Apapembersih osmosis terbalik artikel ini ditujukan kepada orang-orang yang memiliki sedikit atau tanpa pengalaman sama sekalipembersih osmosis terbalik air dan akan mencoba menjelaskan dasar-dasarnya dalam istilah sederhana yang akan memberikan pemahaman keseluruhan yang lebih baik kepada pembacapembersih osmosis terbalik teknologi air dan aplikasinya.

Memahamipembersih osmosis terbalik

Pemurni osmosis terbalik (RO) adalah teknik demineralisasi berbasis membran yang digunakan untuk memisahkan padatan terlarut, seperti ion, dari larutan (sebagian besar aplikasi melibatkan larutan berbasis air, yang merupakan fokus dari pekerjaan ini). pembersih osmosis terbalikMembransecara umum bertindak sebagai penghalang perm-selektif, penghalang yang memungkinkan beberapa spesies (seperti air) untuk secara selektif menembusnya sambil secara selektif mempertahankan spesies terlarut lainnya (seperti ion). Gambar 1.1 menunjukkan bagaimana selektivitas perm RO dibandingkan dengan banyak teknik filtrasi berbasis membran dan konvensional lainnya. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, RO menawarkan filtrasi terbaik yang tersedia saat ini, menolak sebagian besar padatan terlarut serta padatan tersuspensi. (Perhatikan bahwa meskipunMembran ROakan menghilangkan padatan tersuspensi, padatan ini, jika terdapat dalam air umpan RO, akan terkumpul pada permukaan membran dan mengotori membran.

Gambar 1.1 Selektivitas Membran

Osmosa

Osmosis adalah prosesnya dimana air mengalir melalui a membran semipermeabel dari larutan dengan konsentrasi padatan terlarut rendah ke larutan dengan konsentrasi padatan terlarut tinggi.

Bayangkan sebuah sel dibagi menjadi 2 kompartemen oleh membran semipermeabel, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.2. Membran ini memungkinkan air dan beberapa ion melewatinya, namun kedap terhadap sebagian besar padatan terlarut. Satu kompartemen dalam sel berisi larutan dengan konsentrasi padatan terlarut tinggi, sedangkan kompartemen lainnya berisi larutan dengan konsentrasi padatan terlarut rendah. Osmosis adalah proses alami dimana air akan mengalir dari kompartemen dengan konsentrasi padatan terlarut rendah ke kompartemen dengan konsentrasi padatan terlarut tinggi. Air akan terus mengalir melalui membran sampai konsentrasinya seimbang pada kedua sisi membran.

Gambar 1.2 Diagram Alir Proses Osmosis

Pada kesetimbangan, konsentrasi padatan terlarut di kedua kompartemen adalah sama (Gambar 1.2); tidak ada lagi aliran bersih dari satu kompartemen ke kompartemen lainnya. Namun, kompartemen yang dulunya berisi larutan dengan konsentrasi lebih tinggi kini memiliki ketinggian air lebih tinggi dibandingkan kompartemen lainnya.

Perbedaan ketinggian antara 2 kompartemen sesuai dengan tekanan osmotik larutan yang berada pada kesetimbangan.

Pembersih osmosis terbalik

Pemurni osmosis terbalik adalah proses Osmosis terbalik. Sedangkan Osmosis terjadi secara alami tanpa memerlukan energi, untuk membalikkan proses osmosis Anda perlu menggunakan energi ke larutan yang lebih asin. Membran pembersih osmosis terbalik adalah membran semi-permeabel yang memungkinkan lewatnyamolekul airtetapi tidak sebagian besar garam terlarut, bahan organik, bakteri dan pirogen. Namun, Anda perlu 'mendorong' air melalui membran pemurni osmosis balik dengan memberikan tekanan yang lebih besar daripada tekanan osmotik alami untuk melakukan desalinasi (demineralisasi atau deionisasi) air dalam proses tersebut, sehingga memungkinkan air murni masuk sambil menahan a mayoritas kontaminan.

Gambar 1.3 Diagram Alir Proses Reverse Osmosis

Bagaimanapembersih osmosis terbalik Bekerja?

Pembersih osmosis terbalik adalah teknologi pengolahan air dengan operasi terus menerus yang menggunakan tekanan untuk melewatkan sumber air melalui membran, itu adalah timah dan dengan demikian memisahkan kotoran dari air.

Pembersih osmosis terbalik(RO) berfungsidengan membalikkan prinsip osmosis, kecenderungan alami air dengan garam terlarut mengalir melalui membran dari konsentrasi garam yang lebih rendah ke yang lebih tinggi. Proses ini ditemukan di seluruh alam. Tanaman menggunakannya untuk menyerap air dan nutrisi dari tanah. Pada manusia dan hewan lain, ginjal menggunakan osmosis untuk menyerap air dari darah.

Prinsip pemurni osmosis terbalik membalikkan proses itu. Di sebuahsistem RO, tekanan — biasanya dari pompa — digunakan untuk mengatasi tekanan osmotik alami, memaksa air umpan dengan muatan garam terlarut dan pengotor lainnya melalui membran semipermeabel yang sangat canggih yang menghilangkan sebagian besar pengotor. Produk dari proses ini adalah air yang sangat murni.

Garam dan kotoran yang dibuang terkonsentrasi dan terkumpul di atas membran dan dialirkan dari sistem ke saluran pembuangan atau ke proses lainnya. Jadi, dalam aplikasi komersial atau industri, 75% air umpan dimurnikan. Dalam aplikasi yang mengutamakan konservasi air, 85% air umpan adalah hal yang penting air yang dimurnikan.

Sistem RO menggunakan filtrasi silang, dimana larutan melintasi filter dengan dua saluran keluar: air yang disaring mengalir ke satu arah dan air yang terkontaminasi mengalir ke arah lain. Jadi, untuk menghindari penumpukan kontaminan, filtrasi aliran silang memungkinkan air menyapu penumpukan kontaminan dan turbulensi yang cukup untuk menjaga permukaan membran tetap bersih.

Apa yang Dilakukan Kontaminanpembersih osmosis terbalik (RO) Hapus?

• Pembersih osmosis terbalik Sistem memiliki efektivitas yang sangat tinggi dalam menghilangkan protozoa (misalnya Cryptosporidium, Giardia);

• Sistem RO memiliki efektivitas yang sangat tinggi dalam menghilangkan bakteri (misalnya Campylobacter, Salmonella, Shigella, E. coli);

• Pembersih osmosis terbalik Sistem memiliki efektivitas yang sangat tinggi dalam menghilangkan virus (misalnya Enteric, Hepatitis A, Norovirus, Rotavirus);

• Sistem Osmosis akan menghilangkan kontaminan kimia umum (ion logam, garam berair), termasuk natrium, klorida, tembaga, kromium, dan timbal; dapat mengurangi arsenik, fluorida, radium, sulfat, kalsium, magnesium, kalium, nitrat, dan fosfor.

  
  

Perhitungan Kinerja dan Desain untukpembersih osmosis terbalik (RO) Sistem

Saat kita mendesain a pembersih osmosis terbalik sistem pertama kita harus mengetahui sumber air, laporan analisis air dan aplikasinya. Karena ketiga tantangan ini penting untuk memilih material, menerapkan tekanan dan mengalir. Sedangkan setelah mendapatkan informasi tersebut, agar dapat mengukur kinerja suatu sistem RO secara akurat pengolahan air Anda memerlukan parameter operasi berikut minimal untuk persediaan air:

· Tekanan umpan

· Tekanan tembus

· Tekanan konsentrasi

· Konduktivitas umpan

· Meresap konduktivitas

· Aliran umpan

· Aliran meresap

· Suhu

Pemulihan

Pemulihan (kadang-kadang disebut sebagai “konversi”) adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan berapa persentase volume air influen yang “dipulihkan” sebagai permeat. Secara umum, pemulihan sistem RO berkisar antara 50% hingga 85%, dengan sebagian besar sistem dirancang untuk pemulihan 75%. (Pemulihan modul membran luka spiral individual bervariasi dari sekitar 10% hingga 15%. Pemulihan sistem sebesar 75% berarti bahwa untuk setiap 100 gpm influen, 75 gpm akan meresap sebagai rair osmosis terbalik dan 25 gpm akan dipertahankan sebagai konsentrat larutan terkonsentrasi.

Pemulihan dihitung menggunakan persamaan berikut:

% Pemulihan = (aliran meresap / aliran umpan) * 100

Pada pemulihan 75%, volume konsentrat adalah seperempat volume influen. Jika diasumsikan bahwa membran menahan semua padatan terlarut, maka zat-zat tersebut akan terkandung dalam seperempat volume air yang masuk. Oleh karena itu, konsentrasi padatan terlarut yang tertahan akan menjadi empat kali lipat dari konsentrasi aliran masuk (karena tidak semua padatan terlarut tertahan oleh membran, hal ini hanya merupakan perkiraan). Ini disebut “faktor konsentrasi”. Pada pemulihan 50%, volume konsentrat akan menjadi setengah volume air influen. Dalam hal ini, padatan terlarut akan dikonsentrasikan dengan faktor dua, sehingga faktor konsentrasinya adalah 2. Tabel menunjukkan faktor konsentrasi sebagai fungsi perolehan kembali. Memahami konsentrasi penolakan merupakan hal yang penting karena sisi konsentrat membran adalah area di mana terjadi pengotoran dan kerak.

Penolakan

Penolakan adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan berapa persentase spesies yang berpengaruh yang dipertahankan oleh suatu membran. Misalnya, penolakan silika sebesar 98% berarti membran akan menahan 98% silika yang masuk. Ini juga berarti bahwa 2% silika influen akan melewati membran menuju permeat (dikenal sebagai “saluran garam”).

Penolakan suatu spesies tertentu dihitung menggunakan persamaan berikut:

% Penolakan = [(Cf – Cp)/ Cf] * 100
Cf = konsentrasi influen komponen tertentu
Cp = konsentrasi meresap komponen tertentu

% Bagian Garam

Ini hanyalah kebalikan dari penolakan garam yang dijelaskan pada persamaan sebelumnya. Jadi, ini adalah jumlah garam yang dinyatakan dalam persentase yang melewati sistem RO. Jadi, semakin rendah kadar garamnya, semakin baik kinerja sistemnya. Kandungan garam yang tinggi dapat berarti bahwa membran memerlukan pembersihan atau penggantian.

% Bagian Garam = (1 – Penolakan Garam %)

Aliran

Fluks didefinisikan sebagai laju aliran volumetrik suatu fluida melalui suatu luas tertentu. Dalam kasus RO, fluidanya adalah air dan luasnya adalah membran. Dalam bahasa RO, fluks dinyatakan dalam galon air per kaki persegi luas membran per hari, (gfd). Jadi, fluks air melalui membran RO sebanding dengan gaya penggerak tekanan bersih yang diterapkan pada air.

J=K(ΔP-ΔP)

Di mana:

J = fluks air

K = koefisien transpor air = permeabilitas/ketebalan lapisan aktif membran

ΔP = perbedaan tekanan melintasi membran

ΔΠ = perbedaan tekanan osmotik melintasi membran

Polarisasi Konsentrasi

Secara sederhana, aliran air melewati membran RO mirip dengan aliran air melalui pipa, Gambar 1.4. Jadi, aliran pada larutan bulk bersifat konvektif, sedangkan aliran pada lapisan batas bersifat difusif dan tegak lurus terhadap aliran konvektif larutan bulk. Oleh karena itu, tidak ada aliran konvektif pada lapisan batas.

Gambar 1.4 Lapisan batas hidrolik terbentuk dengan aliran fluida dalam pipa.

Jadi, semakin lambat kecepatan air melewati pipa, semakin tebal lapisan batasnya. Sekarang, perhatikan aliran sepanjang permukaan membran. Lapisan batas yang sama terbentuk seperti aliran melalui pipa. Akan tetapi, pada sistem membran, karena terdapat aliran bersih yang keluar melalui membran, maka terdapat aliran konvektif ke membran, namun hanya aliran difusi yang keluar dari membran. Karena difusi lebih rendah dibandingkan konveksi, zat terlarut yang ditolak oleh membran cenderung menumpuk di permukaan dan di lapisan batas. Dengan demikian, konsentrasi zat terlarut pada permukaan membran lebih tinggi dibandingkan pada larutan curah.

Pembersih osmosis terbalik (RO) System: Memahami Perbedaan Pass dan Tahapan dalam apembersih osmosis terbalik (RO) Sistem

Istilah stage dan pass sering disalahartikan sebagai hal yang sama dalam sistem RO dan dapat membingungkan terminologi bagi operator RO. Penting untuk memahami perbedaan antara RO tahap 1 dan 2 dan RO tahap 1 dan 2.

Gambar 1.5 Sistem Reverse Osmosis 1 Tahap

Array

Berfokus pada modul membran luka spiral sebagai jenis modul membran yang paling umum digunakan di industri saat ini, susunan RO atau “skid” atau “train” terdiri dari sejumlah bejana tekanan yang disusun dalam pola tertentu. Gambar 1.6 menunjukkan susunan 3 bejana tekan.

Gambar 1.6 Sistem Reverse Osmosis 2 Tahap

Bejana tekan tersebut disusun menjadi 2 set, dengan 2 bejana tekan sejajar diikuti dengan 1 bejana tekan tunggal. 2 set bejana tekan disusun secara seri. Setiap rangkaian bejana tekan yang dipasang secara paralel (walaupun hanya ada 1 bejana) disebut TAHAP.

Sistem RO yang ditunjukkan pada Gambar 1.6 disebut susunan 2 tahap, atau susunan 2:1, yang menunjukkan bahwa terdapat 2 tahap (dengan 2 angka), dan tahap pertama memiliki 2 bejana tekan, dan tahap kedua memiliki 1 bejana tekan. bejana tekan. Array 10:5 akan memiliki 2 tahap; tahap pertama akan memiliki 10 bejana tekan sedangkan tahap kedua akan memiliki 5 bejana tekan. Susunan 4:2:1 akan memiliki 3 tahap, dengan 4 bejana tekan pada tahap pertama, 2 bejana tekan pada tahap kedua, dan 1 bejana tekan pada tahap ketiga.

Daur ulang

Gambar 5.6 menunjukkan susunan RO dengan daur ulang konsentrat. Daur ulang konsentrat umumnya digunakan dalam sistem RO yang lebih kecil, dimana kecepatan aliran silang tidak cukup tinggi untuk mempertahankan gerusan yang baik pada permukaan membran. Pengembalian sebagian konsentrat ke umpan meningkatkan kecepatan aliran silang dan mengurangi pemulihan modul individual, sehingga mengurangi risiko pengotoran.

Gambar 1.7 Array dua per satu dengan daur ulang konsentrat.

Daur ulang juga memiliki beberapa kelemahan:

· Menurunkan kualitas produk secara keseluruhan. Hal ini karena penolakan dengan konsentrasi relatif tinggi ditambahkan ke influen dengan konsentrasi lebih rendah.

· Persyaratan pompa umpan yang lebih besar, karena pompa umpan RO kini harus memberi tekanan pada aliran influen dan aliran buangan daur ulang. Akibatnya, pompa umpan RO harus lebih besar, yang berarti modal yang lebih tinggi untuk sistem RO.

· Konsumsi energi yang lebih tinggi, sekali lagi karena aliran buangan dan aliran masuk menyatu dan harus diberi tekanan ulang. Hal ini mengakibatkan biaya operasional yang lebih tinggi untuk sistem.

Lulus Ganda

Jalur ganda (atau jalur dua) mengacu pada pemurnian lebih lanjut permeat dari satu RO dengan mengalirkannya melalui RO lain. RO pertama, seperti yang dijelaskan dalam Bab 5.1, akan menjadi lintasan pertama. Permeate dari first pass kemudian dikirim ke RO lain yang dikenal dengan second-pass RO. RO lintasan kedua “memoles” produk RO lintasan pertama untuk menghasilkan air berkualitas lebih tinggi.

Gambar 1.8 Double Pass Reverse Osmosis

Gambar 1.8 menunjukkan sistem RO double-pass. Prinsip desain lintasan kedua umumnya sama dengan lintasan pertama. Namun, karena rendahnya konsentrasi padatan terlarut dan tersuspensi dalam influen pada lintasan kedua, aliran influen dan konsentrat masing-masing dapat lebih tinggi dan lebih rendah, dibandingkan pada sistem RO lintasan pertama.

Pra-Perawatan untukpembersih osmosis terbalik

Kinerja dan keberhasilan pengoperasian sistem RO bergantung langsung pada kualitas air yang mengalirkan RO. Sifat konstituen air umpan dapat mempengaruhi kinerja membran dengan menyebabkan kerak, pengotoran, atau degradasi membran.

Kualitas air Penting sebelum mengirim air ke membran RO semi permeabel, perlakuan awal efektif untuk mengurangi masalah pengotoran, kerak, atau degradasi membran.

Padatan Tersuspensi

Padatan tersuspensi biasanya diukur menggunakan kekeruhan. Kekeruhan mengukur kemampuan partikel dalam air dalam menghamburkan cahaya. Pedoman kualitas air mengharuskan kekeruhan influen kurang dari 1 Unit Kekeruhan Nephelometric (NTU), yang juga merupakan persyaratan jaminan dari produsen membran. Melebihi 1 NTU dan garansi membran batal. Semakin rendah kekeruhannya, semakin kecil kemungkinan membran terkotori oleh padatan tersuspensi. Praktik terbaik RO memerlukan kekeruhan air umpan kurang dari 0,5 NTU.

Mikroba

Pengotoran mikroba pada membran RO merupakan masalah yang signifikan. Koloni bakteri akan tumbuh hampir di mana saja dalam modul membran yang kondisinya mendukung. Polarisasi konsentrasi menyediakan lingkungan di sebelah permukaan membran yang diperkaya nutrisi bagi mikroba. Koloni satelit dapat pecah dan mulai tumbuh di tempat lain dalam modul membran, meningkatkan luas permukaan membran yang ditutupi mikroba dan biofilm terkait. Pengotoran mikroba akan menurunkan produktivitas membran, meningkatkan tekanan operasi, dan meningkatkan penurunan tekanan.

Organik

Bahan organik teradsorpsi pada permukaan membran sehingga mengakibatkan hilangnya fluks yang bersifat permanen dalam beberapa kasus.4 Adsorpsi lebih disukai pada pH kurang dari 9 dan ketika senyawa organik bermuatan positif. Yang paling menyusahkan adalah bahan organik teremulsi, yang dapat membentuk lapisan organik pada permukaan membran. Pengotoran organik memperburuk pengotoran mikroba, karena banyak bahan organik merupakan nutrisi bagi mikroba. Direkomendasikan agar konsentrasi organik, yang diukur dengan total karbon organik (TOC), kurang dari 3 ppm untuk meminimalkan potensi pengotoran. Pengotoran organik pada membran akan menurunkan produktivitas membran.

Warna

Warna juga teradsorpsi ke permukaan membran RO. Warna biasanya terdiri dari zat humat alami yang terbentuk ketika zat organik seperti daun membusuk. Zat humat sendiri terdiri dari tiga jenis senyawa organik yang berbeda. Asam humat adalah warna yang mengendap selama pengasaman; bahan organik ini berwarna coklat tua sampai hitam. Asam fulvat tidak mengendap selama pengasaman; zat ini berwarna kuning sampai kuning kecoklatan. Terakhir, humin tidak larut pada pH berapa pun dan berwarna hitam.

Logam

Membran RO akan mudah kotor dengan logam yang diendapkan, termasuk besi, mangan, dan aluminium. Besi dan mangan yang larut (dan kobalt yang terdapat dalam beberapa larutan bisulfit yang digunakan untuk deklorinasi) juga merupakan masalah bagi membran RO. Logam-logam ini akan mengkatalisis oksidasi membran RO sehingga terjadi degradasi pada membran. Dengan menurunkan pH dan mengurangi konsentrasi oksigen, konsentrasi zat besi terlarut yang lebih tinggi dapat ditoleransi. Pengotoran logam akan meningkatkan penurunan tekanan dan menurunkan produktivitas. Oksidasi membran dengan logam terlarut akan menghasilkan penolakan garam yang lebih rendah dan produktivitas yang lebih tinggi.

Hidrogen Sulfida

Hidrogen sulfida biasanya ditemukan di air sumur yang tidak mengandung oksigen. Senyawa ini mudah teroksidasi dan melepaskan unsur belerang, yang sangat lengket dan mengakibatkan pengotoran permanen pada membran RO. Logam sulfida juga dapat terbentuk, yang dapat mengendap. Depositnya bisa berwarna hitam jelaga atau abu-abu pucat. Pengotoran dengan unsur belerang atau sulfida logam akan menyebabkan penurunan fluks dan peningkatan aliran garam.

silika

Silika, sebagai silikat yang tidak larut dan sebagai silika yang larut atau “reaktif”, dapat menyebabkan masalah pada sistem RO. Silikat yang tidak larut terbentuk ketika silika mengendap. Jika terdapat besi dan aluminium, silikat dari logam-logam ini dapat terbentuk dengan cepat dan pada konsentrasi silika kurang dari saturasi. Saturasi silika terlarut merupakan fungsi suhu dan pH. Silika lebih mudah larut pada suhu yang lebih tinggi dan pada pH di bawah 7,0 dan di atas 7,8.

Silika yang larut sering kali membatasi perolehan kembali sistem RO karena potensi pembentukan kerak dan kesulitan dalam menghilangkan kerak silika dari membran. Tersedia antiscalant silika yang dapat menangani silika hingga sekitar 200 ppm (tergantung pada kondisi dan produsen antiscalant).

Kalsium karbonat

Penskalaan kalsium karbonat mungkin merupakan jenis masalah yang paling umum, kecuali pengotoran mikroba, yang dialami membran RO. Untungnya, penyakit ini cukup mudah dideteksi dan ditangani. Pada dasarnya jika produk ion (IP) kalsium karbonat pada reject RO lebih besar dari konstanta kelarutan (Ksp) pada kondisi reject maka akan terbentuk kerak kalsium karbonat. Jika IP < Ksp, kemungkinan besar tidak akan terjadi penskalaan.

Jejak Logam-Barium dan Strontium

Barium dan strontium membentuk kerak sulfat yang tidak mudah larut. Faktanya, barium adalah yang paling larut di antara semua sulfat alkali tanah. Ini dapat bertindak sebagai katalis untuk kerak strontium dan kalsium sulfat. Analisis produk ion dengan konstanta kelarutan barium dan strontium sulfat diperlukan untuk menentukan potensi penskalaan pada spesies ini. Jika produk ion (IP) barium sulfat melebihi konstanta kelarutan, akan terbentuk kerak. Perhatikan bahwa dalam kasus strontium sulfat, jika IP>Kemungkinan penskalaan 0,8Ksp. Namun, periode induksi (waktu yang dibutuhkan untuk membentuk kerak) lebih lama untuk timbangan berbahan dasar sulfat dibandingkan dengan kerak kalsium karbonat.

Barium dan strontium dapat direduksi dalam air umpan RO menggunakan pelunakan natrium. Antiscalant dapat digunakan untuk mengontrol atau menghambat pembentukan kerak tanpa mengurangi konsentrasi spesies mana pun.

Klorin

Poliamida, membran komposit sangat sensitif terhadap klorin bebas (ingat dari Bab 4.2.1 bahwa membran selulosa asetat dapat mentolerir hingga 1 ppm klorin bebas secara terus menerus). Degradasi membran komposit poliamida terjadi segera setelah paparan dan dapat menghasilkan penurunan penolakan yang signifikan setelah 200 dan 1.000 ppm jam paparan klorin bebas (dengan kata lain setelah 200-1.000 jam paparan 1 ppm klorin bebas). Laju degradasi bergantung pada dua faktor penting:

1) degradasi lebih cepat pada pH tinggi dibandingkan pada pH netral atau rendah,
2) adanya logam transisi seperti besi, akan mengkatalisis oksidasi membran.

Mekanisme degradasinya adalah hilangnya ikatan silang polimer. Hal ini menyebabkan polimer membran larut, mirip dengan stocking nilon ketika terkena pemutih klorin. Kerusakan bersifat ireversibel dan akan terus berlanjut selama membran terkena oksidator.

Solusi Pra-perawatan

Filter Tekanan Multimedia

Filter tekanan multimedia dirancang untuk mengurangi kekeruhan dan koloid (diukur sebagai SDI) dalam air. Filter ini dapat menghilangkan partikel hingga berukuran sekitar 10 mikron. Jika koagulan ditambahkan ke aliran influen filter, reduksi partikel hingga 1-2 mikron terkadang dapat dicapai. Efisiensi penghilangan tipikal untuk filter tekanan multimedia adalah sekitar 50% partikel dalam kisaran ukuran 10 – 15 mikron. Kekeruhan influen untuk pretreatment RO dibatasi sekitar 10 NTU. Pada kekeruhan lebih dari 10 NTU, filter ini mungkin terlalu sering melakukan backwash untuk menghasilkan kualitas limbah yang konsisten pada jangka waktu pengoperasian yang wajar.

Filter tekanan multimedia mengandung lapisan antrasit bertingkat di atas pasir di atas garnet. Gambar 1.9 menunjukkan penampang filter multimedia. Bahan garnet halus lebih padat dibandingkan bahan antrasit kasar. Tidak ada batas yang jelas antara masing-masing lapisan; ada transisi bertahap dari satu kepadatan dan kekasaran material ke kepadatan dan kekasaran material berikutnya. Jika tidak, akan terjadi penumpukan partikel di setiap antarmuka. Partikel kemudian dihilangkan melalui filter menggunakan jebakan fisik. Partikel yang lebih besar dibuang dari atas melalui antrasit, sedangkan partikel yang lebih kecil selanjutnya dibuang melalui pasir dan garnet. Filter multimedia menawarkan filtrasi yang lebih halus dibandingkan filter media ganda (antrasit dan pasir) karena sifat garnet yang relatif halus.

Filter Karbon

Filter karbon aktif digunakan untuk mengurangi konsentrasi organik dalam air umpan RO. Filter ini juga digunakan untuk menghilangkan oksidan seperti klorin bebas Air umpan RO.

Karbon aktif berasal dari bahan alami seperti batu bara bitumen, lignit, kayu, lubang buah, tulang, dan tempurung kelapa, dan masih banyak lagi. Bahan mentah dibakar dalam lingkungan dengan oksigen rendah untuk menghasilkan arang, yang kemudian diaktifkan oleh uap, karbon dioksida, atau oksigen. Untuk sebagian besar aplikasi industri, karbon bitumen digunakan. Hal ini karena ukuran pori-pori yang lebih kecil, luas permukaan yang lebih tinggi, dan kepadatan yang lebih tinggi dibandingkan bentuk karbon lainnya sehingga karbon bitumen mempunyai kapasitas yang lebih tinggi untuk klorin. Karbon juga dapat hadir dalam salah satu dari 3 bentuk: bubuk (PAC), blok ekstrusi (CB), dan granular (GAC).

Sebagian besar aplikasi industri menggunakan GAC karena ini adalah biaya terendah dari 3 jenis media karbon dan jenis karbon ini dapat digunakan kembali.

Semua karbon mempunyai ciri luas permukaan yang tinggi. Satu gram karbon dapat memiliki luas permukaan lebih dari 500m2, dan luas permukaan yang dapat dicapai adalah 1.500 m2. Luas permukaan yang tinggi diperlukan untuk mereduksi bahan organik dan klorin dalam waktu tinggal yang wajar.

Filter Besi

Banyak air sumur mengandung besi larut, mangan, dan hidrogen sulfida yang teroksidasi dengan adanya oksigen atau klorin untuk membentuk hidroksida yang tidak larut dan unsur belerang, yang semuanya merusak membran RO (dalam kasus unsur belerang, pengotoran tidak dapat diubah).

Media mangan dioksida digunakan untuk mengoksidasi dan menyaring logam yang teroksidasi. Secara khusus, pasir hijau mangan dan alternatifnya seperti BIRM (kadang-kadang disebut media penghilangan besi yang lebih baik) dan Filox, adalah tiga jenis media yang mengandung mangan dioksida yang digunakan untuk mengoksidasi dan menyaring besi, mangan dan sejenisnya (BIRM adalah merek dagang terdaftar dari Clack Corporation , Windsor, Wisconsin). Filox mengandung mangan dioksida paling banyak dan memiliki harapan hidup terpanjang dari ketiga media tersebut.

Pelembut Natrium

Pelembut natrium digunakan untuk mengolah air influen RO untuk menghilangkan kesadahan terlarut (kalsium, magnesium, barium, dan strontium) yang dapat membentuk kerak pada membran RO. Dulunya dikenal sebagai pelembut natrium zeolit, zeolit ​​​​telah digantikan dengan manik-manik resin plastik sintetis. Untuk pelembut natrium, manik-manik resin ini adalah resin polistiren kation asam kuat (SAC) dalam bentuk natrium. Gugus aktifnya adalah asam benzena sulfonat, dalam bentuk natrium, bukan asam bebas.

Filter Resin Bekas

Resin bekas atau habis kadang-kadang digunakan untuk menyaring air influen RO. Filter ini dirancang untuk menghilangkan lumpur dan mengurangi SDI dari sumber air permukaan.

Iradiasi Ultraviolet

Iradiasi ultraviolet (UV) digunakan untuk menghancurkan bakteri dan mengurangi senyawa organik (diukur dalam TOC) serta penghancuran klorin dan kloramin. Teknik ini melibatkan melewatkan air melalui lampu UV yang beroperasi pada panjang gelombang energi tertentu.

Bakteri memerlukan dosis radiasi yang setara dengan sekitar 10.000 – 30.000 mikrowatt-detik/sentimeter persegi. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan panjang gelombang 254 nanometer. Panjang gelombang ini mengubah DNA mikroba, menyebabkan mereka tidak dapat bereproduksi, yang menyebabkan kematian mereka.

Perlakuan Awal Secara Kimia

Pretreatment kimia berfokus pada bakteri, skala kekerasan, dan zat pengoksidasi. Bahan kimia digunakan untuk menghilangkan, menghancurkan, menghambat, atau mengurangi spesies ini secara kimia.

Pengoksidasi Kimia untuk Disinfeksipembersih osmosis terbalik Sistem

Pengoksidasi kimia yang digunakan untuk mendisinfeksi sistem RO termasuk hidrogen peroksida (peroksida), halogen, dan ozon. Meskipun halogen (dan khususnya klorin) adalah oksidator paling populer yang digunakan bersama dengan pretreatment RO, halogen tidak memiliki potensi reduksi oksidasi (ORP) tertinggi. Seperti yang ditunjukkan tabel, ozon dan peroksida memiliki kemampuan ORP atau desinfeksi hampir dua kali lipat dibandingkan klorin.

Meskipun OW-nya relatif rendah, klorin adalah disinfektan yang paling umum digunakan dalam pretreatment RO air payau karena kemudahan penggunaannya dan kemampuannya untuk memberikan sisa disinfeksi (untuk desalinasi air laut menggunakan RO, bromin (sebagai HOBr) lebih banyak digunakan karena kandungan brominnya yang tinggi. konsentrasi dalam air laut yang khas akan dengan cepat membentuk asam hipobromat jika asam hipoklorit digunakan).

Antiscalant

Agen sequestering (juga dikenal sebagai penghambat kerak atau antiscalant) digunakan untuk meminimalkan potensi pembentukan kerak pada permukaan membran RO. Antiscalant bekerja dengan salah satu dari tiga metode berikut:

· Penghambatan ambang batas-kemampuan untuk mempertahankan garam jenuh dalam larutan

· Modifikasi kristal-kemampuan untuk mengubah bentuk kristal, menghasilkan sisik yang lunak dan tidak lengket

· Dispersi-kemampuan untuk memberikan muatan yang sangat negatif pada kristal sehingga menjaganya tetap terpisah dan mencegah perambatannya.

Anti-Kotoran

Pengotoran terjadi ketika kontaminan terakumulasi pada permukaan membran dan secara efektif menyumbat membran. Ada banyak kontaminan dalam air umpan perkotaan yang tidak terlihat oleh mata manusia dan tidak berbahaya untuk dikonsumsi manusia, namun cukup besar untuk dengan cepat mengotori (atau menyumbat) sistem RO. Pengotoran biasanya terjadi di ujung depan sistem RO dan menghasilkan penurunan tekanan yang lebih tinggi pada sistem RO dan aliran permeat yang lebih rendah. Hal ini berarti biaya pengoperasian yang lebih tinggi dan pada akhirnya kebutuhan untuk membersihkan atau mengganti membran RO. Pengotoran pada akhirnya akan terjadi sampai batas tertentu mengingat ukuran pori membran RO yang sangat halus, tidak peduli seberapa efektif jadwal pra-perawatan dan pembersihan Anda. Namun, dengan melakukan pra-perawatan yang tepat, Anda akan meminimalkan kebutuhan untuk mengatasi masalah terkait pengotoran secara teratur pada air yang diolah.

Pengotoran dapat disebabkan oleh hal-hal berikut:

· Materi partikulat atau koloidal (kotoran, lanau, tanah liat, dll.)

· Organik (asam humat/fulvat, dll)

· Mikroorganisme (bakteri, dll). Bakteri merupakan salah satu masalah pengotoran yang paling umum karena membran RO yang digunakan saat ini tidak dapat mentolerir disinfektan seperti klorin dan oleh karena itu mikroorganisme sering kali dapat tumbuh dan berkembang biak pada permukaan membran. Bahan-bahan tersebut dapat menghasilkan biofilm yang menutupi permukaan membran dan mengakibatkan pengotoran berat.

· Terobosan media filter hulu unit RO. Lapisan karbon GAC dan lapisan pelembut dapat menyebabkan kebocoran di bawah saluran pembuangan dan jika tidak ada pasca filtrasi yang memadai, media dapat merusak sistem RO.

Natrium Metabisulfit

Deklorinasi air umpan menjadi membran komposit poliamida diperlukan karena polimer membran poliamida tidak dapat mentolerir oksidator dalam bentuk apa pun. Pilihan untuk deklorinasi termasuk karbon aktif, umpan kimia natrium metabisulfit, dan radiasi UV. Karbon mempunyai kesulitannya sendiri, seperti dijelaskan sebelumnya, dan radiasi UV dapat memakan banyak modal. Natrium metabisulfit adalah teknik yang paling umum digunakan untuk mendeklorinasi influen RO.

Pembersih osmosis terbalik tergelincir

Skid RO mencakup bejana tekan yang berisi modul membran. Selip juga biasanya disertakan filter kartrid di rumah atau rumah dan pompa umpan RO, meskipun ada kombinasi hanya dengan bejana bertekanan atau bejana bertekanan dengan filter kartrid. Terakhir, ada instrumentasi dan kontrol pada sistem skid. Gambar menunjukkan selip RO dengan komponen-komponen ini.

Gambar menunjukkan diagram alir proses (PFD) terperinci untuk sistem RO array 2:1. Gambar tersebut menunjukkan komponen utama sistem RO termasuk instrumentasi, sakelar kendali, dan katup.

Komponen sistem RO yang dibahas pada bab ini meliputi:

· Filter kartrid

· Pompa umpan RO (penguat).

· Bejana tekan

· Manifold-bahan konstruksi

· Peralatan

· Kontrol

· Akuisisi dan pengelolaan data

· Rangka selip RO

· Peralatan bantu

Filter Kartrid

Filter kartrid biasanya digunakan untuk mengolah air influen secara langsung sesaat sebelum membran RO. Filter kartrid dirancang untuk mencegah resin dan media yang mungkin terbawa dari pelembut dan filter hulu, mencapai pompa umpan RO dan merusak impeler serta mencapai modul membran RO dan menghalangi saluran umpan. Mereka juga dirancang untuk menghilangkan makropartikel yang secara fisik dapat mengikis atau menembus lapisan membran tipis. Filter kartrid tidak dimaksudkan untuk menghilangkan sebagian besar padatan tersuspensi, kekeruhan, atau SDI.

Pembersih osmosis terbalik Pompa Pakan

Jenis pompa umpan RO air payau yang paling umum digunakan di industri (kadang-kadang disebut sebagai pompa “booster”) adalah pompa sentrifugal, meskipun beberapa unit lama masih menggunakan pompa perpindahan positif. Pompa sentrifugal sangat cocok untuk air payau pembersih osmosis terbalik Saring aplikasi karena pompa ini beroperasi dengan baik pada aliran sedang (biasanya kurang dari 1.000 gpm) pada tekanan yang relatif rendah (hingga 400 psig). Pompa perpindahan positif memiliki efisiensi hidraulik yang lebih tinggi tetapi memiliki persyaratan perawatan yang lebih tinggi dibandingkan pompa sentrifugal.

Kapal Tekanan

Bejana tekan adalah wadah bertekanan untuk modul membran dan berisi air umpan bertekanan. Berbagai peringkat tekanan tersedia tergantung pada aplikasinya:

· Pelunakan air:50 psig hingga 150 psig

· Air payaupembersih osmosis terbalik: 300 psig hingga 600 psig

· Air lautpembersih osmosis terbalik: 1.000 psig hingga 1.500 psig

Bejana tekan dibuat khusus untuk mengakomodasi berapa pun diameter modul membran yang digunakan, baik modul membran air keran berdiameter 2,5 inci hingga modul membran industri berdiameter 18 inci. Panjang bejana tekan bisa sependek satu modul membran hingga tujuh modul membran secara seri.

Manifold-Bahan Konstruksi

Perpipaan bertekanan rendah pada skid RO biasanya memiliki jadwal 80 PVC. Ini termasuk umpan, konsentrat bertekanan rendah, dan perpipaan produk. Perpipaan bertekanan tinggi biasanya terbuat dari baja tahan karat 10.316L (cocok untuk perairan dengan aliran konsentrat di bawah 7.000 ppm TDS). Aplikasi sanitasi (seperti makanan, farmasi, atau pemrosesan bioteknik) umumnya semuanya terbuat dari baja tahan karat untuk memungkinkan desinfeksi sistem.

Pertimbangan pipa distribusi permeat RO perlu mengingat fakta bahwa permeat sangat korosif. Perkuatan sistem RO ke fasilitas dengan pipa permeat baja karbon sulit dilakukan, karena pipa tersebut akan menimbulkan korosi. Bahan bukan logam seperti plastik dan fiberglass direkomendasikan untuk pipa distribusi produk RO bertekanan rendah.

Peralatan

Instrumentasi adalah kunci untuk mengoperasikan dan memantau sistem RO. Sayangnya, terdapat sedikit keseragaman di antara vendor peralatan RO dalam instrumentasi yang mereka sediakan.

Sebagian besar vendor memang menyediakan instrumentasi influen, penyortiran, dan permeasi yang tercantum, kecuali monitor pH, suhu, dan klorin atau ORP, yang terkadang tersedia sebagai opsi. Namun, banyak vendor yang tidak menyertakan instrumentasi antartahap. Ini adalah kelalaian yang penting, karena instrumentasi ini sangat penting untuk menentukan apakah masalah pada sistem RO disebabkan oleh fouling pada tahap pertama RO atau penskalaan pada tahap terakhir RO.

Kontrol

Kebanyakan skid RO dilengkapi dengan mikroprosesor atau pengontrol logika terprogram (PLC). Baik mikroprosesor maupun PLC menggantikan panel relai mekanis, yang ukurannya sangat besar, dan cenderung sulit memecahkan masalah. Sejak awal pembuatan RO, panel kontrol pada umumnya cukup besar untuk menampung manusia berukuran rata-rata. Teknologi saat ini memungkinkan kontrol dipasang langsung ke unit RO, dan menghemat banyak ruang. PLC dan mikroprosesor menawarkan teknologi relai digital yang dihubungkan dalam modul dasar, yang juga dikenal sebagai batu bata (atau chipset). Hal ini berlawanan dengan relai elektromekanis.

Mikroprosesor biasanya ditemukan pada sistem RO yang lebih kecil atau berharga lebih rendah, sedangkan kontrol PLC digunakan untuk sistem yang lebih besar dan rumit yang memerlukan kontrol lebih besar terhadap kondisi proses. Pemasok utama unit PLC untuk sistem RO termasuk Allen-Bradley, dan Siemens.

Akuisisi dan Manajemen Data

Antarmuka operator digunakan untuk merekam data yang dikumpulkan oleh PLC. Antarmuka operator biasanya berupa komputer lain (kadang disebut antarmuka manusia-mesin atau HMI). HMI menggunakan tampilan proses dengan pembacaan sensor real-time sehingga operator dapat menilai status sistem dengan cepat. Operator menggunakan panel kontrol untuk menyesuaikan pengaturan alarm dan menghidupkan dan mematikan peralatan proses. Namun, setelah berjalan, PLC mengontrol dan menjalankan sistem secara otomatis, tanpa masukan lebih lanjut dari operator. Indikator status HMI umum tercantum di bawah ini:

· Semua alarm mati

· Total waktu berjalan

· Modus operasi RO

· Pemulihan

· Aliran masuk

· Tolak aliran

· Aliran meresap

· Status pompa

· Status katup

Pembersih osmosis terbalik Bingkai Selip

Pembersih osmosis terbalik selip biasanya terkandung dalam rangka baja tahan karat 304, baja galvanis atau berlapis uretan. Skid harus dirancang agar mudah diakses untuk pemantauan dan pemeliharaan. Akses terhadap kontrol, instrumen, katup, pompa dan motor, serta membran sangatlah penting. Akses terhadap permeate dari masing-masing bejana tekan sering kali terabaikan. Tanpa akses tersebut, pembuatan profil dan pemeriksaan yang digunakan untuk memecahkan masalah kinerja yang buruk tidak mungkin dilakukan.

Sistem CIP Bersih di Tempat

Membran RO pasti memerlukan pembersihan berkala, antara 1 hingga 4 kali setahun tergantung pada kualitas air umpan. Sebagai aturan umum, jika penurunan tekanan yang dinormalisasi atau saluran garam yang dinormalisasi meningkat sebesar 15%, maka sekarang saatnya untuk membersihkan membran RO. Sistem CIP membuat pekerjaan pembersihan ini dilakukan secara otomatis atau manual penyaringan air proses.

—— oleh Louisa@gzchunke.com