Mohon pencerahan mengenai Reverse Osmosis untuk pembuatan fresh water dari air laut. Khususnya mengenai process maintain agar life time membran bisa lebih tahan lama dan awet.Pertanyaan : Usmar

Mohon pencerahan mengenai Reverse Osmosis untuk pembuatan fresh water dari
air laut. Khususnya mengenai process maintain agar life time membran bisa lebih
tahan lama dan awet.

Tanggapan 1 : YudaTomo

Pak Usmar,
Apakah sudah pakai RO atau masih penjajakan?
Di tempat saya, kita punya sea water RO & brackish water RO, dengan cap
150 m3/hr, semuanya beroperasi dengan cukup efficient dan cost effective. Treatment
tidak terlalu complicated, control juga mudah (banyak yg beranggapan bahwa treatment
RO complicated dan rentan thd gangguan, ternyata tidak kok). Life time membrane
kita sudah mencapai 4 tahun dan performance-nya masih OK (ideal life time sea
water RO membrane ~ 4 tahun).

Ada 3 type membrane yg umumnya digunakan utk RO: cellulose acetate, polyamide,
dan thin film composite polyamide membrane. Kerusakan membrane bisa disebabkan
karena kerusakan fisik spt hydraulic shock maupun karena deteriorasi membrane
itu sendiri.

Priming yg kurang sempurna pada saat start up sehingga masih ada udara terjebak
di system, umumnya menyebabkan kerusakan fisik pada O-ring connection, adaptor,
glue line, outer casing bahkan pada kasus yg parah sampai merobek membrane.

Pada saat start up, juga perlu dihindari adanya kenaikan tekanan feed (inlet)
water yg terlalu drastic. Umumnya, pada inlet RO, dipasang motorized valve yg
akan membuka perlahan/ bertahap saat start up, sehingga pressure shock bisa
diminimalkan.

Deteriorasi membrane pada dasarnya disebabkan 2 hal: hydrolysis dan fouling.

Hydrolisis terkait pada susceptibility membrane pada pH. Cellulose acetate membrane
akan mulai ter-hydrolisis pada pH > 8. Polyamide membrane tahan thd pH sampai
11. Selain itu residual chlorine juga bisa menyebabkan irreversible damage pada
membrane. Pada system RO di mana raw waternya menggunakan air yg sudah di-chlorinasi,
umumnya digunakan sodium bisulfite/ metabisulfite yg sudah diberi katalis utk
menghilangkan residual chlorine ini, sebelum feed water masuk ke
membrane. Typical limit utk chlorine adalah 0.1 mg/L utk polyamide membrane
dan 1 ppm utk cellulose acetate.

Fouling juga menentukan life time membrane. Irreversible fouling bisa terjadi
akibat akumulasi partikel2 pengotor di permukaan membrane yg tidak dapat dihilangkan
dengan metode physical maupun chemical (cleaning). Dua factor utama penyebab
irreversible fouling adalah partikel2 pengotor dengan ukuran < 5 micron dan
organic matter yg terlarut.

Reversible fouling umumnya disebabkan karena akumulasi senyawa2 inorganic spt
oksida2 besi, aluminium, dan silica yg menyebabkan scaling & deposition di
permukaan membrane. Utk mengurangi potensi scaling ini, raw water pH bisa di-control
(diturunkan) sehingga kelarutan bahan2 spt CaCO3, CaSO4, Mg(OH)2, dll tidak terlewati.
Selain menyebabkan irreversible fouling, organic matter baik colloidal maupun
yg awalnya terlarut juga bisa menyebabkan reversible fouling.
Biological fouling yg timbul karena tumbuhnya slime di permukaan membrane juga
dapat terjadi.Utk mengontrol biological fouling ini, selain dengan chlorinasi,
injeksi biocide (biasanya berbasis DBN PA) secara intermittent (misalnya tiap
minggu) juga sangat membantu. Untuk meminimalkan problem fouling ini, raw water
perlu di pre-treatment dulu menggunakan coagulant/ flocculant, media filter, dan
cartridge filter. Sehingga potensi fouling bisa diminimalkan. Silt Density Index
(SDI), umumnya digunakan sbg nilai acuan empiris utk mengukur seberapa besar potensi
feed water tsb menyebabkan fouling ke RO membrane. SDI diukur dengan memonitor
laju plugging saat feed water dengan tekanan 2 bar dilewatkan pada suatu membrane
filter 0.45 micron. Nilai SDI sebaiknya dijaga < 4.

Untuk meng-combat fouling, physical maupun chemical cleaning dapat dilakukan.
Physical cleaning umumnya dengan high velocity water flushing. Sementara chemical
cleaning menggunakan tahapan serie acid-alkaline-desinfectan, dimana pemilihan
tahapan cleaning maupun ingredient chemical yg digunakan sangat bergantung pada
sifat/ penyebab fouling. Utk mengetahui ini, saat2 awal perlu dilakukan membrane
autopsy utk mengetahu sifat/ penyebab fouling serta Jar Test utk pemilihan chemical
yg tepat. Saat ini product2 chemical yg ready to use sdh banyak tersedia di
pasar, jadi kita nggak perlu report lagi mem-formulasi sendiri. Kalau mau coba2
formulasi sendiri, banyak acuan yg bisa digunakan (see: www.membranes.com).

Acuan performance dari RO system sendiri pada dasarnya sbb:
– Percent recovery
– Salt passage
– Pressure diff between inlet – outlet.
Performance ini perlu dimonitor & di-trend utk mengetahui apakah performance
RO system kita masih baik, menentukan kapan diperlukan cleaning, serta menyimpulkan
seberapa efektif kita telah me-maintain membrane kita.

Tanggapan 2 : M Nugroho

Saya dengar RO kurang bisa memurnikan air laut dari mineralnya jika dibandingkan
dengan desalinasi. Apakah benar? Apakah sesuai jika air laut hasil olahan RO
dipakai untuk feed unit Demin untuk kemudian jadi umpan HP boiler (P~100bar).

Tanggapan 3 : YudaTomo

Pak MN,
Kalo yg dimaksud dengan unit desalinasi di sini menggunakan evaporation process,
saya pikir RO cukup compatible. Di kebanyakan power plant-nya PLN menggunakan
evaporator utk desalinasi, di tempat kami menggunakan RO utk desalinasi. Product
keluaran evaporator maupun RO ini yg selanjutnya sebagai feed water mixed bed
exchanger utk memproduksi demin water. Saya bandingkan, utk kualitas hasil olahan
keduanya mirip2, yg mungkin berbeda adalah capital cost dan operational cost
-nya. Sebagai ilustrasi, tahapan proses WTP di tempat kami sbb (di dalam
kurung adalah nilai conductivity dalam microS/cm):

Sea Water (50’000) –> Sea Water RO –(500) –> Make up/brackish water
RO –(10 ) –> Mixed bed ion exchanger –(< 0.25 )–> Boiler Make up

Kemungkinan alternative menggunakan evaporator desalination:
Sea Water (50’000) –> evaporator desalination — (10 ) –> Mixed bed
ion exchanger –(< 0.25 )–> Boiler Make up

Capital cost evaporator > RO
Operational cost RO relative > evaporator.

Tanggapan 4 : Bayu

Dear Pak Yuda, Pak MN dan Pak US_m4r.

Memang pengolahan air ini relative sekali bapak2, maksudnya kita harus tahu
dulu penggunaan-nya (spt di PLN), dimana ?, untuk apa ?, lokasi pengolahan dan
masih banyak lagi. kembali ke pertanyaan awal jika pilihan kita jatuh menggunakan
proses
RO, maka selanjutnya jenis air yang akan diolah ini spt apa ??, karena harus
ada treatment awal seblum memilih jenis membran yang cocok (dari segi harga
atau proses-nya), setahu saya dapat dibagi menjadi 4 jenis berdasarkan konstruksinya
(tubular, spiral, plate and frame, satu lagi saya lupa), masing2 ada kelebihan
dan kekurangan-nya, namun yang banyak digunakan biasaya jenis spiral (salahsatunya

bisa di cuci ulang) karena terkait cost dan reliability-nya juga cukup bagus,
perpipaan yang digunakan pada sistem ini biasanya PVC tapi ada juga yang SS
316L,dst…
Untuk Maintenance yang di pertanyakan US_m4e ini harus melihat dulu beberapa
hal diatas,, sayang datanya kurang lengkap, mungkin klo datanya lebih lengkap
(jenis membran-nya,kandungan air umpannya, pre treatment-nya dan data2 yang
lebih mendukung), bapak2 yang lain saya kira lebih bisa membantu untuk memberi
masukan, terutama Pak Yuda dengan pengalamannya saya kira bagus untuk di share
Pak, karena tempat saya bekerja beberapa plant-nya menggunakan metoda RO juga.

Tanggapan 5 : Yudatomo (file : ro)

Saya sependapat dengan pak Bayu.
Pemilihan system apa yg paling sesuai memang bergantung pada beberapa
factor, kalau boleh saya sebutkan sbb (kalau kurang mohon yg lain bisa
menambahkan):
1. Typical kualitas raw water
2. Product water requirement
3. Spare & Chemical Availability
4. Capital cost available & pertimbangan business lainnya.
Utk kualitas raw water, kalau kita perbandingkan antara RO dengan Evaporator
pada dasarnya compatible satu sama lain. Yang membedakan mungkin pada problem
microorganism (MO) growth. Dengan sistem evaporator, karena air akan melewati
suatu proses pemanasan, praktis problem MO sangat minimum. Sementara pada system
RO yg menggunakan raw water dengan potensi MO growth tinggi (spt air laut, air
sungai), MO growth seringkali menjadi problem yg sangat mengganggu karena menyebabkan
biological fouling (permukaan membrane tertutup slime MO).

Perlu diingat, bahwa sekali MO growth ini tidak terkontrol, remedy action-nya
akan sulit. Sederhananya MO tumbuhnya dari 1 jadi 2, 2 -> 4, 4 -> 8, …dst
(tidak seperti manusia ya !). Mereka bisa tumbuh di piping, media filter (spt
anthracite, carbon active, sand), cartridge filter, tangki2 .. sehingga waktu
meng-combat harus menyeluruh. Pada kasus yg sudah parah, shock chlorination selama
beberapa jam perlu dilakukan. Tetapi harus hati2, air yg di shock chlorination
ini harus di dump sebelum masuk membrane, karena membrane tidak susceptible thd
chlorine. Untuk control MO growth, di tempat saya, kita control colony MO pada
level 20 col/ml sebagai batasan max, dengan intermittent dosing biocide berbasis
DBN PA.

Organic matter di raw water, baik berupa colloidal maupun suspended matter
adalah penyebab utama problem fouling di permukaan RO membrane (demikian juga
saya pikir di heat transfer surface evaporator). Utk mengatasinya, bisa dilakukan
treatment dengan coagulant & flocculant, utk kemudian dilewatkan proses
clarification, DAF, atau difiltrasi dengan media filter dan cartridgen filter.
Perlu diperhatikan bahwa banyak coagulant yg tersedia, spt FeCl3, Fe(SO4) dll
bisa malah
berkontribusi pada kasus2 kegagalan membrane karena iron fouling. Oleh karena
itu,konsentrasi Fe (baik yg terlarut maupun tersuspensi) harus dikontrol. Satu
lagi, membrane bersifat negative charge, sehingga jika digunakan coagulant yg
bersifat cationic secara excessive, malah akan malah mem-fouling membrane.

Secara keseluruhan, utk melihat apakah pre-treatment kita sudah efektif atau
belum, test SDI (Silt Density Index) bisa dilakukan rutin (misalnya daily).
Nilai SDI sebaiknya dijaga < 4. (Ditempat kami, kita jaga< 2.5). Pengotor2
inorganic, spt silica, CaCO3, CaSO4, Mg(OH)2 adalah penyebab utama problem scaling
di permukaan membrane. Pencegahannya adalah dengan menjaga agar keberadaan mereka
tidak melebihi nilai solubility-nya. Umumnya cara yg dilakukan adalah dengan
menaikkan nilai solubility senyawa2 inorganic tsb, dengan injeksi HCl atau H2SO4
utk menurunkan pH (~6.5) dan penambahan anti-scalant, utk scaling inhibitor
(dibuktikan dengan inhibitation test).

Product water requirement. Tergantung utk aplikasi apa. Sebagai ilustrasi, kalau
product RO ini akan kita pakai sbg Feed Mixed Bed demineralizer, tinggal di
design berapa tahap RO yg diperlukan, dan dipilih type membrane yg sesuai utk
memenuhi requirement kualitas Feed water mixed bed demineralizer. Cukup flexible
kok, pilihan design dan product yg tersedia. Kalau data/ informasi lebih lengkap
dan lebih
specific, mungkin saya bisa bantu.