Pengolahan Air Minum Dari Air Laut.docx

 Sistem demikian biasanya memiliki sejumlah tahap: 1). Penyaring sedimen untuk memerangkap partikel seperti karat dan kalsium karbonat 2). Penyaring sedimen kedua (opsional) dengan pori lebih kecil 3). Penyaring karbon aktif untuk memerangkap bahan kimia organik dan klorin 4). Penyaring reverse osmosis (RO) (TFM atau TFC) 5). Penyaring karbon kedua (opsional) untuk menangkap bahan yang dilewatkan RO 6). Lampu ultraviolet (opsional) untuk desinfeksi mikroba yang dapat lewat penyaringan membran.



Membrane bioreaktor (MBR) digunakan untuk pengolahan air limbah 

MBR merupakan kombinasi unit membrane untuk pemisahan secara fisik dan sistem reaktor biologi untuk degradasi komponen limbah



Memanfaatkan membrane UF dan MF untuk menyisihkan flok-flok bakteri dan padatan terlarut



Reaksi biologis akan mendegradasi polutan organic sedangkan membran berfungsi memisahkan mikroorganisme dari air limbah yang telah diolah



Plant MBR terbesar yaitu di Transverse City, kap 64.000 m3/hari

Fuel Cell 

Mampu menghasilkan energi terbarukan yang bersih



Memungkinkan konversi secara langsung dari energi kimia menjasi energi listrik, panas dan air dengan perolehan yang tinggi karena tidak dibatasi oleh batasan siklus karnot



Lima jenis fuel cell yang sering digunakan





Polymer electrolyte membrane fuel cell (proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)



Solid oxides fuel cells



Alkaline fuel cells



Phosphoric acid fuel cells



Molten carbonate fuel cells

Plant fuel cell yaitu plant PEMFC, SolVin Plant di Lillo, Antwrep, Belgia, kap 1 MW

Teknologi Membrane

Nama

: Bayu Santoso (14-2016-012) : Leyla Nurlita F (14-2016-033)

Kelas

: Teknologi Membrane

Tugas : Membuat dekripsi proses lebih detail dari aplikasi Industri Pengolahan Air Minum dari Air Laut dan dari Air Tawar, termasuk jenis membrane, material dan modul yang digunakan.

Teknologi pengolahan air limbah industri merupakan teknologi yang berkembang setiap saat sehingga sangatlah sulit untuk menyajikan seluruh teknologi yang tersedia dalam bab ini. Pada bab ini akan dibahas teknologi-teknologi yang telah dikenal dan digunakan luas di lapangan. Pembahasan akan difokuskan pada rangkuman teknologi tersebut beserta kelebihan dan kekurangan dan hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan teknologi. Namun, sebelum membahas teknologi pengolahan air limbah industri, terlebih dahulu akan dibahas mengenai pencemaran badan air dan pengendaliannya serta parameter kualitas dan karakteristik air limbah. Air merupakan sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan di bumi. Sumber air tersebut ada yang diperoleh dari air tanah, mata air air sungai, danau dan air laut. Sumber air di bumi tersebut berasal dari suatu siklus air dimana tenaga matahari merupakan sumber panas yang mampu menguapkan air. Air baik yang berada di darat maupun laut akan menguap oleh panas matahari. Uap kemudian naik berkumpul menjadi awan. Awan mengalami kondensasi dan pendinginan akan membentuk titik-titik air dan akhirnya akan menjadi hujan. Air hujan jatuh kebumi sebagian meresap kedalam tanah menjadi air tanah dan mata air, sebagian mengalir melalui saluran yang disebut air sungai, sebagian lagi terkumpul dalam danau/rawa dan sebagian lagi kembali ke laut. Manusia sering dihadapkan pada situasi yang sulit dimana sumber air tawar sangat terbatas dan di lain pihak terjadi peningkatan kebutuhan. Bagi masyarakat yang tinggal didaerah pantai, pulau kecil seperti kepulauan seribu air tawar merupakan sumber air yang sangat penting. Sering terdengar ketika musim kemarau mulai datang maka masyarakat yang tinggal di daerah pantai atau pulau kecil-kecil mulai kekurangan air. Air hujan yang merupakan sumber air yang telah disiapkan di bak penampung air hujan (PAH) sering tidak dapat mencukupi kebutuhan pada musim kemarau. Padahal kita mengetahui bahwa sebenarnya sumber air asin itu begitu melimpah, kenyataan menunjukkan bahwa ada banyak daerah pemukiman yang justru berkembang pada daerah pantai. Melihat kenyataan semacam itu manusia telah berupaya untuk mengolah air asin/payau menjadi air tawar mulai dari yang menggunakan teknologi sederhana seperti menyuling, filtrasi dan ionisasi (pertukaran ion). Sumber air asin/payau yang sifatnya sangat melimpah telah membuat manusia berfikir untuk mengolahnya menjadi air tawar. Untuk memenuhi kebutuhan akan air tawar manusia telah mengembangkan sistem pengolahan air asin/payau dengan teknologi membran semipermeabel. Membran (selaput) semipermeabel adalah suatu selaput penyaring skala molekul yang dapat ditembus oleh molekul air dengan mudah, akan tetapi tidak dapat atau sulit sekali dilalui oleh molekul lain yang lebih besar dari molekul air.

Teknologi pengolahan air asin/payau yang akan dibahas pada tulisan ini terutama yang menggunakan teknologi filtrasi membran semipermeabel. Teknologi pengolahan air asin/payau ini lebih dikenal dengan sistem osmosa balik (Reverse Osmosis disingkat RO). Teknologi ini menerapkan sistem osmosis yang dibalik yaitu dengan memberikan tekanan yang lebih besar dari tekanan osmosis air asin/payau. Air asin/payau tersebut ditekan supaya melewati membran yang bersifat semi permeabel, molekul yang mempunyai diameter lebih besar dari air akan tersaring.



Pencemaran Badan Air dan Pengendaliannya Pembuangan air limbah baik yang bersumber dari kegiatan domestik (rumah tangga) maupun industri ke badan air dapat menyebabkan pencemaran lingkungan apabila kualitas air limbah tidak memenuhi baku mutu limbah. Sebagai contoh, kepadatan penduduk kota Jakarta menyebabkan jarak antar rumah penduduk semakin berdekatan, terutama di daerah padat, sehingga letak septic tank, cubluk, dan pembuangan sampah berdekatan dengan sumber air tanah (NKLD DKI 1997). Beberapa sumber air tanah telah tercemar oleh bakteri coli, yaitu dari 636 titik sampel air tanah yang diuji terdapat 285 sampel yang mengandung bakteri E. coli. Sedangkan secara kimiawi, 75% dari sumber tersebut tidak memenuhi baku mutu air baku untuk air minum. Parameter yang melebihi baku mutu adalah nitrat, nitrit, besi, dan mangan. Adanya nitrat dan nitrit menujukan air tanah telah tercemar oleh zat organik. Dalam hal kualitas air sungai, berdasarkan hasil pemantauan terlihat bahwa secara umum kualitasnya sudah tidak sesuai dengan peruntukannya dan cenderung memburuk dari tahun ke tahun. Mengamati kondisi lingkungan yang cenderung memburuk, maka pengelolaan air limbah sudah harus dilaksanakan secara baik dan menyeluruh disamping peningkatan pengawasan terhadap pembuangan limbah dari sumber-sumber pencemaran antara lain melalui program kali bersih (Prokasih), gerakan hemat air, penerapan izin pembuangan air limbah, peningkatan pelayanan air minum, dan perbaikan sanitasi terutama pada kawasan permukiman yang padat. Kegiatan pengelolaan air limbah ini perlu didukung oleh peningkatan peran serta dan partisipasi masyarakat dan pemerintah. Beberapa data dari BPLH DKI Jakarta menyebutkan

bahwa prosentasi jumlah limbah domestik yang diolah dalam tangki septik rata-rata 39% dan cubluk 20%, sisanya kemungkinan dibuang langsung ke badan air. Sementara itu saluran air buangan domestik sistem terpadu yang tersedia di DKI Jakarta saat ini baru mencakup 2,1% dari total limbah. Menurunnya kualitas badan air seperti air tanah, air sungai, dan air laut akibat pembuangan air limbah yang kurang baik terutama disebabkan oleh :  Kurangnya sarana dan prasarana sistem perpipaan air limbah domestik.  Masih rendahnya partisipasi masyarakat dalam pengelolaan air limbah.  Masih tingginya penggunaan air sungai dan air tanah oleh masyarakat sebagai sumber air bersih.  Rendahnya tingkat ketaatan para pengusaha terhadap peraturan pembuangan air limbah. Oleh karena itu, untuk mempertahankan dan memperbaiki kualitas badan air sesuai dengan peruntukannya dan meningkatkan kesadaran dan partisipasi masyarakat untuk ikut serta dalam pengendalian pencemaran badan air, pemerintah daerah melalui BPLHD / BAPEDAL melakukan kegiatan antara lain: 1. Pelaksanaan Program Kali Bersih (Prokasih) yang mencakup sebagian besar propinsi dan sungai seperti tercantum pada tabel 5.1 dan tabel 5.2. Pelaksanaan Prokasih ini memiliki tiga tujuan, yaitu menurunkan beban pencemaran limbah yang masuk ke sungai, meningkatkan kualitas sungai, dan meningkatkan sumber daya dan kelembagaan dalam pengelolaan kualitas lingkungan dan sumber daya sungai. 2. Pemberian bantuan dana melaui kredit bunga rendah bagi pengusaha yang akan membangun sarana pengolahan air limbah. 3. Pemberian kemudahan bagi masyarakat untuk mendapatkan fasilitas air minum. 4. Pemasyarakatan/sosialisasi tentang produksi bersih, gerakan hemat air, program sumur resapan, dan penghijauan. 5. Peningkatan sumber daya manusia bagi aparat, wakil masyarakat/LSM, dan industri kecil dalam upaya pengelolaan air limbah dan penaatan peraturan. 6. Peningkatan sarana dan prasarana sistem perpipaan air limbah dan instalasi pengolahan air

limbah melalui kerja sama dengan swasta. Metode Pengolahan Air Pengolahan air sungai menjadi air bersih selalu menggunakan proses pengolahan yang kompleks meliputi unit intake (terdapat bar screen, yaitu penyaring kasar), unit pengolahan (koagulasi–flokulasi–sedimentasi–filtrasidesinfaksi dan kadangkala diperlukan proses tambahan seperti ion exchange dan absorption) dan unit reservoir (unit penampungan akhir). Dari cara pengolahan tersebut, terdapat metode alternatif lain dalam mengolah air baku maupun air limbah. Penerapan teknologi alternatif pengolahan air yang dapat digunakan, 10 yaitu Metode Oksidasi, Metode Adsorpsi, Metode Koagulasi dan Metode Elektrokoagulasi. 2.2.1 Metode Oksidasi Proses oksidasi untuk pegolahan air berwarna (yang mengandung senyawa organik) yang dapat dianjurkan adalah dengan ozon atau peroksida, karena tidak menghasilkan suatu ikatan atau senyawa yang berbahaya (dapat menguraikannya sehingga mudah terurai dan menguap). Ozon atau peroksida dikenal sebagai oksidator yang kuat yang dapat digunakan dalam pengolahan air sehingga ikatan polimer dan monomernya akan terputus dan akan membentuk CO2 dan H2O apabila oksodasinya sempurna. Namun dalam aplikasinya biaya operasi relatif mahal, dan perlu digunakan unit penghasil ozon. Teknologi oksidasi ini tidak hanya dapat mengura 11 2.2.3 Metode Koagulasi-Flokulasi Koagulasi merupakan suatu proses pengolahan air dengan menggunakan sistem pengadukan cepat sehingga dapat mereaksikan bahan kimia (koagulan) secara seragam ke seluruh bagian air di dalam suatu reaktor sehingga dapat membentuk flok-flok yang berukuran lebih besar dan dapat diendapkan di proses sedimentasi, sedangkan flokulasi adalah penggabungan dari partikel– partikel hasil koagulasi menjadi partikel yang lebih besar dan mempunyai kecepatan mengendap yang lebih besar, dengan cara pengadukan lambat. Dalam hal ini proses koagulasi harus diikuti flokulasi yaitu pengumpulan koloid terkoagulasi sehingga membentuk flok yang mudah terendapkan atau transportasi partikel tidak stabil, sehingga kontak antar partikel dapat terjadi. 2.2.4 Metode Elektrokoagulasi Metode elektrokoagulasi disebut juga proses koagulasi secara fisika. Elektrokoagulasi merupakan metode pengolahan air secara elektrokimia dimana pada anoda terjadi pelepasan koagulan aktif berupa ion logam (biasanya aluminium atau besi) ke dalam larutan, sedangkan pada katoda terjadi reaksi elektrolisis berupa pelepasan gas hidrogen (Holt et al., 2004). Elektrokoagulasi mempunyai kemampuan untuk mengolah berbagai macam polutan termasuk padatan tersuspensi, logam berat, tinta, bahan organik, minyak dan lemak, ion dan radionuklida. 2.3 Elektrokoagulasi Elektrokoagulasi adalah proses penggumpalan dan pengendapan partikel– partikel halus yang terdapat dalam air dengan menggunakan energi listrik. Proses elektrokoagulasi dilakukan dalam bejana elektrolisis yang di dalamnya terdapat dua buah penghantar arus listrik searah yang kita kenal sebagai elektroda. Adapun bagian dari elektroda yang tercelup ke dalam larutan limbah akan dijadikan sebagai elektrolit. Apabila dalam satu larutan elektrolit ditempatkan dua elektroda kemudian elektroda tersebut dialiri oleh arus listrik searah maka akan terjadi suatu proses elektrokimia yang berupa gejala dekomposisi elektrolit, yaitu 12 ion positif (kation) bergerak ke katoda dan menerima elektron yang direduksi dan ion negatif (anion) bergerak ke anoda dan menyerahkan elektron yang dioksidasi. Sehingga nantinya akan membentuk flok yang mampu mengikat kontaminan

dan partikel–partikel dalam limbah. 2.3.1 Proses Elektrokoagulasi Prinsip kerja dari sistem ini adalah dengan menggunakan dua buah lempeng elektroda yang dimasukkan kedalam bejana yang telah diisi dengan air yang akan dijernihkan, yaitu air sungai. Selanjutnya kedua elektroda dialiri arus listrik searah sehingga terjadilah proses elektrokimia yang menyebabkan kation bergerak menuju katoda dan anion bergerak menuju anoda. Dan pada akhirnya akan terbentuk suatu flokulan yang akan mengikat kontaminan maupun partikel– partikel dari air baku tersebut. Flok yang telah mengikat tersebut diendapkan lalu dilakukan filtrasi. Proses elektrokoagulasi ini menghasilkan gelembunggelembung gas, maka kotoran-kotoran yang terbentuk yang ada dalam air akan terangkat ke atas permukaan air. Flok-flok terbentuk ternyata mempunyai ukuran yang relatif kecil sehingga flok-flok yang terbentuk tadi lamakelamaan akan bertambah besar ukurannya. Sumb 13 2. Kation ataupun ion hidroksil membentuk sebuah endapan dengan pengotor. 3. Interaksi kation logam dengan OH membentuk sebuah hidroksida dengan sifat adsorbsi yang tinggi selanjutnya berikatan dengan polutan. 4. Senyawa hidroksida yang terbentuk membentuk gumpalan (flok) yang lebih besar. 5. Gas hidrogen membantu flotasi dengan membawa pollutan kelapisan bulk flok di permukaan cairan (Holt, 2005). 2.3.2 Mekanisme Elektrokoagulasi Mekanisme yang mungkin terjadi pada saat proses elektrokoagulasi berlangsung yaitu arus dialirkan melalui suatu elektroda logam, yang mengoksidasi logam (M) menjadi kationnya. Secara simultan, air tereduksi menjadi gas hidrogen dan ion hidroksil (OH- ). Dengan demikian elektrokoagulasi memasukkan kation logam in situ, secara elektrokimia, dengan menggunakan anoda yang dikorbankan (biasanya aluminium atau besi). Kation terhidrolisis di dalam air yang membentuk hidroksida dengan spesies-spesies utama yang ditentukan oleh pH larutan. Kation bermuatan tinggi mendestabilisasi setiap partikel koloid dengan pembentukan komplek polihidrosida polivalen. Komplekkomplek ini memiliki sifat-sifat penyerapan yang tinggi, yang membentuk agregat dengan polutan. Evolusi gas hidrogen membantu dalam percampuran dan karenanya membantu flokulasi. Begitu flok dihasilkan, gas elektrolitik menimbulkan efek pengapungan yang memindahkan polutan ke lapisan flok-foam pada permukaan cairan. 14 Sumber: Holt, 2002 Gambar 3. Mekanisme di dalam Proses Elektrokoagulasi Gambar 3 memperlihatkan proses elektrokoagulasi yang sangat kompleks, dimana koagulan dan produk hidrolisis saling berinteraksi dengan polutan atau dengan ion yang lain atau dengan gas hidrogen. Menurut Mollah (2004) mekanisme penyisihan yang umum terjadi di dalam elektrokoagulasi terbagi dalam tiga faktor utama, yaitu: 1. Terbentuknya koagulan akibat proses oksidasi elektrolisis pada elektroda 2. Destabilisasi kontaminan, partikel tersuspensi dan pemecahan emulsi. 3. Agregatisasi dari hasil destabilisasi untuk membentuk flok. 2.3.3 Plat Elektroda Proses elektrokoagulasi merupakan pengembangan dari proses elektrolisis yang menggunakan elektroda sebagai titik tumpu pengendali prinsip kerja sistem ini. Elektrolisis merupakan penguraian elektrolit oleh arus listrik searah dengan menggunakan dua macam elektroda, yaitu katoda dan anoda. Dalam prosesnya, katoda bertindak sebagai kutub negatif dan terjadi reaksi reduksi, yaitu kation (ion positif) yang ditarik oleh katoda dan akan menerima tambahan elektron, sehingga bilangan oksidasinya berkurang. Anoda berperan sebagai sebagai kutub negatif. Pada anoda akan terjadi reaksi oksidasi, yaitu anion (ion negatif) ditarik oleh anoda dan

jumlah 15 elektronnya akan berkurang sehingga oksidasinya bertambah. Maka hal inilah yang menyebabkan bahwa pada saat proses elektrokoagulasi berlangsung, flokulan–flokulan yang terbentuk akan banyak menempel pada anoda sebagai agen koagulan. Untuk menghasilkan ion logam yang berfungsi sebagai koagulan diperlukan beda potensial diantara elektroda. Perbedaan potensial ini diperlukan untuk menimbulkan reaksi elektrokimia pada masingmasing elektroda. Reaksi yang terjadi di dalam elektroda adalah reaksi reduksi dan oksidasi. Reaksi elektrokimia dengan logam aluminium sebagai anoda sekaligus katoda adalah sebagai berikut: 1. Pada Katoda: Terjadi reaksi-reaksi reduksi terhadap kation, yang termasuk dalam kation ini adalah ion H+ dan ion-ion logam. a. Ion H+ dari suatu asam akan direduksi menjadi gas hidrogen yang akan bebas sebagai gelembung-gelembung gas. Reaksi : 2H+ + 2e → H2 …………… (1) b. Jika larutan mengandung ion-ion logam alkali, alkali tanah, maka ion-ion ini tidak dapat direduksi dari larutan yang mengalami reduksi adalah pelarut (air) dan terbentuk gas hidrogen (H2) pada katoda. Reaksi : 2H2O + 2e → 2OH- + H2 …………… (2) c. Jika larutan mengandung ion-ion logam lain, maka ion-ion logam akan direduksi menjadi logamnya dan terdapat pada batang katoda. Reaksi: Fe2+ + 2e → Fe …………… (3) Mg2+ + 2e → Mg …………… (4) 2. Pada Anoda a. Anoda terbuat dari logam aluminium akan teroksidasi: Reaksi : Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H- + 3e …………… (5) b. Ion OHdari basa akan mengalami oksidasi membentuk gas oksigen (O2): Reaksi : 4OH- → 2H2O + O2 + 4e …………… (6) 16 c. Anion-anion lain (SO4 - , SO3 - ) tidak dapat dioksidasi dari larutan, yang akan mengalami oksidasi adalah pelarutnya (H2O) membentuk gas oksigen (O2) pada anoda: Reaksi : 2H2O → 4H- + O2 + 4e …………… (7) 2.3.4 Faktor yang Mempengaruhi Proses Elektrokoagulasi Menurut Putero dkk (2008) faktor-faktor yang mempengaruhi proses elektrokoagulasi antara lain: 1. Kerapatan arus listrik Kenaikan kerapatan arus akan mempercepat ion bermuatan membentuk flok. Jumlah arus listrik yang mengalir berbanding lurus dengan bahan yang dihasilkan selama proses. 2. Waktu Jumlah muatan yang mengalir selama proses elektrolisis sebanding dengan jumlah waktu kontak yang digunakan. 3. Tegangan Karena arus listrik yang menghasilkan perubahan kimia mengalir melalui medium (logam atau elektrolit) disebabkan adanya beda potensial, karena tahanan listrik pada medium lebih besar dari logam, maka yang perlu diperhatikan adalah mediumnya dan batas antar logam dengan medium. 4. Kadar keasaman (pH) Karena pada proses elektrokoagulasi terjadi proses elektrolisis air yang menghasilkan gas hidrogen dan ion hidroksida, dengan semakin lama waktu kontak yang digunakan, maka semakin cepat juga pembentukan gas hidrogen dan ion hidroksida, apabila ion hidroksida yang dihasilkan lebih banyak maka akan menaikan pH dalam larutan. pH larutan juga mempengaruhi kondisi spesies pada larutan dan kelarutan dari produk yang dibentuk. pH larutan mempengaruhi keseluruhan efisiensi dan efektifitas dari elektrokoagulasi. pH larutan dapat dengan mudah diubah. pH optimal untuk menambah efektifitas proses elektrokoagulasi yang terdapat dalam larutan berkisar antara nilai 6,5 sampai 7,5. 17 5. Ketebalan plat Semakin tebal plat elektroda yang digunakan, daya tarik elektrostatiknya dalam mereduksi dan mengoksidasi ion logam dalam larutan akan semakin besar. 6. Jarak antar elektroda Besarnya jarak antar elektroda mempengaruhi besarnya hambatan elektrolit, semakin besar jaraknya semakin besar hambatannya, sehingga semakin kecil arus yang mengalir.

Deskripsi proses dari aplikasi Industri Pengolahan Air Minum dari Air Laut dan dari Air Tawar.

-

Pengolahan Air Minum dengan Demin Water untuk industri farmasi, mikroelektronika, semikonduktor, air analisis untuk lab, boiler , dan lain-lainnya. Menggunakan membrane elektrodeionisasi (EDI) Plant EDI terbesar yaitu Con Edison, New York, USA, 1500 m3/jam untuk makeup boiler pembangkit listrik Con Edison.

Pengolahan Air  

Sangat penting dalam pengolahan air dan rekayasa lingkungan Memiliki keunggulan dari sudut pandang teknis, ekonomis dan ekologi

 

Contohnya adalah desalinasi air laut berbasis membrane RO (60% dari total plant desalinasi) Nanofiltrasi plant untuk pengolahan air.

 Desalinasi Air Laut Dengan Proses Osmosis Balik (Reverse Omosis, RO) 1. Pinsip Dasar Reverse Osmosis Apabila dua buah larutan dengan konsentarsi encer dan konsentrasi pekat dipisahkan oleh membran semi permeable, maka larutan dengan konsentrasi yang encer akan terdifusi melalui membran semi permeable tersebut masuk ke dalam larutan yang pekat sampai sampai terkesetimbangan konsentarsi. Phenomena tersebut dikenal sebagai proses osmosis. Sebagai contoh misalnya, jika air tawar dan air laut (asin) dipisahkan dengan membran semi permeable, maka air tawar akan terdifusi ke dalam air asin melalui membran semi permeable tersebut sampai terjadi kesetimbangan. Daya pengggerak (driving force) yang menyebabkan terjadinya aliran /difusi air tawar ke dalam air asin melalui membran semi permeable tersebut dinamakan tekanan osomosis. Besarnya tekanan osmosis tersebut tergantung dari karakteristik membran, temperatur air, dan konsentarsi garam yang terlarut dalam air. Apabila pada suatu sistem osmosis tersebut, diberikan tekanan yang lebih besar dari tekanan osmosisnya, maka aliran air tawar akan berbalik yakni dari dari air asin ke air tawar melalui membran semi permeable, sedangankan garamnya tetap tertinggal di dalam larutan garammya sehingga menjadai lebih pekat. Proses tersebut dinakanan osmosis balik (reverse osmosis). Suatu membran (selaput) yang memungkinkan lewatnya hanya jenis-jenis molekul tertentu disebut membran semipermeabel. Apabila dua buah larutan dengan konsentrasi encer dan konsentrasi pekat dipisahkan oleh membran semipermeabel, maka larutan dengan konsentrasi encer akan terdifusi melalui membran semipermeabel dan masuk ke dalam larutan yang pekat sampai terjadi kesetimbangan konsentrasi. Peristiwa ini dikenal dengan proses osmosis. Sebagai contoh, jika air tawar dan air laut (asin) dipisahkan dengan membran semipermeabel, maka air tawar akan terdifusi ke dalam air asin sampai terjadi kesetimbangan.



2. Proses Desalinasi Sistem Revese Osmosis (RO) Di dalam proses desalinasi air laut dengan sistem osmosis balik (RO), tidak memungkinkan untuk memisahkan seluruh garam dari air lautnya, karena akan membutuhkan tekanan yang sangat tinggi sekali. Oleh karena itu pada kenyataanya, untuk mengasilkan air tawar maka air asin atau air laut dipompa dengan tekanan tinggi ke dalam sutu modul membrane osmosis balik yang mempunyai dua buah outlet yakni outlet untuk air tawar yang dihasilkan dan outlet untuk air garam yang telah dipekatkan (reject water).

Di dalam membrane RO tersebut terjadi proses penyaringan dengan ukuran molekul, yakni partikel yang molekulnya lebih besar dari pada molekul air, misalnya molekul garam dan lainnya, akan terpisah dan akan terikut ke dalam air buangan (reject water). Oleh karena itu air yang akan masuk kedalam membran RO harus mempunyai persyaratan tertentu misalnya kekeruhan harus nol, kadar besi harus < 0,1 mg/l, pH harus dikontrol agar tidak terjadi pengerakan calsium dan lainnya. Di dalam prakteknya, proses pengolahan air minum dengan sistem reverse osmosis terdiri dari dua bagian yakni unit pengolahan pendahuluan dan unit RO. Oleh karena air baku yakni air laut, terutama yang dekat dengan pantai masih mengandung partikel padatan tersuspensi, mineral, plankton dan lainnya, maka air baku tersebut perlu dilakukan pengolahan pendahuluan sebelum diproses di dalam unit RO. Unit pengolahan pendahuluan tersebut terdiri dari beberapa peralatan utama yakni pompa air baku, bak koagulasi-flokulasi, tangki reaktor (kontaktor), saringan pasir, filter mangan zeolit, dan filter untuk penghilangan warna (color removal), dan filter cartridge ukuran 0,5 µm. Sedangkan unit RO terdiri dari pompa tekanan tinggi dan membran RO, serta pompa dosing untuk anti scalant, dan anti biofouling dan sterilisator ultra violet (UV). Air baku (air laut) dipompa ke bak koagulasi-flokulasi untuk mengendapakan zat padat tersuspenssi, selanjutnya di alirkan ke rapid sand filter, selanjutnya ditampung di dalam bak penampung. Dari bak penampung air laut dipompa ke pressure filter sambil diinjeksi dengan larutan kalium permanganat agar zat besi atau mangan yang larut dalam air baku dapat dioksidasi menjadi bentuk senyawa oksida besi atau mangan yang tak larut dalam air. Selain itu dijinjeksikan larutan anti scalant, anti biofouling yang dapat berfungsi untuk mencegah pengkerakan serta membunuh mikroorganisme yang dapat menyebabkan biofouling di dalam membrane RO. Dari pressure filter, air dialirkan ke saringan filter multi media agar senyawa besi atau mangan yang telah teroksidasi dan juga padatan tersuspensi (SS) yang berupa partikel halus, plankton dan lainnya dapat disaring. Dengan adanya filter multi media ini, zat besi atau mangan yang belum

teroksidasi dapat dihilangkan sampai konsentrasi <0,1 mg/l. Zat besi dan mangan ini harus dihilangkan terlebih dahulu karena zat-zat tesebut dapat menimbulkan kerak (scale) di dalam membran RO..

Dari filter multimedia, air dialirkan ke filter penghilangan warna. Filter ini mempunyai fungsi untuk menghilangkan warna senyawa warna dalam air baku yang dapat mempercepat penyumbatan membran RO. Setelah melalui filter penghilangan warna, air dialirkan ke filter cartridge yang dapat menyaring partikel dengan ukuran 0,5 µm.

Setelah melalui filter cartridge, air dialirkan ke unit RO dengan menggunakan pompa tekanan tinggi sambil diinjeksi dengan zat anti kerak dan zat anti biofouling. Air yang keluar dari modul membran RO ada dua yakni air tawar dan air buangan garam yang telah dipekatkan (reject water). Selanjutnya air tawarnya dipompa ke tangki penampung sambil dibubuhi dengan khlorine dengan konsentarsi tertentu agar tidak terkontaminasi kembali oleh mikroba, sedangkan air garamnya dibuang lagi ke laut. Manfaat Pengelolaan Air Laut 1. Memberikan solusi terhadap krisis air bersih. Dengan adanya pengelolaan air laut menjadi air tawar yang dapat dikonsumsi masyarakat dapat mengatasi adanya krisis air bersih. 2. Pengelolaan air laut menjadi air tawar yang layak konsumsi bisa mengurangi penggunaan air bawah tanah yang diyakini sebagai penyebab utama penurunan tanah di beberapa tempat di Indonesia. 3. Dalam penggelolaan air laut yang mengandung garam menjadi air tawar ini bisa menghasilkan garam dapur yang juga dapat dikonsumsi. Pengelolaan air laut menjadi air tawar ini juga bisa menjadi sebuah kesempatan bisnis yang menguntungkan bagi perusahaan air minum nasional maupun internasional untuk mampu menyediakan air minum sehat bagi pelanggannya.

Definisi Desalinasi Air Laut Dengan Sistem Osmosis Balik Desalinasi merupakan suatu teknologi pengolahan air. Desalinasi merupakan proses untuk mendapatkan air dengan kemurnian tinggi atau untuk memperoleh air bersih dari air yang memiliki kadar garam tinggi, seperti air laut. Ada beberapa penjelasan tentang desalinasi ini, salah satunya yaitu mengartikan bahwa Desalinasi berarti hanya suatu proses pemisahan air tawar dari air asin. Ada juga yang mengartikan bahwa desalinasi merupakan proses untuk menghilangkan kandungan garam di air yang terdiri dari cation (ion positif) dan anion (ion negative). Menurut Retno, 2001 Proses desalinasi biasanya digunakan untuk mengolah air laut menjadi air bebas mineral yang dapat dikonsumsi oleh manusia. Ada beberapa teknologi dalam proses desalinasi, yakni proses distilasi atau penguapan, teknologi proses dengan menggunakan membrane atau filtrasi, dan proses pertukaran ion. Proses desalinasi dengan cara distilasi adalah metode pemisahan dengan cara memanaskan air laut untuk menghasilkan uap air, yang selanjutnya dikondensasi untuk menghasilkan air bersih.. Sedangkan pada proses dengan cara membrane adalah pemisahan air laut dengan air tawar dengan cara pemberian tekanan dan menggunakan membran reserve osmosis atau dengan cara elektrodialisa. Pada sistem desalinasi dengan menggunakan membrane RO, air pada larutan garam dipisahkan dari garam terlarutnya dengan mengalirkannya melalui membran water-permeable. Permeate dapat mengalir melalui membran akibat adanya perbedaan tekanan yang diciptakan antara umpan bertekanan dan produk, yang memiliki tekanan dekat dengan tekanan atmosfer. Sisa umpan selanjutnya akan terus mengalir melalui sisi reaktor bertekanan sebagai brine. Proses ini tidak melalui tahap pemanasan ataupun perubahan fasa. Reverse osmosis (Osmosis terbalik) adalah sebuah istilah teknologi yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah sebuah fenomena alam dalam sel hidup di mana molekul "solvent" (biasanya air) akan mengalir dari daerah berkonsentrasi rendah ke daerah Berkonsentrasi tinggi melalui sebuah membran semipermeabel. Membran semipermeabel ini menunjuk ke membran sel atau

membran apa pun yang memiliki struktur yang mirip atau bagian dari membran sel. Gerakan dari "solvent" berlanjut sampai sebuah konsentrasi yang seimbang tercapai di kedua sisi membran. Reverse osmosis adalah sebuah proses pemaksaan sebuah solvent dari sebuah daerah konsentrasi "solute" tinggi melalui sebuah membran ke sebuah daerah "solute" rendah dengan menggunakan sebuah tekanan melebihi tekanan osmotik. Dalam istilah lebih mudah, reverse osmosis adalah mendorong sebuah solusi melalui filter yang menangkap "solute" dari satu sisi dan membiarkan pendapatan "solvent" murni dari sisi satunya.

Reverse osmosis merupakan suatu metode pembersihan melalui membran semi permeable. Pada proses membran, pemisahan air dari pengotornya didasarkan pada proses penyaringan dengan skala molekul, dimana suatu tekanan tinggi diberikan melampaui tarikan osmosis sehingga akan memaksa air melalui proses osmosis terbalik dari bagian yang memiliki kepekatan tinggi ke bagian yang mempunyai kepekatan rendah. Selama proses tersebut terjadi, kotoran dan bahan yang berbahaya akan dibuang sebagai air tercemar (limbah). Molekul air dan bahan mikro yang berukuran lebih kecil dari Reverse Osmosis akan tersaring melalui membran. Di dalam membran Reverse Osmosis tersebut terjadi proses penyaringan dengan ukuran molekul, yakni partikel yang molekulnya lebih besar daripada molekul air misalnya molekul garam, besi dan lainnya, akan terpisah dan dalam membran osmosis balik harus mempunyai persyaratan tertentu, misalnya kekeruhan harus nol, kadar besi harus <0,1>.

Peralatan Desalinasi dengan Sistem Osmosis Balik Untuk merakit suatu unit RO diperlukan beberapa alat pendukung seperti : Mesin Las, Bor listrik, Alat potong/gergaji, Obeng, Palu, Lem, Kunci, Gurinda dan alat pertukangan.

Pompa Jet Pump

Pompa Semi Jet

Pompa Celup

Gambar 1. Pompa Air Baku dan Pompa Celup

Tangki Reaktor

Tangki Kimia dan Pompa Dosing

Gambar 2. Tangki Reaktor, Tangki Kimia dan Pompa Dosing

Gambar 3. Filter Pasir, Mangan dan Carbon Gambar 4. Cartridge Filter

Gambar 5. Membran Tabung

Gambar 6. Unit RO

Gambar 7. Generator Listrik 10 KVA 380 V dan Panel Listrik

2.6 Proses Desalinasi Air Laut dengan membran Reverse Osmosis atau filtrasi Reverse osmosis (Osmosis balik) adalah sebuah istilah teknologi yang berasal dari osmosis. Osmosis adalah sebuah fenomena alam dalam sel hidup di mana molekul "solvent" (biasanya air) akan mengalir dari daerah berkonsentrasi rendah ke daerah Berkonsentrasi tinggi melalui sebuah membran semipermeabel. Dalam penyaringan terdiri dari dua unit, yaitu unit pengolahan awal dan unit osmosa balik. Unit pengolahan awal terdiri dari pompa air baku, tangki reaktor (kontaktor), saringan pasir, filter mangan zeolit, filter untuk penghilangan warna (color removal), dan filter cartridge ukuran 0,5 µm. Sedangkan unit osmosa balik terdiri dari pompa tekanan tinggi, membran Osmosa Balik, pompa dosing klorine, dan sterilisator ultra violet (UV). Berikut ini adalah gambaran susunan dari unit reverse osmosis.

Gambar 8. Proses Desalinasi Air laut dengan Reverse Osmosis Air baku (air laut) dipompa ke tangki reaktor (kontaktor), sambil diinjeksi dengan larutan klorin atau Kalium Permanganat agar zat Besi atau Mangan yang larut dalam air baku dapat dioksidasi menjadi bentuk senyawa oksida Besi atau Mangan yang tak larut dalam air serta untuk membunuh mikroorganisme yang dapat menyebabkan biofouling (penyumbatan oleh bakteri) di dalam membran Osmosa Balik.

Dari tangki reaktor, air dialirkan ke saringan pasir cepat agar senyawa Besi atau Mangan yang telah teroksidasi dan juga padatan tersuspensi (SS) yang berupa partikel halus, plankton dan lainnya dapat disaring. Air yang keluar dari saringan pasir selanjutnya dialirkan ke filter Mangan Zeolit. Dengan adanya filter Mangan Zeolit ini, zat Besi atau Mangan yang belum teroksidasi di dalam tangki reaktor dapat dihilangkan sampai konsentrasi < 0,1 mg/l. Zat Besi dan Mangan ini harus dihilangkan terlebih dahulu karena dapat menimbulkan kerak (scale) di dalam membran Osmosa Balik. Air dialirkan ke filter penghilangan warna. Filter ini mempunyai fungsi untuk menghilangkan senyawa warna dalam air baku yang dapat mempercepat penyumbatan membran Osmosa Balik. Setelah melalui filter penghilangan warna, air dialirkan ke filter cartridge yang dapat menyaring partikel dengan ukuran 0,5 µm. Air dialirkan ke unit Osmosa Balik dengan menggunakan pompa tekanan tinggi sambil diinjeksi dengan zat anti kerak (antiskalant) dan zat anti biofouling. Air yang keluar dari modul membran Osmosa Balik yakni air tawar dan air buangan garam yang telah dipekatkan. Selanjutnya air tawarnya dipompa ke tangki penampung sambil dibubuhi dengan klorine dengan konsentarsi tertentu agar tidak terkontaminasi kembali oleh mikroba, sedangkan air garamnya dibuang lagi ke laut. Keunggulan Sistem Osmosis Balik Beberapa keunggulan yang didapat berdasarkan kajian ekonomi dan hasil yang dicapai, untuk proses pengolahan air dengan metode reverse osmosis adalah sebagai berikut : a. Mengurangi kebutuhan laboratorium, b. Dapat mencapai pada tekanan tinggi,

c. Dapat mengurangi kandungan garam, karbonat, total hardness, sulfat, dannitrat dari air umpan. Zat-zat yang tidak terlarut dalam air juga dipisahkan seperti koloid dan bakteri. d. Untuk umpan padatan total terlarut di bawah 400 ppm, osmosis balik merupakan perlakuan yang murah. e. Untuk umpan padatan total terlarut di atas 400 ppm, dengan penurunan padatan total terlarut 10% semula, osmosis balik sangat menguntungkandibanding dengan deionisasi. f. Untuk umpan berapapun konsentrasi padatan total terlarut, disertai kandungan organic lebih daripada 15 g/liter, osmosis balik sangat baik untuk praperlakuan deionisasi. g. Osmosis balik sedikit berhubungan dengan bahan kimia, sehingga lebih praktis.

 Kelemahan Sistem Osmosis Balik Kelemahan yang sering didapat pada pengolahan air menggunakan metode reverse osmosis adalah sering terjadinya penyumbatan (fouling/clogging) karena bahan – bahan tertentu pada permukaan membran seperti membran berkerak karena pengendapan garam terlarut dalam air karena konsentrasi air cukup pekat dan batas kelarutan terlampaui. Kerak dapat berupa kalsium karbonat atau sulfat,silika, dan kalsium klorida, dan perawatannya lebih mahal dibandingkan dengan pengolahan secara konvensional. Selain itu air umpan harus diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan partikulat-partikulat, Operasi RO membutuhkan material dan alat dengan kualitas standar yang tinggi, serta terdapat kemungkinan terjadi pertumbuhan bakteri pada membran itu sendiri.

Komponen Utama Unit RO dibagi menjadi 4 macam yaitu: A. Pengolahan Tingkat Awal No Nama Barang Spesifikasi 1 Pompa Air Baku Kapasitas 25 l/menit, 380 V, Tiga Fase 50 Hz, Tekanan 6 Bars (max) 2 Reaktor Tank Model RT6312, Kapasitas 0,51M3/Jam 3 Rapid Sand Filter Model FS1212, Kapasitas 1,41,8M3/Jam 4 Iron Manganese Model FM1012, Filter Kapasitas 1,41,8M3/Jam 5 Colour Polishing Model FC1012, (Filter Carbon) Kapasitas 1,41,8M3/Jam 6 Dosing Pump Single Acting, Chemtech 100/030, Pressure = 7 Bar, Kapasitas = 4,7 l/jam 7 Tangki kimia Model BT 502510, Volume 30 lt

Keterangan Stainless steel

Mild Steel with Reinforce Fiber Plastic Fiber glass

Fiber glass

Fiber glass

Hypallon , Sebanyak 5 buah

Polyethylene

8 Perlengkapan

Titik Jumper, Plastik, PVC, Logam Kelistrikan, Pipa PVC, Pipa Fleksibel

B. Komponen RO No

Nama Barang

1 Membran RO

Spesifikasi

Keterangan

Thin Film Composit, Jumlah elemen 3 Tekanan Operasi 1- buah 24 Bars, Temp 40 oC, Air payau/Payau, Toleransi besi, mangan, klorida 0,01 ppm

2 Panel Listrik dan Kelistrikan, indikator Semi otomatis Kontrol operasi meter dan lampu. 3 Pompa Tekanan 2,2 KVA, 3 Phase 380 Sainless Steel Tinggi V, 50 Hz C. Komponen Desinfeksi dan Tangki Penampung Air Minum No

Nama Barang

Spesifikasi

Keterangan

1 Ultra Violet

20 Watt

-

2 Perlengkapan

Pipa PVC, Lem, Tape, PVC, Stainlees Steel Jet, Valve, Panel automatis, Kabel dan Kelistrikan

3 Bak Penampung Bahan Stainless steel Stainless steel Air Olahan D. Pembangkit Listrik No

Nama Barang

1 Generator

Spesifikasi

Keterangan

Kapasitas Min 7,5 Bahan bakar Solar KVA, 15-19 PK, 3 Phase, 380 V/220 V, Hopper

2 Panel Kelistrikan Phase 3 380 V dan 220 V

Manual

3 Pendingin

Bahan besi

Bahan tambahan yang diperlukan dalam operasional unit pengolah air sistem RO antara lain Kalium Permanganat (KMnO4), Anti scalant, Anti Fouling dan Anti bakteri. Kalium permanganat digunakan sebagai bahan oksidator terhadap zat besi, mangan dan bahan organik dalam air baku.

RO mempunyai ciri-ciri yang sangat khusus sebagai model pengolah air asin yaitu: 

Energi Yang Relatif Hemat yaitu dalam hal pemakaian energinya. Konsumsi energi alat ini relatif rendah untuk instalasi kemasan kecil adalah antara 8-9 kWh/T (TDS 35.000) dan 9-11 kWh untuk TDS 42.000.



Hemat Ruangan. Untuk memasang alat RO dibutuhkan ruangan yang cukup hemat.



Mudah dalam pengoperasian karena dikendalikan dengan sistem panel dan instrumen dalam sistem pengontrol dan dapat dioperasikan pada suhu kamar.



Kemudahan dalam menambah kapasitas. Meskipun alat pengolah air sistem RO tersebut mempunyai banyak keuntungan akan tetapi dalam pengoperasiannya harus memperhatikan petunjuk operasi. Hal ini dimaksudkan agar alat tersebut dapat digunakan secara baik dan awet. Untuk menunjang operasional sistem RO diperlukan biaya perawatan. Biaya tersebut diperlukan antara lain untuk bahan kimia, bahan bakar, penggantian media penyaring, servis dan biaya operator.

Sistem pengolahan air sangat bergantung pada kualitas air baku yang akan diolah. Kualitas air baku yang buruk akan membutuhkan sistem pengolahan yang lebih rumit. Apabila kualitas air baku mempunyai kandungan parameter fisik yang buruk (seperti warna dan kekeruhan), maka yang membutuhkan pengolahan secara lebih khusus adalah penghilangan warna, sedangkan proses untuk kekeruhan cukup dengan penjernihan melalui pengendapan dan penyaringan biasa. Tetapi apabila kualitas air baku mempunyai kandungan parameter kimia yang buruk, maka pengolahan yang dibutuhkan akan lebih kompleks lagi. Untuk daerah pesisir pantai dan kepulauan kecil, air baku utama yang digunakan pada umumnya adalah air tanah (dangkal atau dalam). Kualitas air tanah ini sangat bergantung dari curah hujan. Jadi bila pada musim kemarau panjang, air tawar yang berasal dari air hujan sudah tidak tersedia lagi, sehingga air tanah tersebut dengan mudah akan terkontaminasi oleh air laut. Ciri adanya intrusi air laut adalah air yang terasa payau atau mengandung kadar garam khlorida dan TDS yang tinggi. Air baku yang buruk, seperti adanya kandungan khlorida dan TDS yang tinggi, membutuhkan pengolahan dengan sistem Reverse Osmosis (RO). Sistem RO menggunakan penyaringan skala mikro (molekul), yaitu yang dilakukan melalui suatu elemen yang disebut membrane. Dengan sistem RO ini, khlorida dan TDS yang tinggi dapat diturunkan atau dihilangkan sama sekali. Syarat penting yang harus diperhatikan adalah kualitas air yang masuk ke dalam elemen membrane harus bebas dari besi, manganese dan zat organik (warna organik). Dengan demikian sistem RO pada umumnya selalu dilengkapi dengan pretreatment yang memadai untuk menghilangkan unsur-unsur pengotor, seperti besi, manganese dan zat warna organik. Sistem pretreatment yang mendukung sistem RO umumnya terdiri dari tangki pencampur (mixing tank), saringan pasir cepat (rapid sand filter), saringan untuk besi dan mangan (Iron & manganese filter) dan yang terakhir adalah sistem penghilang warna (colour removal). Gambar skema unit pengolah air sistem RO dapat dilihat pada gambar 3

Untuk merakit suatu unit RO diperlukan beberapa alat pendukung seperti : Mesin Las, Bor listrik, Alat potong/gergaji, Obeng, Palu, Lem, Kunci, Gurinda dan alat pertukangan.

Pompa Jet Pump

Pompa Semi Jet Gambar 4. Pompa Air Baku dan Pompa Celup

Pompa Celup

Tangki Reaktor

Tangki Kimia dan Pompa Dosing

Gambar 5. Tangki Reaktor, Tangki Kimia dan Pompa Dosing

Gambar 6. Filter Pasir, Mangan dan Carbon

Gambar 7. Cartridge Filter

Gambar 8. Membran Tabung

Gambar 9. Unit RO

Struktur organisasi devisi pengolahan air payau/asin sistem RO terdiri dari 3 devisi dan 1 unit bengkel dan perakitan. Ketiga devisi dan perbengkelan dikomando oleh tim konsultasi. Adapun tugas dan tanggung jawab masing-masing devisi dapat dijelaskan sebagai berikut: 

Koordinator : Merupakan badan konsultasi tugasnya mengkoordinir pekerjaan, mengawasi, mengevaluasi pelaksanaan, merumuskan langkah taktis dan memberikan jasa dan servis kepada user.



Devisi Pemasaran dan Purna Jual: Mempunyai tugas utama sebagai ujung tombak perusahaan dalam memasarkan hasil, memberikan pelayanan purna jual, meningkatkan kegiatan promosi dalam rangka menjaring user, memberikan servis kepada user dan calon user, memberikan solusi terbaik terhadap user, melakukan kontak kepada user dan calon user, mendata base user dan calon user.



Devisi Teknik dan Rekayasa: Mempunyai tugas menterjemahkan keinginan user kedalam teknis, menciptakan kreasi baru kedalam rancangan teknis, selalu melakukan kontak dengan bengkel dan suplayer barang, mendata base katalok teknis, menyiapkan operator dan pelatihan, melakukan kontak dengan industri lokal dan industri import dalam rangka mendapatkan barang yang bermutu dan menginformasikan hasil koordinasinya dengan bagian administrasi dan pengadaan.



Devisi administrasi dan Pengadaan: Melaksanakan kegiatan administrasi kedalam dan keluar, penyiapan tender, menyiapkan dokumen, melakukan pengadaan peralatan dan barang, melakukan perhitungan biaya, melakukan koordinasi dengan bagian teknik dan rekayasa.