Water treatment plant adalah sistem pengolahan air yang berfungsi untuk mengolah air baku (bersumber langsung dari alam) menjadi air bersih sesuai standar yang diinginkan.

Parameter unit water treatment plant

Parameter yang berlaku pada unit ini adalah parameter fisik, kimia, dan biologi. Tiga parameter tersebut yang nanti menjadi acuan dalam menentukan standar air (output water treatment plant).

Parameter fisik

Parameter fisik dapat diketahui panca indera seperti sentuhan, rasa, penciuman, serta penglihatan. Hal ini meliputi turbidity (kekeruhan), warna, bau, suhu, dan rasa. Untuk dapat mencapai parameter tersebut, biasanya memakai sistem pengolahan sedimentasi (pengendapan), filtrasi, dan desinfektan.

Parameter kimia

Parameter kimia berupa meminimalkan kandungan senyawa kimia yang ada di dalam air sesuai standar yang diinginkan. Kandungan senyawa yang sering ditemukan di dalam air adalah Fe, Mn, Ca, Mg, Na, SO4, dan CO3. Kandungan tersebut dapat diminimalkan atau dihilangkan dengan metode filtrasi dengan media tertentu misalnya sistem Reverse Osmosis atau Demineralizer dan Softener.

Parameter Biologi

Parameter biologi biasanya dilihat berdasarkan adanya mikroorganisme yang ada di dalam air. Bila jumlah mikroorganisme sangat banyak, maka harus dihilangkan dengan melakukan injeksi Chlor. Namun, dapat juga menggunakan sistem UV, atau Ozone (O3).

Dengan kata lain, water treatment plant sesungguhnya merupakan unit pengolahan air  untuk mengurangi dan menghilangkan kadar pengotor atau impurities di dalam air. Sehingga dapat memenuhi syarat-syarat mutu air yang diperlukan dalam penggunaannya.

Jenis-jenis pengotor atau impurities yang sering terdapat dalam air berupa padatan tersuspensi (lumpur), padatan tidak larut (pasir, sampah), gas terlarut (O2, CO2, H2S), Mikroorganisme (ganggang, bakteri), dan garam-garam terionisasi. Oleh sebab itu, unit pengolahan air dibutuhkan untuk mengubah air baku menjadi air bersih sesuai standar baku mutu.

Syarat mutu air (produk) untuk dikonsumsi:

• Tidak berwarna (jernih)
• Tidak berbau (netral)
• Tidak mengandung zat-zat berbahaya (bakteri)

Syarat mutu air untuk umpan boiler:

• pH 10.5 – 11.5
• TDS 2000 mho
• Silica max. 125 ppm
• Alkali 500 – 800 ppm
• Sulfit 30 – 80 ppm
• Conductivity <0,3 μs

Sistem water treatment plant

Secara umum, water treatment plant terbagi menjadi dua jenis sistem yang saling terhubung, yaitu sistem pre-water treatment plant dan demineralizer plant.

Sistem pre-water treatment plant, unit-unit yang beroperasi secara umum adalah clarifier, sand filter, reservoir tank, portable water tank, filter water reservoir, recycle tank, serta slurry tank.

Lalu, demineralizer plant yang difokuskan untuk membuat air umpan boiler yang nantinya diubah menjadi steam memerlukan unit activity carbon filter, cation exchanger, degasifier,anion exchanger, dan mix bed. Sehingga air yang keluar dari outlet produk sesuai dengan standar umpan boiler.

1. Pre-water treatment plant

Pada proses sistem pre-water treatment plant, air baku yang dipompakan akan masuk clarifier sebagai tahap awal pengolahan air. Di dalam clarifier terjadi proses koagulasi, flokulasi, dan sedimentasi untuk memisahkan air dari zat padat yang tersuspensi.

Untuk mempercepat proses tersebut, biasanya pada bagian inlet diinjeksikan bahan-bahan kimia yaitu alum sulfat, chlorine, caustic soda, dan coagulant aid secara terpisah. Tujuannya agar tidak membuat bahan-bahan sebelumnya menggumpal satu sama lain.

Air yang telah melalui proses akan keluar melalui parit yang ada di sekeliling dinding clarifier (overflow) dan masuk ke dalam wadah pengumpul untuk disalurkan ke sand filter. Sedangkan endapan lumpur akan keluar melalui bagian bawah dan masuk ke slurry tank untuk dikirim ke pembuangan limbah cair.
 

Fungsi dari bahan-bahan kimia yang diinjeksikan ke clarifier yaitu:

• Alum Sulfat (Al2(SO4)3)

Alum sulfat berfungsi untuk membentuk gumpalan dari partikel-partikel yang tersuspensi di dalam air. Bila Alum sulfat kontak dengan air, maka terjadi hidrolisa yang menghasilkan aluminium hidroksida (Al2(SO4)3) dan asam sulfat.

Gumpalan Al(OH)3 yang berupa koloid akan mengendap bersama kotoran lain yang ada di dalam air. Dan H2SO4 akan mengakibatkan air bersifat asam. Oleh sebab itu penambahan Alum tergantung pada tingkat kekeruhan (turbinity) dan laju aliran air baku.

• Caustic Soda (NaOH)

Fungsi  dari Caustic adalah untuk menetralkan asam akibat reaksi sebelumnya. Konsentrasi NaOH yang ditambahkan tergantung dari tingkat keasaman air. Jumlah pH yang diharapkan antara 10.5-11.5.  Reaksi yang terjadi di clarifier:

• Chlorine

Penambahan Clorin berfungsi untuk mematikan mikroorganisme yang ada di dalam air. Selain berbahaya untuk manusia, mikroorganisme juga membentuk lumut dan mengganggu proses selanjutnya.

Coagulant Aid (polymer)

Coagulant Aid bertujuan untuk mempercepat proses pengendapan. Dengan penambahannya akan mengikat gumpalan partikel-partikel kecil menjadi gumpalan yang lebih besar (flok)  sehingga lebih mudah mengendap.

Clarifier sendiri dilengkapi dengan pengaduk dan sikat yang bekerja secara kontinu. Pengaduk berfungsi mempercepat terjadinya penggumpalan lumpur dengan kecepatan putaran 1,05-4,2 rpm. Sedangkan sikat berfungsi untuk mencegah agar gumpalan lumpur tidak menumpuk di dasar Clarifier. Sikat sendiri bekerja pada kecepatan 0,033 rpm.

Air dari outlet clarifier akan langsung masuk ke unit sand filter dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Pada unit ini menggunakan pasir sebagai media penyaring dan disusun berdasarkan ukurannya.

Pasir yang berukuran besar berada di atas dan semakin ke bawah ukurannya semakin kecil. Sand filter bekerja secara kontinu. Apabila daya serap mulai berkurang (jenuh) maka akan dilakukan pencucian  (backwash).

Air yang keluar dari sand filter merupakan air bersih yang tidak memiliki partikel-partikel tersuspensi di dalamnya. Selanjutnya, air tersebut masuk ke reservoir tank sebagai penampung sementara, sebelum nantinya dipompa menuju portable water tank (air bersih), filter water reservoir (backwash, fire hydrant), dan recycle tank (umpan demineralizer).

2. Unit Demineralizer Plant

Unit demineralizer plant adalah sebuah  sistem pengolahan lanjutan dari pre-water treatment plant untuk menghasilkan air  bebas mineral, sehingga memenuhi syarat sebagai air umpan boiler yang akan di ubah menjadi steam.

Dengan kata lain, demineralizer plant berfungsi untuk menghilangkan garam-garam terlarut didalam air. Garam tersebut berikatan dalam bentuk ion positif (cation) dan ion negatif (anion).

Unit-unit yang terdapat di demineralizer plant adalah:

• Activated Carbon Filter
• Cation Tower
• Degasifier
• Anion Tower
• Mix Bed Polisher

Karbon Aktif

Unit karbon aktif bertujuan menyerap gas CO2 dan zat-zat organik yang ada di dalam air. Penyerapan tersebut dilakukan dengan sistem adsorpsi oleh karbon aktif yang ada di dalamnya. Tujuan dari penyerapan gas CO2 dan zat-zat organik tersebut untuk menghilangkan sisa residu klorin yang terlewatkan dari sand filter, sebelum masuk ke unit sistem pertukaran ion.

Sistem kerja dari karbon aktif hampir sama dengan unit sand filter, hanya saja ada perbedaan pada penggunaan unsur penyaring . Apabila daya serap dari karbon aktif sudah mulai melemah, maka  harus dilakukan backwash.

Cation Tower

Cation Tower berfungsi menghilangkan unsur-unsur logam yang berupa ion-ion positif yang terdapat di dalam air. Cara menghilangkan ion tersebut dengan pertukaran ion menggunakan resin cation R-SO3H (tipe dowex upcore mono A-500) yang bersifat asam kuat.

Cara kerjanya adalah, air dilewatkan melalui inlet bagian bawah vessel hingga terjadi pengikatan ion-ion logam, dan keluar melalui bagian outlet vessel yang ada di atas.

Resin yang bekerja secara kontinu akan mengalami kejenuhan. Oleh karena itu, dibutuhkan regenerasi hingga resin menjadi aktif kembali. Regenerasi tersebut dapat dilakukan dengan penambahan H2SO4 pada resin.

Degasifier

Degasifier berfungsi untuk menghilangkan gas CO2 yang tertinggal di dalam air. Proses ini berlangsung pada tekanan vakum 740 mmHg dengan bantuan dari steam ejector. Untuk memperluas bidang kontak antara air, maka dibantu dengan netting ring sebagai medianya dengan reaksi kimianya adalah.

Anion Tower
 
Air yang keluar dari outlet Degasifier dipompa masuk ke dalam anion tower melalui bagian bawah vessel. Tujuannya adalah untuk mendapatkan air bebas asam. Di anion tower sendiri menggunakan resin R=NOH (tipe dowex upcore mono C-600) yang bertugas mengikat ion-ion negatif yang terdapat di dalam air.
 

Reaksi di atas menghasilkan H2O. Oleh karena itu, air yang keluar dari outlet selalu bersifat netral dan memiliki conductivity 3µΩ. Apabila resin telah mengalami kejenuhan, maka dapat diregenerasi menggunakan NaOH.

Mix Bed Polisher

Untuk memastikan air yang akan menjadi umpan boiler bebas dari ion-ion mineral dibutuhkan unit Mix Bed Polisher. Pada unit ini, resin yang digunakan adalah resin kation dan anion. Target utamanya adalah menghilangkan sisa kation dan anion terutama natrium dan sisa asam sebagai senyawa silica.

Cation:

Anion:

Untuk regenerasi resin yang telah jenuh maka menggunakan H2SO4 dan NaOH, dengan reaksi.