pengolahan air.pdf

8/16/2019 PENGOLAHAN AIR.pdf

1/62

PENGOLAHAN AIR DALAM

INDUSTRI

NANDANG SAFRUDIN

PT INDONESIA POWER

UNIT BISNIS PEMBANGKITAN SURALAYA


2/62

PENDAHULUAN

Air merupakan bahan dasar untuk memproduksi uapdalam industri ( PLTU ) , untuk mendapatkan air yang

berkualitas dibutuhkan suatu usaha pengolahan air yangeffektif agar dapat menjamin berlangsungnya siklus uap, umumnya suatu proses industri membutuhkanpersyaratan air yang kualifikasi nya tinggi bebas darikontaminan yang dapat menimbulkan gangguan .

Air yang dimanfaatkan untuk memproduksi uap di PLTUmempunyai syarat kualifikasi yang dapat mengendalikankontaminan pada uap , air sebagai sumber pemasokanmerupakan hal yang paling penting , mengingat sifat –sifat air yang terkandung didalamnya dapat

mempengaruhi seluruh proses pengolahan air .


3/62

Pada umumnya air yang baik adalah cairan yang tidak berasa , tidak berwarna dan tidak berbau . Air adalahmerupakan pelarut berbagai macam zat ( Universal Solvent) hampir semua zat – zat larut didalamnya , karena sifat –

sifat inilah maka air sangat mudah tercemar oleh kondisilingkungannya . Daya kelarutan mineral dalam air akanmeningkat dengan adanya gas- gas yang melarut

didalamnya , gas yang paling banyak melarut dalam airadalah gas CO2 dan O2 .

H2O + CO2 --------- H2CO3

Asam lemah Carbonat inilah yang dapat melarutkan

material


4/62

JENIS – JENIS AIR

1. Air permukaan .

2. Air Muara .3. Air Danau .

4. Air Tanah .

5. Air Saline

a. Air laut murni , cond 35.000 ppm

b. Air Brakisch , cond 10.000 – 15.000 ppm .

6. Air Payau .

7. Air buangan Domestik .


5/62

KONTAMINAN AIR

1. Jenis kontaminan air . Yang disebut sebagai kontaminan air adalah zat –zat yang terkandung didalam air yang menyebabkanketidakmurnian ( impuritis ) .

Terdapat 3 kelompok kontaminan

a. Zat yang melarut ( ionic ). Ca , Mg .

b. Zat yang tidak melarut ( Non Ionic ). HCO3 , SO4c. Gas yang melarut . CO2 , NH3


6/62

CARA – CARA PENGOLAHAN AIR

1. PENGOLAHAN EXTERNAL

Yang dimaksud dengan pengolahan External adalah

semua metoda pengolahan yang dilakukan padapengolahan air mentah menjadi air baku .

A. Koagulasi adalah proses destabilisasi dengan cara

menambah bahan kimia yang membentuk partikel yang lebih besar , menyusun flok – flok yang mudah diendapkan atau disaring .

B. Proses Desalination adalah pemisahan air tawar daridari air laut

C. Demineralized adalah proses pembuatan air bebas

mineral dengan menggunakan resin penukar ion .


7/62

DEMINERALIZED WATER

1. Penjelasan umum .

Adalah proses deionisasi pertukaran ion – iondengan menggunakan Resin Cation dan Resin Anion, apabila air mengandung garam dialirkan lewat

penukar Resin Cation ( bentuk H+

) , maka air yangkeluar dari bed Cation akan bersifat asam , karenasemua cation akan dikonversikan oleh H+ . Apabila airyang bersifat asam ini dilewatkan kedalam bed resin

Anion ( bentuk OH- ) , maka anion asam akan ditukardengan OH- membentuk air yang keluar bebas darication dan anion .


8/62

PANEL DEMINERALIZER


9/62

MIXED BED


10/62

FLOW DIAGRAM DEMIN PLANT


11/62

Proses yang terjadi di dalam Mix Bed dapat dijelaskan

secara singkat sebagai berikut : Air Destilat dipompakan dengan mempergunakan

destillate Water Booster Pump , masuk kedalam kolom

Mixed Bed yang berisi resin Kation dan Anion ( tercampurHomogen ) . Pada waktu melewati resin terjadi prosespengambilan ion – ion yang menjadi pengotor yang terlarutdalam air destilat, ion positif diambil oleh resin Cation dan

ion Negative diambil oleh resin anion . Setelah melewatiresin didalam kolam resin , air keluar dari bagian bawahsebagai air produk Mixed Bed Demineralizer yangmerupakan air bebas mineral disebut air Demin ( DeminWater ) selanjutnya ditampung didalam demin tank yangakan dipergunakan sebagai air pengisi ketel ( Boiler FeedWater ) atau sebagai air penambah ( Make – up Water ) .


12/62

DAIGRAM ALIR DEMINERALIZED


13/62

Resin yang dipergunakan selama pengoperasianmixed bed mempunyai kapasitas penukaran yangterbatas , sehingga setelah dioperasikan pada volumetertentu resin akan mengalami kejenuhan , untuk

mengembalikan resin pada kondisi semula sehingga siapdipergunakan kembali maka resin harus diregenerasi .Regenerasi untuk resin cation mempergunakan asamChlorida ( HCl ) dan regenerasi untuk resin Anionmempergunakan Caustic Soda ( NaOH ) . Prinsif regenerasi untuk resin adalah kebalikan dari operasi,dimana ion – ion yang terkandung didalam resin ditukar

dengan ion – ion bahan kimia yang dipergunakan untuk regenerasi ( Regenerant ) , dengan demikian resin akankembali pada formulasi aslinya yaitu R-H+ untuk resinkation dan R- OH - untuk resin anion .


14/62

Proses Operasi

Resin Kation mempunyai muatan listrik negative ( R

- ) yang bekerja mengikat ion – ion positif ( Kation )yang terkandung dalam air ( Ca2+ , Mg2+ ,K + , Na+ )

Secara umum mekanisme pertukaran ion dapat ditulis

sebagai berikut :

R- H+ + NaCl ----------- R- Na+ + HCl

R- H+ + MgCl2 ----------- R- Mg2+ + HClR- H+ + CaCl2 ----------- R- Ca

2+ + HCl

R- H+ + MgSO4 ----------- R- Mg2+ + HCl


15/62


16/62

Resin Anion mempunyai muatan listrik positip ( R +)

yang bekerja mengikat ion – ion negatip ( Anion ) yangterkandung dalam air ( SO

4

2+ , C l- , OH- ).

Secara umum mekanisme pertukaran ion dapat ditulissebagai berikut :

R-OH- + HCl ------------ R-Cl- + H2O

R-OH- + H2SO4 ------------ R-SO42- + H2O

R-OH-

+ H2SiO3 ------------ R-SiO3-

+ H2O


17/62


18/62

REGENERASI

Proses Regenerasi .

Pada reaksi pertukaran ion dalam prosespengoperasian penukar kation maupun anion terjadikejenuhan resin sesuai dengan kemampuan ( kapasitas )

resin tersebut , pada kondisi ini resin tidak mampu lagiuntuk melakukan pertukaran . Untuk mengembalikankondisi resin pada asalnya maka harus dilakukan

regenerasi


19/62

Proses regenerasi resin kationBahan kimia untuk regenerasi resin kation berbasis H+

mempergunakan larutan HCl .

R-Ca2+ + HCl -----------> R- H+ + CaCl2R-Mg2+ + HCl -----------> R- H+ + MgCl2

R-Na+ + HCl -----------> R- H+ + NaCl

Proses regenerasi resin anion

Bahan kimia untuk regenerasi resin anion berbasis OH-

menggunakan larutan NaOH

R- Cl- + NaOH -----------> R- OH- + NaCl

R- SO4- + NaOH -----------> R- OH- + Na2SO4

R- SiO32- + NaOH -----------> R- OH- + NaSiO3


20/62

PERSIAPAN REGENERASI

1. Periksa level Acid dillution tank .

2. Periksa level Caustic Dillution tank.3. Level neutaralisasi harus rendah .

4. Conductivity high atau counter up .

5. Fresh water level cukup > 50 % .6. Select regenerasi ( A , B , S , D ) .

7. Udara compressor > 7 Kg/ cm2 .

8. Level Tangki Acid dan Caustic kondisi terisi .

9. Pemantauan petugas saat regenerasi dilakukan .


21/62


22/62

LANGKAH – LANGKAH REGENERASI1. Backwash

Pada proses backwash resin yang tadinya tercampursecara alami akan terpisah berdasarkan berat jenisnya, resin kation akan berada dibagian bawah sedangkanresin anion akan berada pada bagian atas , padaproses back wash juga terbawa kotoran – kotoranyang ada pada permukaan resin .

Flow : 12 m3 / jam .

Waktu : 20 menit .


23/62

2. Settling ( Pengendapan ).

Resin diendapkan sehingga anion dan kation betul –betul terpisah , hal ini sangat penting sebelummelakukan injeksi kimia .

Waktu : 10 menit .

3. Caustic Injection .

Caustik diinjeksikan dengan bantuan water ejectormenuju bagian atas bed yang berisi lapisan resin anion ,sementara dari bagian bawah bed dialirkan air dengan

tekanan tertentu sehingga caustic yang diinjeksikan daribagian atas tidak akan menebus lapisan resin cationyang berada dibawahnya.


24/62

Dalam injeksi caustic ini diperlukan pemanasan yangdikontrol pada 55oC dengan mempergunakan auxsteam , hal ini untuk mempermudah terlepasnya ion –

ion Silika yang mempunyai karakteristik sulit dilepaskan.semenatara limbah caustic sisa regenerasi dibuang kebak netralisasi melalui saluran yang terpasang pada

bagain tengah bed .kecepatan aliran air lar caustic : 2.5 m3 /jam .

Kecepatan aliran air : 2.4 m3 /jam .

Waktu : 40 menit .


25/62

4. Caustic Displacement .Setelah injeksi caustik selesai dilakukan pencuciandengan megalirkan air mengalir terus menerus .dengan

harapan bahan kimia dari Caustic Soda yang tersida danmenempel pada resin dapat terbilas hingga bersih

kecepatan aliran air line caustic : 2.5 m3 /jam .

Kecepatan aliran air : 2.4 m3 /jam .Waktu : 40 menit .


26/62

5. Acid Injection .

Acid diinjeksikan dengan bantuan water ejector menujubagian bawah bed yang berisi lapisan resin cation ,sementara dari bagain atas dialirkan air dengan tekanan

tertentu yang berfungsi selain untuk mengimbangitekanan injeksi acid juga dipergunakan untuk mencucisisa – sisa caustic pada resin anion .

Limbah acid dan cucian caustik dibuang ke bak netralisasi melalui saluran yang terpasang pada bagiantengah bed .

Kecepatan aliran air pada line caustik : 2.5 m

3

/ jam .Kecepatan aliran acid : 2.4 m3 / jam .

Waktu : 20 menit .


27/62

6. Acid Displacement .

Setelah injeksi acid selesai dilakukan pencucian dengan

mengalirkan air secara terus menerus , denganharapan bahan kimia dari Acid yang tersisa danmenempel pada resin dapat terbilas hingga bersih

Kecepatan aliran air pada line caustik : 2.5 m3

/ jam .Kecepatan aliran acid : 2.4 m3 / jam .

Waktu : 20 menit .


28/62

7. Rinse .Pencucian seluruh sisa – sida injeksi baik causticmaupun acid . Air dialirkan dari bagian atas dan bawah

bed kemudian keluar dari bagian tengah dan dibuang kebak netralisasi .

Kecepatan aliran air pada line caustik : 9.6 m3 / jam .

Kecepatan aliran air pada line acid : 12 m3 / jam .Waktu : 20 menit


29/62

8. Draining .

Air didrain sampai level beberapa Cm diatas permukaanresin anion .dengan tujuan saat dilaukan pengadukanresin tidak ikut terbuang dan resin tidak mengalami

kerusakan .Waktu : 20 menit .

9. Loosening ( Peregangan ) .

Air dialirkan dari bagian bawah bed dengan alirantertentu sehingga resin mengalami peregangan .

Kecepatan aliran dari bawah ke atas : 12 m3 /jam .

Waktu : 5 menit .


30/62

10. Resin Mixing ( Pengadukan )

Resin diaduk dengan mempergunakan udara sampaiterjadi pencampuran yang homogen antara cation dananion .

Kecepatan aliran : 12 m3 /jam .

Waktu : 5 menit .

11. Fill – Up ( Pengisian air ).

Kolom diisi dengan air untuk membuang udara bekasmixing yang tersisa didalamnya .

Kecepatan aliran : 65 m3 /jam .

Waktu : 5 menit .


31/62

12. Fast Rinse ( Pencucian Cepat ).Dilakukan pencucian cepat dengan mengalirkan air daribagian atas kolom sampai tercapai conductivity yang

sesuai standar , setelah itu regenerasi selesai dandilanjutkan dengan langkah service .

Kecepatan aliran : 65 m3 / jam .

Waktu : 20 menit .

Amati kualitas air berangsur – angsur turun sesuai baku

mutu .Conductivity : < 0.2 µΩ .

Silika : 0.01 ppm


32/62

PERSIAPAN REGENERASI

1. Periksa level Acid dillution tank .

2. Periksa level Caustic Dillution tank.3. Level neutaralisasi harus rendah .

4. Conductivity high atau counter up .

5. Fresh water level cukup > 50 % .6. Select regenerasi ( A , B , S , D ) .

7. Udara compressor > 7 Kg/ cm2 .

8. Level Tangki Acid dan Caustic kondisi terisi .

9. Pemantauan petugas saat regenerasi dilakukan .


33/62

TROUBLE SHOOTING

1. Conductivity tinggi :

Penyebab : Regenerasi tidak sempurna .Tindakan : lakukan Proses regenerasi sesuai

petunjuk . Saat backwash , dan injeksikimia .

2. Kandungan Cu , SiO2 Naik .

Penyebab : Saat regenerasi suhu air terlalu tinggi .

Tindakan : Atur temperatur masuk saat injeksi .


34/62

3. Differential pressure high .

Penyebab : penyumbatan pada valve effluent .Tindakan : Hilangkan lapisan suspensi yangmenyumbat dengan melakukan bakwash dan mix

4. Caustic dill water flow low .Penyebab : Kecepatan aliran saat regenerasi turun .Tindakan :Set flow sesuai spesifikasi .

5. Dillution Caustic temp high .Penyebab : Pembukaan valve steam tinggi .

Tindakan : Atur Valve aliran steam sesuai spec .

6. Caustic & Acid density low .Penyebab : Aliran bahan kimia tersumbat.

Tindakan : Atur valve injeksi & periksa konsentrasiny


35/62

DAFTAR PUSTAKA

1. Hand Book Operation WTP .

2. Pendidikan dan pelatihan bidang operasi PLTU .

3. Handout kimia dan lingkungan hidup .


36/62

TERIMA KASIH


37/62

DIAGRAM SYSTEM DESLINATION


38/62

DIAGRAM SYSTEM DESLINATION


39/62

PERFORMANCE DESALINATION

1. Produk Water : 3150 m3 / hari .

2. Mutu produk : 15 mg / ltr .

3. Gained Output Ratio : 8.0

( Kg Destillate per Kg Steam Consumtion )

4. Sea Water Temperatur: 33o C .

5. Sea Water TDS : 43450 ppm .

6. Top Brine Temp : 90 o C .

7. Steam Pressure : 21 Kg/Cm2

abs .8. Steam temp : 245 o C .


40/62

SISTEM OPERASI DESALINATION

Air laut yang dipompakan ke unit desalination masuk keheat rejection suction evaporator stage 20 diteruskan ke

stage 19 dan 18 selanjutnya dibuang , sebagian air yangdibuang dikembalikan ke ruangan evaporator stage 20sebagai make – up water yang dipergunakan sebagai

umpan heat recovery suction , dari ruang evaporatorstage 20 air laut dipompa dengan menggunakan BrineRecirculaton pump menuju pipa – pipa condensor heatrecovery suction evaporator mulai dari stage 17 danseterusnya mengalir sampai ke stage 1 . Selanjutnya airlaut menuju brine heater dan dipanaskan menggunakanauxiliary steam . Dari brine heater air laut


41/62

yang sudah panas masuk keruangan evaporator stage 1

dan mengalir sampai stage 20 . Pada setiap stageevaporator air laut mengalami penguapan dankondensasi , air kondensate yang terjadi ditampung

didalam destilate tray sebagai produk desalination . Airdestilat yang dihasilkan akan ditranfer menggunakanpompa destillate menuju tangki fresh water .

Penguapan sangat dipengaruhi oleh temperatur dantekanan permukaan air tersebut , pada tekanan yangsama semakin tinggi temperatur air , maka penguapanakan semakin cepat ,


42/62

PANEL OPERASI DESALINATION


43/62

DESALINATION PLANT

DIAGRAM ALIR DESALINATION


44/62

DIAGRAM ALIR DESALINATION


45/62


46/62


47/62


48/62


49/62

KURVA HAMPA DAN TEMP


50/62

KURVA HAMPA DAN TEMP

TABLE OPERASI DESALINATION


51/62

TABLE OPERASI DESALINATION

Top Brinetemp

( o C )

RecirculatingBrine Flow

( m3/hr)

Make – upSea Water

( m3/hr)

CondensateFlow ( m3/hr)

33 800 250 9.0

40 800 250 12.0

50 900 250 12.060 1000 250 15.0

70 1100 300 15.0

80 1300 350 15.0

85 1450 350 15.0

90 1570 400 15.0

FUNGSI TIAP BAGIAN DESALINATION


52/62

FUNGSI TIAP BAGIAN DESALINATION

1. Brine : Air laut yang mengalir didalam sistem

desalination dan telah mengalami pemekaran .

2. Blowdown brine : Brine yang dibuang dari sistem

desalination karena telah mengalami pemekatan

garam selama penguapan dalam evaporator .

3. Recirculation brine : Brine yang mengalir didalam

flash evaporator dari tingkat 1 sampai tingkat 20

.melalui heat recovery tinngkat 17 .

4. Flashing brine : brine yang mengalir didalam flashevaporator dari tingkat 1 sampai tingkat 20 .


53/62

5. Chemicals dosing : metoda pencegaha kerak dengan

cara menginjeksikan bahan kimiaantiscalant dan antifoam kedalam sistem make –up water .

6. Consentration ratio : Perbandingan ( rasio ) dari total

dissolved solid ( TDS ) dalam recirculation brineterhadap air laut umpan ,

7. Condensate : air kondensat yang terjadi dari kondensasiuap pemanas di brine heater .

8. Condenser : ruang penguapan yang terletak padabagian atas demister dimana terjadi proses kondensasiuap menjadi air destila .

9. Demister : saringan uap yang terbuat dari kawat bajatahan karat , untuk mencegah masuknya buih air lautyang terbawa dalam proses penguapan didalam evapor


54/62

10. Conductivity : daya hantar listrik yang terkandung

dalam air laut , air produk dan air condensat .

11. Desuperheater : spray nozel yang dipasang pada pipa

uap masuk menuju brine heater yang berfungsi sebagai

penurun temperatur steam , dengan menggunakan air

destilat .

12. Flash camber : bagian dari evaporator dibawah destilat

tray dan demister , berfungsi sebagai pemisah antaratingkatan evaporator .

13. Produk water : air produk dari evaporasi dan

ditampung dalam destilat chamber .

14. Sea water : air laut yang dipompakan kde sistem

desalination sebagai media pendingin dan make – up .


55/62

15. Scale : garam –garam yang terjadi dari prosespemanasan kemudian mengendap pada tube

condensor .

16. Shell side bagian luar dari pipa – pipa heat transfer

didalam masing – masing evaporator .

17. Stage : bagian dari evaporator yang terdiri dari flash

chamber , condensor , destilate tray , demister .

18. TDS : kandungan zat – zat terlarut didalam air laut ,

brine , destilate dan kondensat .

19. Top Brine temperatur : Temperatur tertinggi brine padaproses penguapan didalam flash evaporator .

20. Vapour : uap yang terjadi dari penguapan brine didalam

flash chamber .

PEMBENTUKAN KERAK DAN


56/62

PENCEGAHANNYA

Ketika proses operasi desalination berlangsung dengan

sumber air laut diproses menggunakan uap panas ,

maka akan terjadi proses penguapan dan pemekatanbeberapa komponen akan mngalimi kelarutan danpengendapan maka akan terjadi pembentukan scale (

kerak ) kerak yang terbentuk dapat dibagi menjadi duagolongan :

1. kerak lunak ( CaCO3 )

2. kerak keras ( CaSO4 )

Proses pengerakan yang terjadi :


57/62

Proses pengerakan yang terjadi :

2HCO3- --------- CO2 + CO3

- + H2O

dipanaskan

Ca+ + CO3 - ------- CaCO3 + CaCO3

CO3- + H2O ------- CO2 + 2OH

-

Mg++ + 2OH- ---- Mg(OH)2

Ca+

+ SO4-

-------- CaSO4

PENANGGULANG KERAK


58/62

Beberapa etoda pencegahan terjadinya kerak pada

desalination :

1. Injeksi bahan kimia “ Anti Scale dan anti Foam “ .

2. Ball Cleaning system .

3. Chemical system .4. Mecanical system .

ACID CLEANING SYSTEM


59/62

KURVA ACID CLEANING


60/62

KURVA ACID CLEANING

DAFTAR PUSTAKA


61/62

DAFTAR PUSTAKA

1. Modul pendidikan dan pelatihan operator PLTU .

2. Modul Kimia dan Lingkungan .

3. Hand Book Desalitation Operator ( sasakura eng ) .


62/62

TERIMA KASIH

pengolahan air.pdf

Documents