti
misalnya:
a), Chelate : Untuk mengikat oksida2 logam dalam bentuk persenyawaan
42
komplek yang stabil dan larut, yang berguna untuk mencegah terjadinya
“sticking" ( lengket ).
b). Polymer : Uhtuk menaikkan daya kerja chelate, mencegah terjadinya
pembentukan kerak serta dapat melepas kerak2 ketel.
c). Antifoam : mencegah pembentukan busa.
d). Ammoniak ( NH3) ditambahkan kedalam aliran air penambah guna me-
naikkan pH air.
f). Filming Morpholine : untuk melindungi korosi karena CO2 dan mem-
bentuk film kondensat.
43
44
45
46
47