WATER TREATMENT PLANT (WTP) untuk PLTU Oleh : Ridho Faqih Luthf ridhofaqih.wordpress.com
Sebagai catatan : 1. Desain WTP bisa berbeda-beda tergantung kualitas air baku yang tersedia dan produk yang diinginkan 2. WTP yang dibahas disini secara khusus adalah di PLTU 2 Banten Labuan
DEFINISI Water treatment plant (WTP) ialah instalasi sistem pengolahan air baku menjadi air yang memenuhi persyaratan sesuai spesifkasi standar air pengisi boiler.
Phisical treatment
Destillation RO Sand filter Activated carbon Other filtration methods
Eksternal WTP
Chemical treatment WTP
Ion exchange Chlorine Coagulation Flocullation
Phisical treatment
Deaerasi
Chemical treatment
Injeksi bahan kimia
Internal WTP
PENDAHULUAN Pemakaian air di PLTU : Air Umpan Boiler Air Fire Fighting Air Potable Air Servis
SUMBER AIR Air laut TDS Turbidity
: 35000 – 60000 ppm < 10 NTU
Agar memenuhi syarat untuk pemakaian di PLTU, maka air laut tersebut diolah di WTP sebelum digunakan sesuai keperluan
Mengapa air dapat menyebabkan masalah ??
Ionic :
Kation : Ca2+, Mg2+, Na+, Fe3+, NH4+ Anion : Cl-, HCO3-, CO3-, SiO2, SO42Non ionic / bahan organik :
alkohol, phenol, aldehyde, ketone Particulate :
Suspended solid, Bahan koloid, mikrobiologi Gas :
CO2, O2, Cl2, N2, H2S
PERALATAN UTAMA 1. SEAWATER PRETREATMENT • Settling basin •
Filtering basin
•
Seawater reservoir
• Multimedia filter (MMF) 2. BOILER WATER TREATMENT / • DESALINATION Active carbon filter (ACF) PLANT • •
Cartridge filter Primary RO
• •
Secondary RO Mixed-bed demineralizer
PROSES
FUNGSI PERALATAN UTAMA Settling Basin
Untuk menghilangkan suspended solid/partikel yang kasar dengan proses pengendapan (koagulasiflokulasi) Filter Basin Untuk menghilangkan suspended solid yang tidak terendapkan di settling basin dengan proses fltrasi menggunakan media pasir dan kerikil Reservoir tank Menampung air laut yang telah melewati flter basin Chemical raw water pump Mengalirkan raw water dari reservoir tank ke MMF
Multi Media Filter /MMF
Untuk menghilangkan zat-zat tersuspensi di dalam raw water menggunakan sand dan antracite Activated Carbon Filter /ACF Untuk menghilangkan zat-zat organik dan Klorin menggunakan karbon aktif dengan metode adsorpsi dan reaksi kimia - Cl2 + C + H2O ---- 2HCl + CO (rx.reduksi Cl2) Catridge Filter Untuk menyaring kotoran/partikel yang masih terikut dalam air HPP Pri.RO Mengalirkan raw water dari catridge ke Pri.RO
Primary Reverse Osmosis
Untuk menghilangkan Dissolved solid, zat-zat organik berukuran kecil, logam dan garamgaram (konduktivity < 300 µs/cm) Fresh Water Tank Untuk menampung produk/permeate dari Pri.RO HPP Secondary RO Mengalirkan air dari fresh water tank ke Sec.RO Secondary Reverse Osmosis Untuk menghilangkan Dissolved solid, zat-zat organik berukuran kecil, logam dan garamgaram (konduktivity < 15 µs/cm)
Middle water tank
Untuk menampung produk dari Sec.RO Middle water pump Mengalirkan air dari middle water tank ke Mixed Bed Mixed Bed Menghilangkan ion-ion dari air agar kualitasnya sesuai untuk air umpan boiler ( konduktivity < 0,2 µs/cm) Demineralized water tank Untuk menampung produk dari Mixed Bed
PARAMETER KUALITAS AIR 1. Turbidity . Outlet flter basin < 5 NTU . Outlet MMF < 1 NTU 2. Silt Density Index (SDI) < 4 3. Oksidasi Reduksi Potensial (ORP) = -200 s/d
300 mv 4. Konduktivity . Outlet Primary RO < 300 µs/cm . Outlet Secondary RO < 15 µs/cm . Outlet Mixed Bed < 0.2 µs/cm 5. SiO2 Outlet Mixed Bed < 0.02 ppm
INJEKSI BAHAN KIMIA Koagulan (PAC) : untuk mempercepat
terbentuknya flok dan membantu proses pengendapan NaOCl : untuk membunuh mikroorganisme laut yang terbawa aliran raw water (menyebabkan biofouling) Koagulan : untuk membantu proses pengendapan non settleable solid Antiscale : untuk mencegah terbentuknya scale pada membran RO NaHSO3 : untuk mereduksi kandungan Cl2 yang tersisa (dapat merusak membran RO)
CLARIFIER
Diagram Settling Basin Reaction room
Sedimentatio n room
Suspended > 0.1 mm Natural sedimentasi (Gravity) Matter : < 0.1 mm Flokulasi, coagulasi, sedimentation
Settling Basin
Particle Size Vs Settling Time Example mm
mikron
Settling Time (1 meter fall)
10.0000
10,000.0
1 sec.
Course Sand
1.0000
1,000.0
10 sec.
Fine Sand
0.1000
100.0
125 sec.
Silt
0.0100
10.0
108 min.
Bacteria - single cell
0.0010
1.0
180 hr.
Colloidal Matter
0.0001
0.1
755 days
Gravel
Size
Diagram Filter Basin
Filter Basin
PRETREATMENT
Multi Media Filter
Activated Carbon Filter
MMF & ACF
Catridge Filter
Koagulasi adalah proses destabilisasi partikel-
partikel dalam air dengan bantuan koagulan, sehingga terbentuk floc-floc yang lebih mudah diendapkan Flokulasi adalah proses pembentukan flok yang lebih besar dengan bantuan flokulan Jika flter basin telah jenuh, maka secara otomatis akan terjadi backwash dengan bantuan sistem siphon
REVERSE OSMOSIS Osmosis adalah proses berpindahnya larutan dari
konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi melalui membran semipermeable Reverse osmosis ialah proses pemurnian air dengan cara memberikan tekanan hydrostatic pada air umpan sehingga mampu menembus sel membrane permeable dan menghasilkan air murni. Metode : Penyaringan mempergunakan membrane permeabel.
Osmosis
Prinsif Reverse Osmosis (RO) : Osmosis Balik Aplikasi tekanan luar (Hydrostatic Presssure) - Aliran air menjadi terbalik : Pekat ke Murni -
Penambahan tekanan luar akan menghasilkan air produk (Permeate)
CONTOH MEMBRANE RO (Semipermeable membrane)
Ada 2 tipe membran : - Cellulose Acetat (CA) - Thin Film Composite (TFC)
1. Cellulose Acetate (CA) membrane : Bahan : Polymer Keuntungan : Biaya murah Kerugian : - Mudah rusak pada pH < 5 atau > 6.5 - Temperature operasi harus rendah - Tekanan operasi tinggi 2. Thine Film Composite (TFC) membrane : Bahan : - Polymer untuk surface skin - Polysulfone resin untuk sub layer Keuntungan : - Rentang pH luas : 3.0 ~ 7.0 - Temperature operasi lebih baik - Tekanan operasi 50% dari CA Kerugian : Biaya investasi lebih mahal
INSTALASI MEMBRANE
Istilah – istilah : Permeate/produk : adalah air yang dapat melewati membran Reject/concentrate /brine : adalah air yang tidak dapat melewati membran % salt rejection : adalah ukuran kemampuan membran mencegah lewatnya garam-garam % salt passage : adalah banyaknya garamgaram yang lolos % recovery : adalah kemampuan air dalam memproduksi air bersih (permeate) dibandingkan dengan air umpan yang masuk
Karakteristik RO Primary RO - % recovery : 40 % - Desal rate : 99 % - Konduktivity produk < 300 us/cm Secondary RO
- % recovery : 90 % - Desal rate : 98 % - Konduktivity produk < 15 us/cm
Permasalahan pada RO : Fouling Scaling Damage RO cleaning dilakukan jika : Flow permeate turun > 15 % dP naik > 15 % Desal rate turun > 15%
Primary RO
Secondary RO
DEMINERALIZER (MIXED BED)
混床简易流程图
Demineralizer proses pemurnian air dengan proses ion exchange (pertukaran ion) menggunakan bantuan resian kation dan resin anion. Dalam hal ini, ion-ion positif akan diikat oleh resin kation, sedangkan ion-ion negatif akan diikat oleh resin anion. Mixed Bed adalah salah satu aplikasi demineralisasi dimana resin kation dan resin anion dicampur dalan satu kolom. Hal ini akan meningkatkan efsiensi peralatan. Namun juga harus lebih berhati-hati pada saat melakukan regenerasi.
Regenerasi mixed dilakukan jika : Counter up mencapai 3600 m3 (40 jam operasi) Konduktivity > 0,2 us/cm SiO2 > 20 ppb Resin Kation diregenerasi menggunakan acid (HCl) Resin Anion diregenerasi menggunakan alkali (NaOH)
Mixed Bed
Kation Proses Reaksi Demineralisasi : R-(SO3H)2 + Ca+2 R-(SO3)Ca + 2 H+ R-(SO3H)2 + Mg+2
Regenerasi : R-(SO3)2Ca + 2HCl CaCl2 R-(SO3)2Mg + 2HCl
MgCl2
R-(SO3)Mg + 2 H+ R-(SO3H)2 + R-(SO3H)2 +
Anion
Reaksi Demineralisasi : R=NOH + H2SiO3
H2O R=NOH + H2CO3 H2O R(=NOH)2 + H2SO4 2H2O
R=NHSiO3+ R = NHCO3 + R(=N)2SO4 +
Regenerasi : R(=NHSiO3) + 2 NaOH
NaSiO3 + H2O
R=NOH +
TERIMA KASIH
Tambahan
Source of Water Tipe air Air Permukaan
Air tanah Air laut
TDS (ppm)
Turbidity (NTU)
200 - 400
Musim hujan : 100 – 350 Musim panas : 30 - 80
300 - 1000
15 - 20
35000 - 60000
< 10
Istilah – istilah SDI (Silt Density Index) Adalah ukuran tersumbatnya suatu membran berpori berukuran 0,45 um setelah dilewatkan sejumlah sampel pada waktu tertentu ORP (Oxydation Reduction Potensial) Adalah kecenderungan suatu spesies kimia untuk mendapatkan elektron dari spesies lain sehingga spesies tersebut mengalami reduksi
Teori Water Treatment
