Abstrak

Permintaan air yang semakin meningkat di sektor industri dan pembangkit listrik, ditambah dengan semakin langkanya sumber daya air tawar, telah mendorong eksplorasi sumber air alternatif seperti efluen yang telah diolah dari instalasi pengolahan air limbah (STP). Makalah ini membahas kelayakan teknis penggunaan efluen STP sebagai air pengisi untuk sistem pendingin.

Makalah ini juga membahas parameter kualitas air, proses pengolahan, dan bahan kimia aditif yang diperlukan untuk memastikan integrasi efluen STP yang sukses ke dalam sistem pendingin. Penekanan diberikan pada pengendalian korosi, pengendapan, dan pertumbuhan biologis melalui metode pengolahan yang ditargetkan dan pemantauan berkelanjutan.

Pendahuluan

Kelangkaan air adalah tantangan kritis di banyak wilayah, mendorong kebutuhan akan praktik pengelolaan air yang berkelanjutan. Penggunaan ulang efluen yang telah diolah dari STP sebagai air pengisi dalam sistem pendingin industri menawarkan solusi yang menjanjikan. Pendekatan ini tidak hanya menghemat air tawar tetapi juga menyediakan sumber air yang andal untuk proses pendinginan.

Namun, penggunaan kembali efluen STP menimbulkan tantangan terkait kualitas air, sehingga memerlukan strategi pengolahan dan pemantauan yang canggih.

Kelayakan Penggunaan Efluen STP dalam Sistem Pendingin

Kelayakan Teknis

Penggunaan ulang efluen STP sebagai air pengisi dalam sistem pendingin secara teknis layak. Studi telah menunjukkan bahwa efluen yang telah diolah, ketika dikondisikan dengan benar, dapat berfungsi mirip dengan air minum dalam aplikasi pendinginan. Misalnya, studi di pabrik percontohan di Australia yang menggunakan efluen sekunder yang diklorinasi menunjukkan tingkat pertumbuhan biofilm yang sebanding dengan yang diamati dengan air minum, terutama ketika pengolahan tambahan dengan klorin atau bromin klorida diterapkan [(Wijesinghe et al., 1996)

Ini menunjukkan potensi keberhasilan penggunaan ulang dengan pengolahan dan pemantauan yang tepat.

Pengendalian Kualitas Air untuk Efluen STP

Parameter Kunci

• Total Suspended Solids (TSS): Idealnya, TSS harus dikurangi hingga di bawah 10 mg/L untuk mencegah fouling dan pengendapan di sistem pendingin.
• Chemical Oxygen Demand (COD): Efluen dengan tingkat COD di bawah 50 mg/L lebih disukai untuk meminimalkan biofouling.
• Nutrisi: Efluen harus mengandung kadar nitrogen total yang rendah (<10 mg/L) dan fosfor (<2 mg/L) untuk mengurangi risiko pertumbuhan biologis.
• pH: pH efluen harus dijaga antara 6,5 dan 8,5 untuk mencegah korosi dan pengendapan.
• Kualitas Mikroba: Efluen harus memiliki kadar bakteri patogen yang rendah untuk memastikan penggunaan ulang yang aman.

Metode Pengolahan

• Pengolahan Primer: Melibatkan penyaringan dan sedimentasi untuk menghilangkan padatan besar.
• Pengolahan Sekunder: Proses biologis seperti lumpur aktif atau filter tetes mengurangi bahan organik dan nutrisi.
• Pengolahan Tersier: Metode canggih seperti filtrasi pasir dan nitrifikasi lebih lanjut mengurangi TSS, COD, dan kadar nutrisi.
• Disinfeksi: Pengolahan dengan klorin atau UV penting untuk mengurangi beban mikroba dalam efluen, membuatnya lebih aman untuk aplikasi pendinginan.

Pengendalian Kualitas Air untuk Sistem Pendingin

Parameter Kunci

• Total Dissolved Solids (TDS): Tingkat TDS harus dipertahankan di bawah 1.000 mg/L untuk mencegah pengendapan dan korosi.
• Alkalinitas: Alkalinitas harus dikendalikan antara 100-150 mg/L sebagai CaCO3 untuk meminimalkan pengendapan.
• Kekerasan: Tingkat kekerasan di bawah 200 mg/L sebagai CaCO3 ideal untuk mencegah pengendapan kalsium karbonat dan magnesium silikat.
• Klorida dan Sulfat: Konsentrasi harus dijaga di bawah 300 mg/L untuk mengurangi risiko korosi.
• Silika: Tingkat silika harus dipertahankan di bawah 150 mg/L untuk mencegah pengendapan silika.
• Beban Mikroba: Pemantauan dan pengendalian reguler populasi mikroba penting untuk mencegah biofouling.

Metode Pengolahan

Filtrasi: Filtrasi fisik menghilangkan partikel dan mengurangi TSS.

Pengolahan Kimia

• Inhibitor Pengendapan: Inhibitor berbasis fosfonat atau polimer mencegah pembentukan kerak.
• Inhibitor Korosi: Inhibitor berbasis fosfat, seng, atau molibdat melindungi permukaan logam.
• Biocides: Klorin, bromin, dan senyawa amonium kuartener mengendalikan pertumbuhan mikroba.
• Pengendalian pH: Dosis asam atau basa menjaga pH dalam rentang yang diinginkan.
• Pengendalian Blowdown: Blowdown reguler mengontrol konsentrasi padatan terlarut dalam sistem.

Pemantauan dan Pengendalian

• Real-time Monitoring : Sensor online secara terus menerus memantau parameter kualitas air utama seperti pH, konduktivitas, dan ORP.
• Dosis Otomatis: Integrasi sistem dosis kimia otomatis memastikan kondisi kualitas air yang optimal dipertahankan.
• Pengujian Reguler: Analisis laboratorium periodik dari sampel air menyediakan penilaian komprehensif terhadap kualitas air, termasuk jumlah mikroba dan analisis ion.

Praktik Terbaik untuk Aditif Kimia

Inhibitor Korosi

• Inhibitor berbasis fosfat membentuk lapisan pelindung pada permukaan logam, mengurangi risiko korosi.
• Aditif polimer meningkatkan efektivitas inhibitor korosi dengan mendispersikan padatan tersuspensi.

Inhibitor Pengendapan

• Inhibitor berbasis fosfonat efektif dalam mencegah pengendapan kalsium karbonat.
• Aditif berbasis poliakrilat mendispersikan padatan tersuspensi dan mencegah pengendapan pada permukaan penukar panas.

Biocides

• Monokloramin lebih disukai untuk mengendalikan pertumbuhan biologis karena waktu residunya yang lebih lama dan kinerja yang konsisten.
• Klorin dan Bromin efektif dalam mengendalikan pertumbuhan biologis ketika digunakan dengan pengendalian pH dan inhibitor pengendapan.

Kesimpulan

Penggunaan ulang efluen STP yang telah diolah sebagai air pengisi untuk sistem pendingin adalah solusi yang layak dan berkelanjutan untuk mengurangi konsumsi air tawar dalam aplikasi industri. Dengan menerapkan proses pengolahan yang canggih, menggunakan aditif kimia yang tepat, dan menjaga pemantauan berkelanjutan, tantangan yang terkait dengan korosi, pengendapan, dan pertumbuhan biologis dapat dikelola secara efektif. Pendekatan ini tidak hanya memastikan operasi sistem pendingin yang efisien, tetapi juga berkontribusi pada praktik pengelolaan air yang berkelanjutan.

Referensi:

- Chien, S., Chowdhury, I., Hsieh, M., Li, H., Dzombak, D., & Vidic, R. (2012). Control of biological growth in recirculating cooling systems using treated secondary effluent as makeup water with monochloramine. *Water Research*, 46(19), 6508-6518.

- Liu, W., Chien, S., Dzombak, D., & Vidic, R. (2012). Mineral scaling mitigation in cooling systems using tertiary-treated municipal wastewater. *Water Research*, 46(14), 4488-4498.

- Wei, L., Qin, K., Zhao, Q., Noguera, D., Xin, M., Liu, C., Keene, N. A., Wang, K., & Cui, F. (2016). Utilization of artificial recharged effluent as makeup water for industrial cooling system: corrosion and scaling. *Water Science and Technology*, 73(10), 2559-2569.

- Wijesinghe, B., Kaye, R., & Fell, C. J. D. (1996). Reuse of treated sewage effluent for cooling water make up: a feasibility study and a pilot plant study. *Water Science and Technology*, 33, 363-369.

- Ya, G. (2004). HYBRID COAGULATION AND CLARIFICATION TREATMENT FOR USING SECONDARY URBAN SEWAGE AS MAKEUP WATER OF CIRCULATING COOLING WATER IN THERMAL POWER PLANT. *Thermal Power Generation*.