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