Kamis, 25 Februari 2010

PEMANTAUAN KUALITAS AIR DAN UAP PADA EKSTERNAL TREATMENT SYSTEM

PEMANTAUAN KUALITAS AIR DAN UAP PADA EKSTERNAL TREATMENT SYSTEM
Untuk mendapatkan air yang memenuhi syarat untuk keperluan operasi dalam suatu PLTU, maka diperlukan air yang bebas dari kontaminan - kontaminan yang dapat menimbulkan masalah korosi dan deposit pada peralatan utama. Hal ini bertujuan agar peralatan tahan lama, pencapaian efisiensi proses, menjamin keselamatan kerja, dan diperoleh kualitas produk yang baik.Parameter-parameter yang dapat menimbulkan masalah pada peralatan maupun proses dan harus dikontrol keberadaannya di PLTU Suralaya, yaitu :
1. pH (Eksponen Hydrogen / derajat keasaman air). pH yang terlalu tinggi ataupun terlalu rendah akan menyebabkan terjadinya kerak. Pada pH tinggi juga dapat menyebabkan busa.
2. Kandungan Silika (SiO2). Silika dapat larut pada air dan uap pada tekanan dan suhu tinggi. Silika dapat menyebabkan deposit (kerak) tipis yang sulit di hilangkan di pipa-pipa boiler dan pipa uap. Hal tersebut dapat mengakibatkan pemanasan yang terlokalisasi, sehingga perpindahan panas yang terjadi tidak optimal. Silika yang terbawa uap akan mengendap pada suhu rendah di blade turbin sehingga turbin terrsumbat dan berkurang efisiensinya. Silika dapat di hilangkan cara distilasi, demineralisasi, dan blowdown.
3. Gas terlarut berupa O2 dan CO2 pada air dapat menyebabkan terjadinya korosi pada pipa-pipa. Hal ini dapat diatasi dengan cara deaerasi, oxygen scavenger, netralisasi basa.
4. Kandungan Chlorine yang didapatkan dari Cl- sebagai unsur dari air laut (NaCl) dapat mengakibatkan terbentuknya endapan dan menyebabkan potensi korosi. Kandungan chlorine ini dapat dikurangi dengan destilasi, demineralisasi, dan blowdown.
5. Zat Padat Terlarut (Total Dissolved Solid) adalah suatu jumlah zat-zat padat seperti silika dan garam yang terlarut dalam air. Silica dan garam dapat menyebabkan foaming dan carry over, yaitu terbawanya zat padat terlarut bersama uap ke turbin dan superheater. Dampak lanjut dari carry over juga dapat menyebabkan terjadinya korosi.
6. Kesadahan atau kemampuan air untuk mencegah terbetuknya busa pada sabun dan ditunjukkan oleh kandungan garam-garam dari Ca dan Mg pada air tersebut. Air sadah dapat menyebabkan kerak pada boiler karena terjadinya pemanasan.


Kesadahan dapat bersifat sementara dan tetap. Kesadahan sementara adalah kesadahan yang disebabkan karena adanya kandungan garam Ca dan Mg dalam bentuk bikarbonat (HCO3-). CaCO3 yang terbentuk dapat mengendap karena adanya pemanasan sehingga dapat dipisahkan. Sedangkan kesadahan tetap adalah kesadahan yang disebabkan karena adanya kandungan Ca dan Mg dengan sulfat (SO42-) dan klorida (Cl-). Sifat sadah tersebut tidak dapat dihilangkan dengan pemanasan seperti di kesadahan sementara, sehingga perlu dilakukan treatment.
7. Conductivity (daya hantar listrik). Kemampuan suatu larutan untuk menghantarkan listrik disebabkan karena adanya garam-garam yang terkandung pada air laut sebagai air baku.Karena adanya conductivity maka dapat pula terjadi korosi karena adanya arus listrik. Sifat ini dapat dihilangkan dengan demineralisasi dan blowdown.









Gambar 1. Diagram Eksternal Treatment

I. Desalination Plant
Desalinasi adalah peralatan yang dipergunakan untuk menghilangkan kandungan garam (salt) atau memurnikan air laut (sea water) menjadi air tawar. Pada produk desalinasi ini parameter yang harus di jaga antara lain pH, conductivity, kadar SiO2, dan kadar Cl.
a. Non Thermal Desalination
Proses desalinasi dengan menggunakan membran semi permeabel, dikenal dengan proses Reverse Osmosis.
b. Thermal desalination
Proses desalinasi dengan prinsip perubahan fasa air berdasarkan perbedaan titik didih dengan metode destillasi-kondensasi. Thermal desalination ialah proses untuk memurnikan air laut (sea water) dengan prinsip perubahan fasa air menggunakan metode destillasi-condensasi. Product Thermal desalination disebut air destillate atau fresh water. Pada prinsipnya, pada proses distilasi air laut akan dipanaskan hingga terbentuk uap air, yang kemudian akan dikondensasikan hingga terbentuk produk berupa air tawar. Sedangkan sisa air yang tidak teruapkan adalah air dengan kandungan garam jenuh dan akan dibuang kembali ke laut. Parameter conductivity biasanya menjadi acuan untuk mengetahui kualitas air produk yang dihasilkan pada proses desalinasi. Proses destilasi akan menghasilkan air tawar yang mempunyai konduktivitas sekitar 10 µmhos/cm.
Proses destilasi air laut terdiri dari 3 metoda :
1. Multi Effect
2. Multistage Flash
3. Vapor Compression
Pada PLTU Suralaya proses desalinasi menggunakan Multi Stage Flash Evaporator (MSF system), suatu proses thermal desalination dengan tipe cross tube yang dirancang untuk memproduksi fresh water (air distillate) 130 m3/jam per unit pada seting beban (load setter) 100%. Namun pada kenyataannya saat ini desalination plant hanya mampu melayani 90 m3/jam per unit. Di PLTU Suralaya terdapat 3 unit Desalination Plant yaitu Unit Desalt A, Desalt B dan Desalt C. Dua unit desal beroperasi dan satu unit berfungsi sebagai back up dan masing-masing memiliki 20 stage. Selain itu desalination juga dilengkapi dengan acid cleaning system untuk membersihkan kerak di dalam heat exchanger system.
Gambar 2. Skema Heat Rejection MSF
Air laut dari water intake disupply dengan Desalt Supply Pump (DSP). Unit 1-4 mempunyai 3 DSP, sedangkan unit 5-7 mempunyai 1 buah DSP. Lalu dialirkan menuju heat rejection pada condensation tube stage 20 hingga melewati stage 18. Sebagian kecil air dialirkan menuju steam ejector sebagai pendingin. Pada heat rejection, air umpan juga berfungsi sebagai pendingin uap air pada ruang kondensasi setiap stage sehingga pada air laut ini terjadi pemanasan awal air laut dan temperatur air laut meningkat menjadi ± 37ºC. Setelah mengalami pemanasan awal tersebut air masuk ke last stage brine sebagai make up water bercampur dengan sisa brine dari stage 20 dengan set point level indikator berkisar 53-55% dan laju alirnya ± 300 m3/jam. Air laut dalam last stage brine sebagian di blowdown dengan blowdown pump dan sebagian disirkulasikan sebagai pendingin brine panas pada awal stage, sebelum masuk ke brine heater. Blowdown berfungsi untuk mengurangi kepekatan kadar garam dalam brine di last stage brine yang disebabkan sisa brine dari stage 20 yang sebagian besar airnya telah teruapkan. Karena pada blowdown terjadi pengurangan level air, maka perlu dilakukan water make up dengan menggunakan air laut. Kebutuhan make up water untuk unit 1-4 sebesar 20 ton/jam/unit, sedangkan unit 5-7 membutuhkan make up water sebanyak 15 ton/jam/unit.
Pada make up water dilakukan penginjeksian anti foam dan polyphosphate. Anti foam berfungsi untuk mencegah terbentuknya busa ketika ditiupkan pada flash chamber yang akan menyebabkan terjadinya carry over. Sedangkan polyphosphate berfungsi sebagai anti scale untuk mengikat silica penyebab kerak pada Heat Transfer Tubes Brine Heater Dan Evaporator.

Gambar 3. Skema Heat Recovery MSF
Setelah ditambah water make up, brine disirkulasikan menuju heat recovery section pada stage 17 dengan menggunakan brine recirculating pump (P=1,8 km/cm2; laju alir ± 1300 m3/jam). Brine mengalir dalam condensation tube stage 17 hingga stage 1. Pada saat ini air mengalami perpindahan panas dengan air yang keluar dari brine heater sehingga temperatur mencapai ± 75ºC. Kemudian air masuk ke dalam brine heater. Dalam brine heater media pemanas yang digunakan adalah steam. Steam tersebut mula-mula bersuhu 230 °C, lalu masuk ke dalam desuperheater untuk menurunkan suhunya menjadi 100 °C. Steam tersebut kemudian masuk ke dalam brine heater untuk memanaskan brine. Brine yang dipanaskan dalam brine heater keluar dengan suhu 90ºC lalu masuk ke ruang evaporator stage1. Di dalam ruang evaporator terjadi penguapan dan terjadi kontak dengan brine dingin sehingga terjadi kondensasi dimana uap dan kondensatnya dipisahkan dengan demister.
Gambar 4. Skema Keseluruhan MSF
Brine kemudian dipanaskan pada brine heater dengan temperatur 100ºC. Brine heater adalah alat yang berfungsi untuk memanaskan air laut yang disirkulasikan dari last brine heater hingga suhu ± 90 °C untuk selanjutnya dilakukan evaporasi di flash evaporator. Panas yang digunakan berasal dari steam yang dicerat dari auxiliary boiler ataupun unit. Air kondensat hasil kondensasi steam dikembalikan ke deaerator unit PLTU.
Di dalam flash evaporator, proses dijaga dalam tekanan yang rendah (vacuum) oleh ejector sehingga air laut/brine dapat menguap pada temperatur yang rendah (-750 mmHg). Ejector, terdiri dari 2 tingkat. Tingkat pertama di hubungkan dengan system venting evaporator di stage 20. Sedangkan tingkat 2 dihubungkan dengan system venting ke evaporator stage 1, 2, 3. Pada start up desalt, desal vacuum dinaikkan dengan hogging ejector untuk mempercepat kenaikan vacuum. Bila vacuum sudah < -600 mmHg maka vacuum dipindah ke main ejector. Karena alasan itulah keadaan paling vacuum atau yang paling rendah tekanannya adalah pada stage 20, karena pada stage 20 temperatur brine lebih rendah dari brine pada stage sebelumnya.
Uap air yang terbentuk kemudian dikondensasikan dengan dikontakkan dengan air laut dingin yang belum melalui brine heater secara counter current. Air distillate yang dihasilkan ditampung dalam box distillate kemudian dialirkan menuju Fresh Water Tank (FWT) untuk kemudian digunakan sebagai service water atau dilakukan pengolahan lanjutan untuk mendapatkan air demineralizer. Jalur keluar air distilat dilengkapi dengan sensor konduktivity yang dimonitor secara kontinyu, sinyal konduktivity yang tinggi akan merubah posisi saklar dan katup akan membuang produk tersebut sehingga tidak bercampur dengan air berkualitas baik di dalam FWT.
Untuk melihat efisiensi desalt plant, dapat dilihat dari nilai Gain Output Ratio (GOR).
Gain Output Ratio (GOR) :




Wd = product water flow
Ws = steam flow to desalt kg/jam
Wc = condensate flow rate
Rc = Density condensate
Wse = Steam ejector

Pada desalt plant, diambil sample destilate (air tawar) dan kondensat water (kondensat steam heater) untuk di cek pH, SiO2, Cl-, dan specific conductifitynya (°K).
Pada desalt plant, sering dapat terjadi masalah konduktivity yang tinggi. Hal itu dapat disebabkan karena berbagai kemungkinan, yaitu:
• Kurangnya injeksi anti foam yang dapay menyebabkan carry over sehingga garam dapat terbawa uap hingga ke destilat.
• Tingginya level brine dalam stage sehingga demister terendam.
• Demister rusak sehingga brine terbawa uap dan ikut tertampung bersama distilat.
• Bocornya kondensor sehingga air laut yang berfungsi sebagai pendingin mencemari distilat.

NO PARAMETER BATASAN
100 % SATUAN
1 Sea Water Make Up Flow 412 T/H
2 Recirculating Brine Flow 1631 T/H
3 Last stage Brine Level 50 %
4 Distillate Outlet Box Level 50 %
5 Brine Heater Condensate Level 50 %
6 First Stage Brine Level 50 %
7 Auxilary Steam Pressure 20 Kg/cm2
8 Ejector Steam Pressure 12,5 Kg/cm2
9 Sea Water Supply Pressure 4 Kg/cm2
10 Last Stage Evaporator Pressure 760 mmHg
11 Heat Recovery Inlet Brine Pressure 8,5 Kg/cm2
12 Brine Heater Steam Pressure 4 Kg/cm2
13 Brine Recirculating FCV Diff Pressure - -
14 Heat Rejection Outlet Sea Water Temperature 39 oC
15 Brine Heater Outlet Brine Temperature 90 oC
16 Brine Heater Steam Temperature 100 oC
17 Sea Water Supply Temperature - -
18 Heat Rejection Outlet Sea Water Temperature 39 oC
19 Brine Recirculating Pump Disch Temperature 9 Kg/cm2
20 Distilate Total Flow 131 m3
21 Condensate Total Flow 16 m3
22 Recirculating Brine Conductivity 75000 µs/cm
23 Distilate Conductivity 20 µs/cm
24 Condensate Conductivity 20 µs/cm
25 Sea Water Supply Flow 1665 T/H
26 Make Up Water Supply Flow 412 T/H
27 Brine Blowdown Flow - -
28 Recirculating Brine Flow 1631 T/H
29 Distilate Flow Product 131 T/H
30 Condensate Flow Product 16 T/H
31 Condensate Temperature 95 oC
32 Brine Heater Outlet Brine Temperature - -
33 Brine Heater Sheell Temperature 100 oC
34 Brine Heater Inlet Brine Temperature 85 oC

Gambar 5. Start Up Desalination Plant

Gambar 6. Shut Down Desalination Plant


Gambar 7. DSP unit 1-4 Gambar 8. DSP unit 5-7

Gambar 9. Blowdown Pump Gambar 10. Brine Recirculating Line
Pada acid cleaning digunakan larutan HCl. Pada awalnya HCl yang digunakan mempunyai konsentrasi 32%, kemudian diencerkan menjadi 4%. HCl tersebut kemudian ditampung dalam Acid Cleaning Tank (Cap 12,3 m3).


Gambar 11. Acid Cleaning Tank

II. Reverse Osmosis (RO)
Reverse osmosis adalah suatu proses pemurnian air dimana air umpan diberikan tekanan untuk melawan tekanan osmotik melalui membran semi permeable. Tekanan yang diberikan harus lebih besar dari tekanan osmotiknya sehingga proses pemisahan air laut dari impuritisnya dapat berlangsung dan menghasilkan air murni. Reverse osmosis merupakan kebalikan dari proses osmosis yang terjadi secara alami, yaitu proses pemisahan air dari konsentrasi pekat menjadi konsentrasi encer melalui suatu membran semi permeable. Membran yang banyak digunakan adalah jenis spiral wound, yang terbuat dari material selulose asetat, polysulfone, aromatic polyamide, dan composite.
Keuntungan RO diantaranya :
a. Penggunaan energi yang jauh lebih rendah dibanding proses destilasi karena tidak ada perubahan fasa, pemakaian energinya hanyalah energi untuk menggerakkan pompa.
b. Peralatan dan perawatannya mudah dan murah, karena proses terjadi pada suhu normal sehingga memperkecil problem-problem karena kerak dan korosi.
c. Area yang dibutuhkan relatif sedikit.
d. Sistem dapat dibuat modular, sehingga dpt dioperasikan sesuai kebutuhan.
e. Harga investasi lebih murah.
Kelemahan RO diantaranya :
a. Membran sangat sensitif terhadap fouling sehingga dilakukan proses pre treatment untuk menghilangkan senyawa organik dan total suspended solid (carbon actif, sand filter, clarifier, koagulan, injeksi asam, dll).
b. Untuk mendapatkan air dengan TDS < 100 ppm perlu dilakukan 2 pass system (2 stages).
c. Membran tidak dapat dioperasikan pada temperatur tinngi.
d. Umur teknis membran 2-3 tahun (tergantung penanganan).
Sistim RO di PLTU Suralaya dirancang untuk memproduksi air tawar (desalinated water) 2x40 m3/jam. Tujuannya untuk membantu (sebagai back-up) apabila desalination tidak mampu untuk memproduksi air dengan kapasitas sesuai keperluan sistim PLTU. Berikut ini adalah bagian-bagian yang ada dalam system RO.
a. Automatic Filter (Arkal). Filter ini bertujuan untuk memisahkan padatan tersuspensi dengan ukuran >100 mikron. Di dalam arkal digunakan disk filter. Air laut awalnya mempunyai 35,000 ppm TDS, sedangkan air sungai mempunyai 1500 ppm TDS. Arkal mempunyai kapasitas 143 m3/jam, terdiri atas 2 unit yang masing-masing terdiri dari 6 pasang modul. Air yang lolos dari Arkal ditampung dalam Sea Water Tank (SWT) kemudian dialirkan dengan Sea Water Feed Pump (SWFP) menuju Ultra Filtration. Arkal dapat melakukan pencucian dengan cara backwash secara otomatis. Prinsip kerja otomatisasi memanfaatkan perbedaan tekanan air masuk dan keluar, juga dapat diseting berdasarkan waktu. Apabila filter kotor dengan mengindikasikan besarnya perbedaan tekanan air masuk dan air keluar filter, maka secara otomatis control panel akan memerintahkan pencucian selama 30 detik, yaitu 20 detik backwash dan 10 detik untuk berpindah modul.
Gambar 10. Diagram Alir Step A (Arkal)


Gambar 11. Diagram Alir Step B

b. Ultra Filtration (UF). Filter ini memisahkan partikel dengan ukuran >0,001 mikron dan berkapasitas 125 m3/jam. PLTU Suralaya memiliki 2 unit UF. Turbiditas air yang keluar dari UF ini mencapai <0.5 NTU (number of turbidity unit). Setelah itu air kemudian ditampung pada UF Permeate Tank dengan kapasitas 100 m3.


Gambar 12. Diagram Alir Step C (Ultra Filtration)
c. Catridge Filter. Filter ini menyaring partikel dengan ukuran >5 mikron. Filter ini dipasang untuk mengantisipasi bila ada partikel yang lolos dari UF.
Gambar 13. Diagram Alir Step D (Catridge Filter)

Gambar 14. Diagram Alir Step E
d. Sea Water RO (SWRO), adalah perangkat untuk memurnikan air dari partikel-partikel pengotor dari air laut. SWRO terdiri dari 11 tabung membran. Dalam tiap tabungnya tergulung 6 lembar membran dengan ukuran 1x10-6 mikron. Jenis membran yang digunakan adalah Thin Film Composite (TSP) yang mempunyai bahan polymer untuk surface skin dan polysulfone resin untuk sublayer.
Keuntungan :
- Rentang pH luas : 3.0 ~ 7.0
- Temperature operasi lebih baik
- Tekanan operasi tinggi 50% dari CA
Kerugian : Biaya lebih mahal, mudah rusak pada pH < 5 atau > 6.5
Pada RO proses masuknya air adalah dari dalam tabung dan produknya ke luar dari bagian luar tabung membrane. Air masuk SWRO mempunyai conductivity 46200 µЅ dan keluar SWRO dengan conductivity < 500 µЅ. SWRO mempunyai kapasitas 40 ton/jam, π ~ 350 psi, dan operating pressure ~ 800 – 1200 psig. Produk SWRO kemudian ditampung dalam SWRO tank sebelum dialirkan ke BWRO. SWRO mempunyai kemampuan reject 75% dan permeat 25%.

Gambar 15. Diagram Alir Step F (SWRO)
e. Breakist Water RO (BWRO). Pada dasarnya BWRO sama dengan SWRO. Bedanya adalah BWRO berfungsi untuk memurnikan air sungai. Pada hal ini air dari SWRO dianggap sebagai air tawar yang berkarakteristik hampir sama dengan air sungai. Pada BWRO terdapat 7 tabung membrane, dengan tiap tabungnya terdiri dari 4 lembar membrane. BWRO beroperasi pada π ~ 15 psi dan tekanan ~ 150 – 400 psig. Produk BWRO mempunyai conductivity <15 µЅ lalu kemudian ditampung dalam BWRO tank. BWRO mempunyai kemampuan reject 25% dan permeat 75%. Hal ini karena pada BWRO air yang lewat sudah lebih murni sehingga tidak banyak pengotor yang tertahan. Pada BWRO juga dilakukan pengecekan parameter yang sama dengan SWRO. Dari BWRO tank, air kemudian dialirkan ke Fresh Water Tank untuk kemudian dilakukan demineralisasi di mixed bed demineralizer.
Gambar 16. Diagram Alir Step G (BWRO)

Gambar 17. Diagram Alir Step H



Gambar 18. Diagram Alir Step I
Pada RO, diambil sampel :
1. Inlet Arkal, dicek residual chlorine.
2. Outlet Ultra Filter, dicek SDI (Silk Density Indeks).
3. Permeate SWRO, dicek pH, °K.
4. Permeate BWRO, dicek pH, °K, SiO2, Chlorine.
5. Inlet SWRO, dicek residual Chlorine.
Untuk mengetahui efisiensi RO, dapat dilihat dari %Recovery-nya. %Recovery adalah berapa banyak air umpan yang dapat lolos melewati membrane. %Recovery yang baik berkisar antara 50% sampai 85%.


Gambar 19. SWRO dan BWRO Permeate Tank

Gambar 20. Arkal Gambar 21. Catridge Filter

Gambar 22. Ultra Filtration Gambar 23. Reverse Osmosis

III. Krakatau Water Treatment Plant (KWTP)
Selain air dari desalination plant dan RO plant, air yang diolah di mixed bad demineralizer ada pula yang dari KWTP. KWTP adalah unit pengolahan air yang sumbernya berasal dari PAM yang dapat bersumber dari sungai ataupun waduk. Unit ini berguna untuk memasok air tambahan sehingga memenuhi kebutuhan proses dengan kapasitas produksi 1400 m3/cycle.
Air ini termasuk jenis air tanah, sehingga mengandung zat-zat terlarut, seperti silica dan mempunyai conductivity 400 µЅ/cm. Karena itu pada Krakatau water perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu. Pada KWTP dilakukan penginjeksian Na2SO3 yang berguna untuk mengikat chlorine yang larut di dalam air sehingga tidak merusak kualitas resin.
Pada awalnya, air dipompakan dengan raw water pump dengan raw flow rate 70 m3/jam ke sand filter lalu ke carbon active filter dengan tujuan untuk memisahkan air dari pengotor berupa zat tersuspensi seperti daun, pasir,batu, dsb secara fisika sehingga tidak akan terbawa ke tangki kation maupun anion. Dalam sand filter terdapat beberapa bahan pengisi, yaitu antrachite, gravel, pasir, dll. Setelah itu air dialirkan ke carbon filter (saringan karbon) yang berguna untuk menyaring partikel-partikel zat padat dan mengabsorbsi warna (zat organik).
Setelah itu proses pemurnian yang dilakukan adalah dengan metode ion exchange memurnikan air dari zat terlarut seperti silica. Pada tahap ini, digunakan media resin anion dan kation yang terpisah dalam tangkinya masing-masing. Hal ini disebabkan karena kapasitas masing-masing resin tank berbeda, yaitu kation sebesar 8500 liter, sedangkan pada anion sebesar 17000 liter dan untuk mengurangi beban anion karena adanya HCO3 yang akan dibuang melalui degasser.
Air yang telah mengalami filtrasi pertama-tama mengalami pertukaran kation di tangki kation exchange. Keluar kation tank, air bersifat asam. Air yang dihasilkan tersebut, sebelum mengalami pertukaran anion, sebelumnya dilewatkan terlebih dahulu ke degasser untuk menghilangkan gas-gas non condensable, agar air yang masuk ke anion tank bersih dari pengotor yang akan merusak atau menggangu efisiensi tangki anion. Setelah melewati tangki anion, maka air telah siap untuk digunakan sesuai kebutuhanya. Pada KWTP dilakukan pengontrolan kualitas air. Diantaranya adalah kualitas raw water, kation outlet, anion outlet, dan produk fresh water. Karena air yang diolah adalah air yang berasal dari danau, maka termasuk air tanah. Karena itu disamping parameter yang sama seperti pada proses pengolahan air yang lain, pada KWTP sangat penting untuk mengkontrol kadar silica yang pada umumnya banyak terkandung di air tanah. Hasil dari proses ini di dapatkan produk dengan conductivity 10 µЅ/cm dan kadar silica 0,1 ppm.



Gambar . KWTP Plant


Sama halnya dengan mixed bed, pada KWTP plant pun dapat terjadi kejenuhan resin yang digunakan. Maka pada resin juga perlu dilakukan regenerasi. Tahap yang dilakukan pada saat regenerasi KWTP berbeda dengan yang dilakukan pada mixed bed, karena rancangannya pun berbeda. Berikut ini adalah tahap-tahap yang dilakukan pada regenerasi resin KWTP.
Step Process Waktu Valve Opened Flow Process Time Valve Opened Flow Stabili
Minute m2/h Minute m2/h Blower
Pressure Filter Regeneration Early to bed and early to rise, makes man healthy and wealthy
1 Back Wash 5 AF3 - AF2 500
2 Rinse 10 AF1 - AF2 70
Cation Regeneration Anion Regeneration
1 Back Wash 15 AF1-AF5 ~ AK2-AK3 40,6 Surface Wash 5 AA9-AA2 54 OFF
2 Setling 5 All valve closed Drainning 1 10 AA10-AA11 - ON
3 Acid Injection 20 AK4-AK8 ~ K7 ~H1 18,6 Loosening 5 AA2-AA3 54 OFF
4 Acid Displacement 20 AK4-AK8 ~ K6 18,6 Mixing 5 AA2-AA12 - ON
5 Rinse 10 AF1-AF5 ~ AK1-AK4 70 Back Mixing 20 AA2-AA3 54 OFF
6 Recycle Rinse 10 AF1-AF5 ~ AK1-AK9 70 Drainning 2 10 AA10-AA11 - ON
7 Stand by - All valve close in auto Caustic Injection 48/97 AA10-AA11 ~ A6-A7 ~ AA8-A15B ~ OH1 12,5 ON
Caustic Displacement 50 AA10-AA11 ~ A6 ~ AA8-A15B ~ A13 12'5 ON
8 Service for Anion 65 AF1-AF5 ~ AK1-AK5 70 Fill up 7 AA1, AA4, AA14 ~ AF1-AF5 ~ AK1-AK5 70 OFF
Rinse 20 AA1, AA4 ~ AF1 -AF5 ~ AK1-AK5 70 OFF
Recycle Rinse 38 AA1 ~ ARC1 ~ AF1-AF5 ~ AK1-AK5 70 OFF

Pada tahap regenerasi, ada pula hal yang harus diperhatikan, yaitu
1 Tidak ada pasokan netralisasi
2 Acid and caustic measuring
3 Krakatau water tank mempunyai level minimum 50%
4 Salah satu train harus operasi saat yang lain regenerasi
5 Densitas acid dan caustik 4%
6 Udara stabilizer blower posisi ready
7 Saat transfer acid dan caustik manual harus ada petugas stand by memantau
8 Regenerasi special lama injeksi caustik 97 menit
9 Regenerasi normal lama injeksi caustik 48 menit
10 Regenerasi normal untuk anion bed, step ke-3 sampai 6 dilewati

IV. Mixed Bed Demineralizer
Mixed bed demineralizer adalah peralatan untuk mengolah air (fresh water) yang telah diolah pada desalination plant dengan conductivity maksimum 20 µЅ/cm, RO plant dengan conductivity maksimum 15 µЅ/cm, dan KSWTP plant dengan conductivity maksimum 10 µЅ/cm untuk memurnikan fresh water lebih lanjut dengan metode pertukaran ion (ion exchange). Pada proses ini produk yang dihasilkan adalah air murni atau biasa disebut air demin. Garam-garam yang biasanya terdapat pada fresh water dan perlu untuk dihilangkan adalah Ca2(HCO3), MgSO4, NaCl, H2CO3, dan H2SiO3 dan TDS maksimum 15 ppm. Media yang digunakan pada proses ion exchange adalah resin anion dan kation yang dapat menukarkan ion-ion yang terdapat pada air umpan di dalam tangki demineralisasi. Resin yang digunakan adalah MSA untuk anion dan MSC untuk kation.
a. Resin Kation, berfungsi untuk menukar ion positif yang terkandung dalam air, seperti Mg2+, Ca2+, Na+, dan lain-lain kecuali ion H+.
Contoh :
b. Resin Anion, berfungsi untuk menukar ion negatif yang terkandung dalam air seperti Cl-, SO42-, NO3-, HCO3-, dan lain-lain kecuali OH-.
Contoh :



Gambar 15. Skema Sederhana Mixed Bed

Di PLTU Suralaya, Mixed bed yang digunakan adalah Mixed bed dengan campuran anion dan kation pada tiap tangkinya. Air yang telah di treatment sebelumnya di unit desalination, RO, atau KSWTP di umpankan ke tangki demineralisasi melalui bagian atas tangki. Kemudian terjadi pertukaran ion dengan resin sehingga akan terbentuk produk air murni yang keluar melalui bagian bawah tangki dan selanjutnya akan ditampung pada Fresh Water Tank dan siap untuk digunakan. Tangki mixed bed mempunyai kapasitas 800 L. Pada output mixed bed di cek parameter yang penting berupa conductivity dan kadar silica. Bila pada output mixed bed conductivity masih tinggi, maka dapat diperkirakan kualitas desalination plant buruk. Sedangkan bila kadar silica tinggi, maka kualitas KSWTP yang buruk. Dari pendekatan tersebut maka akan dapat dilakukan penanggulangan jika terjadi parameter output yang tidak sesuai dengan ketentuan perusahaan.
Resin yang digunakan untuk menukar ion lama-kelamaan akan menjadi jenuh, sehingga resin tidak dapat digunakan lagi untuk menukar ion. Untuk itu perlu dilakukan regenerasi resin dengan menggunakan bahan kimia tertentu sehingga dapat mengembalikan fungsinya sebagai penukar ion. Regenerasi kation dilakukan dengan menginjeksikan asam klorida (HCl) dan anion dengan menginjeksiikan caustic (NaOH).
Regenerasi kation :
Regenerasi anion :

Tahapan-tahapan regenerasi pada unit 1-4 adalah sebagai berikut.
1) Backwash, untuk memisahkan resin anion dan kation berdasarkan berat jenisnya sekaligus membersihkan resin dari kotoran. Pada tahap ini kation akan berada di lapisan atas karena beratnya lebih ringan. Backwash dilakukan selama 20 menit dengan laju alir 12 m3/jam.
2) Setling, dilakukan selama 10 menit, berfungsi untuk mengendapkan resin setelah aliran backwash. Pada proses ini semua valve dan pompa harus dalam keadaan close.
3) Caustic Injection, untuk meregenerasi anion. NaOH 4% dialirkan melalui bagian atas tangki dan proses dilakukan dengan pemanasan dari steam hingga suhu 50ºC. Bila konsentrasi NaOH terlalu tinggi maka Rubber Line atau pembatas pada mixed bed akan rusak. Pemanasan dilakukan untuk mempermudah pelepasan silica bila air yang di demineralisasi adalah air yang berasal dari KSWTP. Proses ini dilakukan selama 40 menit dengan laju alir 12 m3/jam. Kemudian keluar melalui AB2 menuju bak netralisasi. NaOH awalnya berada dalam bentuk butiran 98%. Kamudian dilakuran pelarutan dalam tangki dengan air sehingga tebentuk NaOH cair dengan konsentrasi 48%. Setelah itu dilakukan pengenceran hingga diperoleh NaOH 4%.
4) Caustic Displacement, yaitu pencucian untuk membilas sisa-sisa kaustik. Pada proses ini steam tetap menyala dan dilakukan selama 20 menit. Air sisa bilasan akan di pompakan ke bak netralisasi.
5) Acid Injection, dilakukan untuk meregenerasi kation. Pada proses ini HCl 3% dialirkan melalui bagian bawah tangki. Pada awalnya HCl yang ada di pasaran adalah HCl 32%. Maka sebelum diinjeksikan, dilakukan pengenceran dalam tangki berpengaduk.
6) Acid Displacement, dilakukan unuk membilas sisa-sisa regenerasi Asam. Air bilasan ini pun di pompakan ke bak nertralisasi.
7) Rinse, pencucian kedua anion dan kation untuk memastikan bahwa resin bersih dari sisa bahan kimia. Dari bagian dan atas tangki dialirkan air dengan laju alir 9,6 m3/jam selama 20 menit.
8) Draining. Pada saat ini air terjadi proses pembuangan air dari tangki hingga air yang tersisa di tangki adalah 20 cm di atas permukaan resin. Air dibuang melewati AB3 dan AB2.
9) Loosening adalah perlakuan yang bertujuan untuk mengendorkan resin-resin yang saling melekat agar tidak memadat. Pada tahap ini air dipompakan melalui bagian bawah tangki (AW2 dan AW3) selama 5 menit dengan laju alir 12 m3/jam. Air yang digunakan akan keluar melalui bagian atas tangki dan menuju bak netralisasi untuk selanjutnya dibuang.
10) Resin Mixing. Tahap ini bertujuan untuk mencampurkan resin kembali. hal ini dilakukan dengan cara mengaduk-aduk resin dengan media service air compressor selama 5 menit. Angin kemudian keluar melalui AB4 dan AB1.
11) Fill Up, yaitu pengisian tangki dengan laju alir yang rendah. Hal ini untuk menghindari resin padat atau rusak karena laju alir yang terlalu tinggi.
12) Fast Rinse, dilakukan pengisian secara cepat, yaitu 65 m3/jam. Tahap ini dilakukan hingga conductivity produk mencapai 0,2 µmhos/cm.
Pada unit 5-7, perlakuan acid injection dan caustic injection dilakukan secara bersamaan. Tahapan-tahapan regenerasi pada unit 5-7 adalah sebagai berikut.
1) Collector backwash. Flow rate 11 m3/h. Mengalirkan air pada sisi resin anion sekaligus untuk membuang kotoran yang menempel pada resin. Dilakukan selama 5 menit.
2) Backwash, flow rate 24 m3/h. Pencucian balik untuk membuang kotoran yang menempel pada permukaan resin dan untuk memisahkan diri. Dilakukan selama 45 menit.
3) Settle. Flow rate 0 m3/h selama 7 menit.
4) Preheat. Flow rate 5.8 m3/h. Memanaskan air pada line injeksi caustic dan resin anion sekaligus untuk menghilangkan silica pada resin anion pada temperatur 45 oC. Dilakukan selama 15 menit.
5) Injection. Flow rate 5.8 m3/h. Mengalirkan kimia acid dan caustic secara bersamaan dengan konsentrasi acid 4% (3.5 – 4.5%) dan caustic 4% (3.5 – 4.5%) dilakukan selama 35 menit.
6) Displacement. Flow rate 5.8 m3/h. Pencucian line dan resin dari bahan kimia yang masih tertinggal setelah injeksi selesai selama 20 menit.
7) Fast rinse. Flow rate 36 m3/h. Pencucian cepat dari dua sisi diharapkan bahan kimia cepat terbuang. Dilakukan selama 20 menit.
8) Drain down. Flow rate 0 m3/h. Pembuangan air dalam vessel bed hingga 10 cm di atas permukaan resin untuk pengadukan agar resin tidak terbawa keluar. dilakukan selama 7 menit.
9) Air mixing. Flow rate 400 m3/h. Pengadukan resin dengan udara untuk mencampurkan resin yang terpisah waktu injeksi. Dilakukan selama 20 menit.
10) Re-fill. Flow rate 40 m3/h. Penekanan resin dari bagian atas permukaan resin selama 6 menit.
11) Final rinse. Flow rate 40 m3/h. Air effluent dari vessel bed dimasukkan ke recovery tank hingga conductivity < 0.2 ms. Dilakukan selama 20 menit.
12) Recycle rinse. Flow rate 40 m3/h selama 40 menit.
13) Service. Flow rate 65 m3/h. Masuk ke tangki demin untuk dipakai sebagai air ketel (air penambah).

Sebelum melakukan regenerasi, perlu diperhatikan hal-hal yang dapat mengganggu regenerasi, yaitu
• Tekanan udara mixing rendah
• Level HCl dan NaOH rendah
• Level tangki netralisasi tinggi
• Sequence regenerasi sedang digunakan

Pada demin plant, diambil sampel demin water untuk di cek pH, specific conductifity (°K), Cl-, dan SiO2.

Gambar 16. Skema Regenerasi Mixed Bed

Gambar 17. Mixed Bed Plant
LAMPIRAN

Parameter yang diamati pada eksternal treatment :
No. Sample Parameter Waktu Sampling
1 Condensate Water DO Senin
Feed Water DO
2 Mixed Bed 1-7 pH Rabu
°K
SiO2
Cl-
3 Out Fall 1-7 Cl2 Selasa & Jumat
4 KSWTP pH
°K
SiO2
Raw Water KSWTP pH
°K
SiO2
Suspended Solid
TOC (Total Organic Carbon)
5 Feed Water Fe Sabtu
Boiler Water Fe
6 Hidrogen 1-7 Purity H2 Selasa
7 Flue Gas CO2 Rabu
O2
8 FWT pH Setiap hari
°K
SiO2
Cl-
9 Kolam CBD pH
°K
SiO2
Cl-
N2H4
PO4-
10 KS Tank 5-7 pH Setiap hari
°K
SiO2
Cl-
N2H4
PO4-
11 Boiler Water P Alkalinity Senin
Ca
Mg
Total hardness






Batasan Parameter Kualitas Air :
Batasan Parameter
°K (µЅ/cm) pH SiO2 (ppm) Cl (ppm) N2H4 (ppb) Turbiditas (NTU) Cl- (ppm) DO (ppb) Fe (ppb) Cu (ppb) PO4- (ppm)
Condensat Water (CW) < 10 9 - 9,5 < 0,02 0
Feed Water (FW) < 10 9 - 9,5 < 0,03 0,01 - 0,03
Boiler Water (BW) Steam Drum < 20 9 - 9,5 < 0,185 < 0,5 0,3 - 1
Drum Steam < 10 9 - 9,5 < 0,185 < 10
Raw Water (for demin) 0 < 1
Demin Water Tank Outlet < 1 < 0,015
Condensate Demin Outlet < 1
Feed Water (Economizer Inlet) < 0,3 9 - 9,5 < 0,02 < 10 < 0,1 < 7 < 10 < 5

INSTRUKSI KERJA ANALISA SILIKA (SiO2)
1. Persiapan Analisa
 Disiapkan alat-alat yang akan digunakan untuk analisa (beaker polyethylene 250 mL, gelas ukur 100 mL, Spectroquant Pharo 300 Merck).
 Disiapkan reagent yang akan digunakan untuk analisa (larutan amino-naphtol-sulfonic-acid, larutan ammonium molibdate (75g/L), larutan asam oksalat (100g/L), dan larutan HCl (1:1)).
 Disiapkan alat-alat pelindung diri yang memadai, seperti masker, sarung tangan (gloves).

2. Prosedur Analisa










INSTRUKSI KERJA ANALISA HYDRAZINE (N2H4)
1. Persiapan Analisa
 Disiapkan alat-alat yang akan digunakan untuk analisa (beaker glass 200 mL, gelas ukur 100 mL, spectrophotometer).
 Disiapkan reagent yang akan digunakan untuk analisa (PDABD (paradimethyl amino benzaldehide).
 Disiapkan alat-alat pelindung diri yang memadai, seperti masker, sarung tangan (gloves).




2. Prosedur Analisa






INSTRUKSI KERJA ANALISA CHLORINE (Cl-)
1. Persiapan Analisa
 Disiapkan alat-alat yang akan digunakan untuk analisa (beaker glass 150 mL, gelas ukur 100 mL, Spectrophotometer DR 2010 Nalco).
 Disiapkan reagent yang akan digunakan untuk analisa (ferry ammonium sulfat, merkuri tiosianat).
 Disiapkan alat-alat pelindung diri yang memadai, seperti masker, sarung tangan (gloves).

2. Prosedur Analisa







INSTRUKSI KERJA PEMBUATAN FERRY AMMONIUM SULPHATE (FAS) ( NH4Fe(SO4)2.12H2O )
1. Timbang 60 g Ferry Ammonium Sulphate ( 73,8 Ferro Ammonium Sulphate ).
2. Larutkan dalam 500 mL aquadest pada Erlenmeyer 1000 mL.
3. Tambahkan 380 mL HNO3, aduk.
4. Tanda bataskan dengan aquadest hingga 1000 mL.
5. Panaskan hingga bau hilang atau volume larutan sekitar 700 mL.
6. Dinginkan larutan, kemudian tambah aquadest hingga volume kembali menjadi 1000 mL. Aduk kembali hingga larutan merata.

INSTRUKSI KERJA ANALISA BESI (Fe)
1. Persiapan Analisa
 Disiapkan alat-alat yang akan digunakan untuk analisa (gelas kimia 100 mL, gelas ukur 50 mL, spectrophotometer Spectroquant Nova 60).
 Disiapkan reagent Fe yang akan digunakan untuk analisa.
 Disiapkan alat-alat pelindung diri yang memadai, seperti masker, sarung tangan (gloves).
2. Prosedur Analisa





INSTRUKSI KERJA ANALISA DISSOLVE OXYGEN (DO)
1. Persiapan Analisa
 Disiapkan peralatan yang akan digunakan untuk analisa (sampling tube dan color comparator).
 Disiapkan bahan yang akan digunakan untuk analisa (ampul Oxygen Sensitive Indicator dan sampel yang akan dianalisa).
2. Prosedur Analisa
 Membilas sampling tube dan selang water sample flow dengan mengalirkan sample ke sampling tube dengan menghubungkan selang water sample flow ke kran sampling berulang kali.
 Mengalirkan sample pada sampling tube hingga sample meluber.
 Memastikan tidak ada gelembung udara dalam sampling tube.
 Memasukkan ampul pada sekat di dinding bagian dasar tabung.
 Menekan ampul ke arah dinding hingga ujung ampul patah.
 Mengambil ampul perlahan-lahan dan mengeluarkannya dari tabung sambil menutup ujung ampul yang patah.
 Memasukkan ampul ke dalam comparator dan membaca warna yang paling sama dengan reagent pada ampul sehingga dapat ditentukan besar DO nya.
 Membuang ampul bekas.

INSTRUKSI KERJA ANALISA CONDUCTIVITY
1. Persiapan Analisa
 Disiapkan alat-alat yang akan digunakan untuk analisa (beaker glass 100 mL dan seperangkat alat Conductivity Meter).
 Disiapkan bahan yang akan digunakan pada analisa, yaitu sampel dan aqudest untuk pembilasan awal.
2. Prosedur Analisa
 Nyalakan alat dengan menekan tombol ON
 Bilas elektroda dengan sampel yang akan dianalisa
 Tuangkan sampel ke dalam beaker glass
 Celupkan elektroda conductivity meter ke dalam sampel
 Tunggu sampai pembacaan stabil
 Baca hasil analisa yang tertera pada monitor
 Bilas dan rendam electroda conductivity meter dalam air demin
 Matikan alat dengan menekan tombol OFF
INSTRUKSI KERJA ANALISA pH
1. Persiapan Analisa
 Disiapkan alat-alat yang akan digunakan untuk analisa (beaker glass 100 mL, pH meter)
 Disiapkan bahan yang akan digunakan pada analisa (sampel, aquadest)
2. Prisedur Analisa
 Nyalakan alat dengan menekan tombol ON/OFF di bagian samping alat.
 Bilas elektroda dengan sampel yang akan dianalisa.
 Baca nilai pH yang tertera pada display pH meter hingga mencapai nilai konstan, lalu catat.
 Bilas dan rendam kembali elektroda dengan aquadest.
 Matikan alat dengan menekan tombol ON/OFF di bagian samping alat.

INSTRUKSI KERJA ANALISA PHOSPHATE (PO4-)
1. Persiapan Analisa
 Disiapkan alat-alat yang akan digunakan untuk analisa (erlenmeyer 250 mL, gelas ukur 100 mL, pipet tetes berskala 0-15 mL, spectrophotometer).
 Disiapkan reagent yang akan digunakan untuk analisa (larutan ammonium molibdate, stano chloride (SnCl2) 2,5 %).
 Disiapkan alat-alat pelindung diri yang memadai, seperti masker, sarung tangan (gloves).


2. Prosedur Analisa








Gambar 18. Spectroquant Pharo 300 Merck Gambar 19. Spectrophotometer DR 2010 Nalco

CONTOH DATA ANALISA HARIAN
SiO2 (ppm) Cl- (ppm) pH °K (µЅ/cm)
Distilat A 0,0100 0,0740 6,1300 0,9000
Distilat B 0,0100 0,0460 6,0000 0,8000
Kondensat A 0,0350 -0,0050 8,9500 3,4000
Kondensat B 0,0320 -0,0046 8,9300 3,4000

Desal A Desal C FWT 1-4 FWT 5-7 Mixed Bed A Mixed Bed B Mixed Bed C
pH 6,210 6,090 5,930 6,130 6,000 5,990 5,880
°K (µЅ) 0,800 0,700 0,700 0,900 0,600 0,600 0,600
SiO2 (ppm) 0,239 0,017 -0,016 0,056 0,030 -0,017 -0,027
Cl- (ppm) 0,008 0,005 0,005 0,003 0,007 0,004 0,096

pH (°C) °K (µЅ/cm) SiO2 Cl- (ppm) PO4 N2H4
Condensor 1 9,54 6,2 0,017 0,005 - -
Condensor 2 9,43 4,1 0,017 0,006 - -
Condensor 3 9,33 3,3 0,017 0,004 - -
Condensor 4 9,46 5,5 0,017 0,004 - -
Condensor 5 9,49 5,7 0,017 0,005 - -
Condensor 6 9,31 3,3 0,017 0,006 - -
Condensor 7 9,35 4,8 0,003 0,004 - -
Steam 1 9,55 5,9 0,019 - - -
Steam 2 9,41 4,5 0,019 - - -
Steam 3 9,26 3,2 0,003 - - -
Steam 4 9,48 5,5 0,004 - - -
Steam 5 9,38 3,8 0,004 - - -
Steam 6 9,36 3,5 0,003 - - -
Steam 7 9,45 4,8 0,003 - - -
Boiler Water 1 9,17 6,5 0,189 0,208 0,98 -
Boiler Water 2 9,36 7 0,032 0,335 0,55 -
Boiler Water 3 9,22 4,4 0,002 0,009 0,37 -
Boiler Water 4 9,27 5,8 0,001 0,019 0,64 -
Boiler Water 5 9,53 12 0,001 -0,049 0,72 -
Boiler Water 6 9,43 7,1 0 0,013 0,57 -
Boiler Water 7 9,07 9 0,022 0 0,64 -
Kondensat Boiler - - 0,017 -0,053 - -
Steam Drum - - 0,019 - - -
Fresh Water 1 9,55 5,5 0,016 - - 0,001
Fresh Water 2 9,39 4,4 0,003 - - 0,01
Fresh Water 3 9,26 3,3 0,003 - - 0,002
Fresh Water 4 9,44 5,5 0,003 - - 0,001
Fresh Water 5 9,39 3,7 0,003 - - 0,001
Fresh Water 6 9,27 9,27 0,003 - - 0
Fresh Water 7 9,43 9,43 0,003 - - 0,001

2 komentar: